應急調峰用LNG氣質調節(jié)可行性研究_第1頁
應急調峰用LNG氣質調節(jié)可行性研究_第2頁
應急調峰用LNG氣質調節(jié)可行性研究_第3頁
應急調峰用LNG氣質調節(jié)可行性研究_第4頁
應急調峰用LNG氣質調節(jié)可行性研究_第5頁
已閱讀5頁,還剩5頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

應急調峰用LNG氣質調節(jié)可行性研究摘要:結合國家能源改革政策、天然氣標準等的變化,統(tǒng)計了應急/調峰LNG氣源熱值數(shù)據(jù)、供應現(xiàn)狀,通過氣源互換性分析計算、氣質調節(jié)安全性計算驗證、氣質調節(jié)工藝方法及流程分析,論證了應急調峰用LNG氣質調節(jié)的可行性。關鍵詞:LNG;應急調峰;氣質調節(jié);可行性分析一背景近年來,國家大力推動能源領域改革,燃氣多氣源供應格局更加突出。2017年5月,中共中央、國務院出臺了《關于深化石油天然氣體制改革的若干意見》,明確部署了油氣管網(wǎng)運營機制改革的任務,分步推進國有大型油氣企業(yè)干線管道獨立,實現(xiàn)管輸和銷售分開。完善油氣管網(wǎng)公平接入機制,油氣干線管道、省內和省際管網(wǎng)均向第三方市場主體公平開放。LNG在氣源調峰和應急保供方面作用明顯。隨著國家“堅決打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”、大氣污染防治行動計劃的實施,我國天然氣年均用氣量逐年大幅增長。國內外管道氣、煤層氣、煤制氣、國產LNG、進口LNG等各種氣源協(xié)調供應,為我國燃氣發(fā)展提供了可靠的保障的同時,天然氣氣源多樣化格局也更加明顯。尤其在冬季用氣高峰時期,國內普遍出現(xiàn)供氣緊張局面,LNG在氣源調峰和應急保供方面發(fā)揮了巨大的作用,多數(shù)的城鎮(zhèn)燃氣公司都需要大量采購LNG作為補充,個別中小城市LNG補充量甚至遠超過管輸天然氣供應量。氣質調節(jié)研究在氣源適配性、燃燒熱效率、污染物排放甚至工業(yè)產品成品率調節(jié)等方面均具有現(xiàn)實意義。由于各種氣源的熱值、組分不一致,任意摻混必然導致燃氣氣源的熱值波動,對下游用氣設備的適配性均構成一定的影響。燃氣熱值波動對居民用戶而言,會導致用戶灶具燃燒不充分、熱效率下降及燃燒污染物超標等現(xiàn)象。對于大型玻璃、陶瓷等工業(yè)用戶而言,可能輕微的熱值波動就會導致出現(xiàn)產品質量問題。二規(guī)范要求《天然氣》的要求新規(guī)范《天然氣》GB17820-2018取消了“三類氣”,重新定義了“一類氣”、“二類氣”的標準,對高位發(fā)熱值、總硫、硫化氫和二氧化碳等質量指標的要求均有所提高,規(guī)范要求進入長輸管道的天然氣高位熱值應≥34MJ/m3。對原規(guī)范《天然氣》GB17820-2012,原本可進入長輸管道的天然氣氣質設定了過渡期限,過渡期至2020年底。新標準對執(zhí)行原標準“一類氣”指標的,繼續(xù)按原指標執(zhí)行,即熱值應≥36MJ/m3;對執(zhí)行原標準“二類氣”、“三類氣”質量標準的,熱值應≥31.4MJ/m3?!冻擎?zhèn)燃氣分類及基本特性》的要求《城鎮(zhèn)燃氣分類及基本特性》GB/T13611-2018規(guī)定,對城鎮(zhèn)燃氣應按燃氣類別及特性指標華白數(shù)分類,并應控制華白數(shù)和熱值的范圍。對于城鎮(zhèn)常規(guī)使用的12T天然氣,《城鎮(zhèn)燃氣分類及基本特性》規(guī)定的高熱值標準為37.78MJ/m3,高熱值范圍應為31.97-43.57MJ/m3;高華白數(shù)標準為50.72MJ/m3,高華白數(shù)范圍應為45.66-54.77MJ/m3。三各類氣源熱值統(tǒng)計進口/國產LNG氣源熱值統(tǒng)計表1進口/國產LNG熱值統(tǒng)計表序號進口LNG高位熱值(MJ/m3)序號國產LNG高位熱值(MJ/m3)1遼寧大連40.6041包頭世益35.5812河北曹妃甸40.8142包頭新興盛35.5813青島董家口40.6883包頭新源36.6284天津40.6884匯達37.6745江蘇如東40.6885磴口恒泰38.5116東莞九豐41.3546磴口華油37.6747深圳大鵬41.3547鄂多克建元33.9078珠海金灣41.3548新盛36.4189廣西北海41.0239星星37.255平均值40.952平均值36.581偏差值40.952/36.581=111.95%經以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,進口LNG熱值普遍高于國產LNG的熱值。參考以上數(shù)據(jù)平均值,進口LNG高位熱值較國產LNG高位熱值高約12%。經組分對比分析,進口LNG熱值高一般是由于C2及以上組分濃度較國產LNG高所致。國內管道天然氣與國產LNG熱值統(tǒng)計表2管道氣與國產LNG熱值統(tǒng)計表序號管道氣高位熱值(MJ/m3)序號國產LNG高位熱值(MJ/m3)1陜甘寧37.491包頭世益35.5812塔里木38.222包頭新興盛35.5813渤海37.033包頭新源36.6284成都36.504匯達37.6745忠武線38.135磴口恒泰38.5116昌邑37.476磴口華油37.6747泰安分輸站37.487鄂多克建元33.9078德州末站38.938新盛36.4189淮安劉莊站38.029星星37.255平均值37.70平均值36.581偏差值37.70/36.581=103.06%表2統(tǒng)計出的管道天然氣高位熱值平均值為37.70MJ/m3,和規(guī)范GB/T13611規(guī)定的12T天然氣的標準高位熱值37.78MJ/m3數(shù)值基本一致,數(shù)據(jù)可靠性較高。通過以上數(shù)據(jù)分析,天然氣熱值大小一般為進口LNG>國產管道氣>國產LNG。進口LNG高位熱值較國產管道氣高位熱值高約9%;國產管道氣高位熱值較國產LNG高位熱值高約3%。四互換性理論及計算多種氣源不同比例的混輸必然導致氣源熱值的波動,可能對城鎮(zhèn)燃氣各類用戶設備的燃燒效率、污染物排放等構成影響,國內多位學者也開展了燃氣互換性方面的理論及實踐研究。以李漢勇等人[1]對陜京二線天然氣摻混LNG的灶具適配性研究結論為例,當氣源從100%管輸天然氣替換為100%LNG時,其華白數(shù)增加了7.27%,當LNG摻混比例提高到80%時,所有灶具的熱效率均出現(xiàn)了下降現(xiàn)象,部分灶具熱效率甚至低于50%,且CO排放指標顯著增加,遠遠超過國家標準規(guī)定的不能超過500PPM的標準。我國自1987年正式推出德爾布燃氣互換性理論,并提出采用華白數(shù)、燃燒勢兩個主要指標,并輔以修正系數(shù)及黃焰指數(shù)等次要指標來分析和判斷燃氣的互換性[2]。相關研究表明,在進行實際燃氣互換性應用、燃氣的配氣計算時,采用華白數(shù)這一關鍵指標具有較高的準確度,并采用其他指標作為輔助驗證。1、華白數(shù)若兩種燃氣的熱值和密度均不相同,但只要它們的華白數(shù)相等,就能在同一燃氣壓力下和同一燃具上獲得同一熱負荷。華白數(shù)的計算公式為:(1)式中:W:混合氣的高華白數(shù);H:不同氣源的高熱值;s:氣源的相對密度(按空氣相對密度為1)。由于有多種氣源參與混合,當進行燃氣熱值調節(jié)時,華白數(shù)的推理公式為:W=x式中:W:混合氣的高華白數(shù);H1、H2:不同氣源的高熱值;x1:氣源的比例系數(shù);s1、s2:氣源的相對密度(按空氣相對密度為1)。因H2為0,華白數(shù)公式簡化為:W=式中:W:混合氣的高華白數(shù);H1:不同氣源的高熱值;x1:氣源的比例系數(shù);s1、s2:氣源的相對密度(按空氣相對密度為1)。2、混氣比例確定《城鎮(zhèn)燃氣分類及基本特性》GB/T13611-2018規(guī)定,12T天然氣的高華白數(shù)標準值為50.72MJ/m3,高華白數(shù)范圍應為45.66-54.77MJ/m3,這也間接規(guī)定了燃氣摻混的比例要求。混氣比例計算時,以表1和表2統(tǒng)計出進口LNG的熱值平均值為例,以熱值為參考指標,摻混后氣體高位熱值不低于天然氣標準高位熱值,可計算出進口LNG摻混空氣或氮氣的比例,最大摻混比例為8.89%。以簡化后的華白數(shù)公式進行計算,摻混比例在1%-9%之間時,高位華白數(shù)在48.32-54.21MJ/m3之間,該數(shù)值在規(guī)范規(guī)定的范圍內,滿足要求。當摻混比例繼續(xù)增大,當摻混比達13%時,高位華白數(shù)為45.52MJ/m3,低于規(guī)范要求的最低標準45.66MJ/m3,即僅考慮華白數(shù)指標時,最大摻混比不得大于13%。計算結果如下圖1所示。圖1不同摻混比例下的華白數(shù)3、混氣安全性驗證對于多組分混合氣體的爆炸極限計算[3、4],已知混合氣中每種組分氣體的體積分數(shù)和爆炸極限時,當添加空氣或氮氣后,計算時即扣除空氣及惰性氣體的體積含量,并重新調整可燃氣體的體積分數(shù)占比,通過下式進行計算:L=式中:L:可燃氣體的爆炸極限,%;n:混合氣中的可燃氣體組分數(shù);Vi:混合氣中扣除空氣或氮氣后,各組分的體積分數(shù);Li:各組分的爆炸極限。如采用天然氣中摻入少量氮氣來調節(jié)熱值,混合氣中的惰性氣體增加,相關研究表明,混合氣的爆炸極限范圍將縮小,爆炸下限有少量上移,爆炸上限卻下移很多,氣體安全性提高。如采用天然氣中摻入少量空氣來調節(jié)熱值,以純甲烷為例,在摻混10%的空氣后,計算可得天然氣的爆炸極限范圍由5-15%變動為5.6-16.7%,混合氣中的可燃氣體含量遠遠超過其爆炸上限的3倍以上,混合氣的安全性有保障,混氣是可行的。五熱值調節(jié)工藝1、熱值調節(jié)方式天然氣熱值的調節(jié)方式有多種,既可以提高熱值,也可以降低熱值,熱值調節(jié)主要通過加入高熱值氣體、輕烴回收、注入氮氣或空氣等各種方案。由于進口LNG的熱值一般均大于管道天然氣熱值,故以下僅討論天然氣熱值調低的方案?;鞖夤に囘x擇配氣裝置的形式主要有三種,即引射混氣、比例混合閥和隨動流量混氣等形式[5、6]。對于用氣壓力較低但用氣量較大的用戶,可選擇采用引射方式完成混氣,一般用于低壓摻混;對于用氣壓力較高且用氣量較大的用戶,可采用高壓比例摻混方式,但此種方案要求用氣量穩(wěn)定性較高的場合,瞬時流量波動較大的場合精確度不高;如要求更加精準的摻混,確保摻混氣體的熱值保持在一個相對恒定的范圍,可采用隨動流量混氣方式。隨動流量混氣工藝流程一般需設置調壓裝置、比例調節(jié)閥門、流量計、混氣裝置和熱值檢測設備,并通過PLC控制裝置實現(xiàn)在線檢測和反饋,確保出站氣體的熱值恒定在某一個范圍。熱值調節(jié)所需工藝設備根據(jù)現(xiàn)場條件、設備配置、設計流量等的不同配置有所不同,工藝流程大致如下圖2所示。圖2隨動流量混氣工藝流程圖注釋:1:閥門;2:過濾器;3:調壓器;4:流量計;5:緊急切斷閥;6:比例調節(jié)閥;7:單向閥;8:氣體混合裝置;9:熱值檢測裝置。六應用場合及經濟性分析1、應用場合分析根據(jù)各類氣源熱值情況統(tǒng)計分析,在符合國家規(guī)范和不影響下游用戶正常用氣的前提下,初步認為有兩類廠站適用于熱值調節(jié)。一類是全部采用LNG供氣的燃氣廠站,通過采購高熱值LNG進行熱值調節(jié)后進行供氣;一類是管輸氣與LNG混合供氣的廠站且LNG供氣占比相對較高的廠站。兩類廠站對比,最適合進行進一步研究的為管輸氣與LNG共同供氣的廠站,可直接參考管道氣高位熱值指標進行氣質調節(jié)研究,毫不影響下游用戶的使用體驗。經調研,國內大部分燃氣公司應急、調峰氣源均存在進口LNG與國產LNG采購并存的局面。由于進口LNG和國產LNG熱值存在差異,國產LNG氣化后天然氣熱值與管道天然氣的熱值相差不大甚至偏低,當采用國產LNG供氣時,不適宜進行熱值調節(jié)。如采取熱值調節(jié)工藝的廠站,建議優(yōu)先采購進口LNG。2、經濟性分析以某供氣單位為例,其供氣氣源由管道天然氣、CNG、LNG三種氣源組成,冬季氣源緊張時以LNG供氣為主,以其2018年氣源供應統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例,全年共計采購氣量3699萬m3,管道天然氣采購878萬m3,占比約為23.7%;CNG采購144萬m3,占比約為3.9%;其余為LNG采購2677萬m3,約占總采購量的72.4%。假設LNG氣源部分均采取熱值調節(jié)措施,按摻混比例為9%,燃氣綜合售價按2.5元/m3計算,粗略估計熱值調節(jié)產生的利潤達約600萬元/年,在不影響下游用戶使用的前提下,經濟效益可觀。七結論及建議1、新版《天然氣》標準更新,對進入長輸管道的天然氣高位熱值標準調整為34MJ/m3,較目前上游氣源實際供應高位熱值標準約38MJ/m3有所降低,燃氣熱值調節(jié)的需求及調節(jié)空間加大。2、按熱值高低計價可確保用戶同網(wǎng)同價,公平合理且下游用戶用氣穩(wěn)定性有保障,是未來燃氣主干管道計價的發(fā)展趨勢;目前,歐美、日韓等發(fā)達國家或地區(qū)均采用了固定熱值供氣的方式。3、為了保證氣源的適配性和下游用戶的用氣穩(wěn)定性,目前國內接收站LNG直接氣化進入燃氣主干管網(wǎng)前,一般均采取了熱值調節(jié)措施,燃氣企業(yè)可參考LNG接收站的做法執(zhí)行。4、在合法合規(guī)的前提下實施熱值調節(jié),調節(jié)后的燃氣指標完全符合相關國家標準、規(guī)范要求,具有可行性。按本文統(tǒng)計結果,進口LNG摻混空氣或氮氣的比例,最大摻混比例為8.89%,經華白數(shù)校核和安全性校核,均符合相關要求。5、經混氣安全性理論驗證,熱值調節(jié)安全性有保證。開展熱值調節(jié)的廠站,應優(yōu)先購買進口LNG,更有利于熱值調節(jié)措施的開展;熱值調節(jié)實踐研究時,建議優(yōu)選管道氣與LNG聯(lián)合供氣的廠站進行。參考文獻:[1]李漢勇等.LNG與陜京天然氣互換性

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論