城市天然氣供應呼喚“調節閥”

                     城市天然氣供應呼喚“調節閥”

                        上海申弘閥門有限公司

    我國許多城市近期出現了天然氣供應緊張情況，一些城市由于“氣荒”還一度影響了冬季供暖和企業生產。天然氣技術專家認為，我國應借鑒發達國家普遍建設液化天然氣(LN G )調峰廠，有效調控城市燃氣供應的成功經驗，加快建設城市液化天然氣調峰廠來調節燃氣供應，避免再次發生因階段性供需失衡導致的“氣荒”。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。應用在燃氣系統中。
在城市建設天然氣“調峰廠”
隨著國內城市不斷擴大使用天然氣的規模，城市居民供氣安全保障問題也變得越來越重要。近期，我國許多城市發生了因燃氣供應緊張形成的“氣荒”，雖然國家能源局表示根本原因是天然氣供需失衡，但也暴露出了城市供氣體系缺失“調節閥”這一突出問題。

中國科學院高能物理研究所客座教授、哈工大低溫與超導技術研究所所長、哈工大低溫與超導工程技術國家重點實驗室科學家賈林祥認為，目前我國城市供氣系統基本是上游氣源與下游用戶之間的簡單管道輸送系統，管道輸氣壓力和流量幾乎是固定的，上游供多少，下游用多少，中間沒有任何積蓄和緩沖的能力。一旦由于季節和氣候原因短期內居民用氣量增大，超出管網供氣能力，就會出現“氣荒”。即使在一些天然氣資源豐富的省份，一些城市也同樣出現“氣荒”。

賈林祥說，城市供氣與供電一樣都需要調峰。城市居民用氣量存在高峰和低谷，需要一個彈性的、具有調峰功能的供氣體系，從而保證城市穩定供氣。解決這一問題的是在城市附近建造一個具有適當儲存能力的天然氣液化廠———調峰廠：在夏天等用氣低谷時將部分管道天然氣液化儲存起來，在冬天等用氣高峰時再將其汽化返輸給管網，以保證管道有足夠的供氣壓力，從而保證下游用戶在用氣高峰時不會因管道供氣不足而出現“氣荒”。
城市液化天然氣調峰廠與以液化天然氣銷售為主的液化廠不同，它以保障供氣安全為主，以生產商品液化天然氣為輔，不需要太大產能。以日產30萬標準立方米的調峰廠為例，在用氣低谷時生產一個月就可以具有900萬標準立方米的調峰能力。按每戶3口人計算，可為600萬城市居民供氣一周。同時，液化天然氣還可通過公路運輸，對縣級以下城市保障供氣同樣具有積極意義。
關鍵是解決天然氣液化技術
西方發達國家自1970年開始大規模使用天然氣以來，在建設城市天然氣管網的同時，就在城市附近建設了液化天然氣調峰廠。液化天然氣調峰廠已成為發達國家城市燃氣供應安全體系*的組成部分，而我國則尚未起步。

據哈工大低溫與超導技術研究所搜集的資料顯示，德國現有液化天然氣調峰廠14座，日本有69座，西班牙有75座，美國有125座。美國的調峰廠多數都是在20世紀七八十年代建設的，距今近的一個是建在北卡羅來納州，建成于1999年。
液化天然氣調峰廠包括三部分：一是液化裝置，將管道天然氣通過低溫工藝變成液體；二是儲存裝置，將液化后的天然氣在低溫下儲存起來；三是汽化裝置，將已儲存的液化天然氣經過空氣加熱汽化后再輸送給管網。液化后天然氣的體積會縮小625倍，即一立方米的容器可以儲存625標準立方米的天然氣，這就大大地減小了儲存容積。
與煤炭和石油相比，制約天然氣大規模利用的主要原因是儲運困難。天然氣需要通過零下160攝氏度的低溫才能液化，液化后還要在低溫下儲存，需要低溫液體儲罐。因此，建設城市液化天然氣調峰廠首先需要的是天然氣液化技術。
賈林祥說，將天然氣液化的目的是解決儲運難題。天然氣液化了，才有了間跨海天然氣貿易。目前我國東南沿海正在建設的液化天然氣接收站，就是靠萬噸級LN G槽船進口國外天然氣，上岸后汽化再輸給用戶。天然氣液化后，就可將偏遠地區的氣源與發達地區的用戶由LN G槽車通過公路網連起來。
燃氣按來源分類

通常可以把燃氣分為天然氣、人工燃氣、液化石油氣和生物質氣等。
天然氣
天然氣主要是由低分子的碳氫化合物組成的混合物。根據天然氣來源一般可分為五種：氣田氣（或稱氣）、石油伴生氣、凝析氣田氣、煤層氣和頁巖氣。
石油伴生氣
伴隨石油一起開采出來的低烴類氣體稱石油伴生氣。石油伴生氣的甲烷含量約為80%，乙烷、丙烷和丁烷等含量約為15%，低熱值約為45MJ/m。
凝析氣田氣
凝析氣田氣是含石油輕質餾分的燃氣。凝析氣田氣除含有大量甲烷外，還含有2%～5%的戊烷及其它碳氫化合物，低熱值約為48MJ/m。
 人工燃氣
人工燃氣是指以固體、液體（包括煤、重油、輕油等）為原料經轉化制得，且符合現行國家標準《人工煤氣》GB/T13612質量要求的可燃氣體。根據制氣原料和加工方式的不同，可生產多種類型的人工燃氣。
固體燃料干餾煤氣
利用焦爐、連續式直立炭化爐等對煤進行干餾所獲得的煤氣稱為干餾煤氣。
用干餾方式生產煤氣，每噸煤可產煤氣300～400 m。這類煤氣中甲烷和氫的含量較高，低熱值約為17 MJ/m。干餾煤氣的生產歷史長，是我國一些城鎮燃氣的重要氣源。
固體燃料氣化煤氣
加壓氣化煤氣、水煤氣、發生爐煤氣等均屬此類。
（1）加壓氣化煤氣是在2.0～3.0MPa的壓力下，以煤為原料，采用純氧和水蒸氣為氣化劑，可獲得高壓氣化煤氣。其主要成分為氫氣和甲烷，低熱值約為15MJ/m。若城鎮附近有褐煤或長焰煤資源，可采用魯奇爐生產壓力氣化煤氣，這套裝置可建設在煤礦附近（一般稱為坑口氣化），不需另外設置壓送設備，可用管道直接將燃氣輸送至較遠城鎮作為城鎮燃氣使用。
（2）水煤氣和發生爐煤氣主要成分為一氧化碳和氫氣。水煤氣的低熱值約為10MJ/m，發生爐煤氣的低熱值約為6MJ/m。由于這兩種燃氣的熱值低，而且毒性大，不可單獨作為城鎮燃氣的氣源，但可用來加熱焦爐和連續直立式炭化爐，以頂替出熱值較高的干餾煤氣，增加供應城鎮的氣量，也可以和干餾煤氣、重油蓄熱裂解氣摻混。
油制氣
油制氣是指利用重油（煉油廠提取汽油、煤油和柴油之后所剩的油品）制取城鎮燃氣。按制取方法不同，可分為重油蓄熱熱裂解氣和重油蓄熱催化裂解氣兩種。重油蓄熱熱裂解氣以甲烷、乙烯和丙烯為主要成分，低熱值約為41MJ/m。每噸重油的產氣量約為500～550 m。重油蓄熱催化裂解氣中氫氣含量多，也含有甲烷和一氧化碳，低熱值約為17MJ/m，利用三筒爐催化裂解裝置，每噸重油的產氣量約為1200～1300 m。
與其它制氣方式相比，生產油制氣的裝置簡單，投資省，占地少，建設速度快，管理人員少，啟動、停爐靈活。油制氣既可作為城鎮燃氣的基本氣源，也可作為城鎮燃氣的調度氣源。
中、小燃氣廠也可以石腦油（粗汽油）作為制氣原料。與重油相比，石腦油有如下優點：含硫少，不生成焦油，煙塵及污水等，氣化效率高。
高爐煤氣
高爐煤氣是鋼鐵企業煉鐵時的副產氣，主要成分是一氧化碳和氮氣，低熱值約為4MJ/m。高爐煤氣可用作煉焦爐的加熱煤氣，以使更多的焦爐煤氣供應城鎮。高爐煤氣也常用作鍋爐的燃料或與焦爐煤氣摻混用于工業氣源。
液化氣
液化石油氣是開采和煉制石油過程中，作為副產品而獲得的一部分碳氫化合物。
目前國產的液化石油氣主要來自煉油廠的催化裂化裝置。液化石油氣產量通常約占催化裂化裝置處理量的7%～8%。液化石油氣的主要成分是，習慣上又稱C3、C4，即只用烴的碳原子數來表示。這些碳氫化合物在常溫常壓下呈氣態，當壓力升高或溫度降低時，很容易轉變為液態。從氣態轉變為液態，其體積約縮小250倍。氣態液化石油氣的低熱值約為100MJ/m。液態液化石油氣的低熱值約為46MJ/kg。
目前，世界天然氣液化技術被幾大跨國能源公司所掌控，他們正在努力搶占我國天然氣液化技術市場，國內已經建成的幾個天然氣液化廠引進的都是法國、德國、加拿大、美國的技術設備。但跨國公司只在中國賣設備，不會把技術轉讓給中國。

供氣安全體系建設應納入政府規劃
作為環保的清潔能源，天然氣在我國的應用范圍和規模將逐漸擴大，國內許多城市還在發展包括出租車在內的壓縮天然氣汽車。但目前所有燃氣供應均依賴于城市輸氣管網，亟須加快城市供氣安全體系建設。
近年來，我國液化天然氣技術及設備研發已取得實質性突破。哈爾濱工業大學低溫與超導技術研究所成功完成了現代低溫技術和天然氣液化技術的產業化過程，研制出了具有中國特色的小型化、模塊化的液化設備。這些設備具有高于水平、低于國外設備造價的特點，打破了國外能源公司壟斷國內天然氣液化技術市場的局面。
為應對近期的“氣荒”，國家能源局采取了多項臨時應急措施，包括利用上海新建成的液化天然氣項目增加當地供氣量。武漢等城市也正在計劃啟動建設城市液化天然氣項目。賈林祥認為，在中國建設國產化的城市液化天然氣調峰廠已經*具備條件。只要國家政策鼓勵，地方政府支持，依靠現有資源，就可避免出現階段性“氣荒”。
為此，賈林祥建議：一是將我國自主研發的天然氣液化技術應用納入國家產業規劃。目前，跨國能源企業仍在想方設法壟斷我國天然氣液化技術市場。國家應盡快制定相應發展規劃和配套政策，支持這一技術在國內轉化、應用，打破跨國公司的技術壟斷。
二是加快建設城市天然氣液化調峰廠，將建立城市供氣保障安全體系納入國家計劃。借鑒發達國家建設城市供氣安全保障體系的經驗，在鋪設“西氣東輸”等長途管道的同時，有計劃地在大中城市主管網附近布點建設液化天然氣調峰廠。從目前需求看，我國需要建設幾十座這樣的調峰廠。
三是加大扶持開拓海外天然氣液化市場。我國在天然氣液化裝置的小型 化 、 模 塊 化 方 面 已 走 在 世 界 前列，正在拓展東南亞中小型天然氣液化技術市場。在大型天然氣液化技術方面，哈爾濱工業大學與中海油總公司今年也開始聯合研制百萬噸級大型天然氣液化技術。建議國家在政策、技術、資金等方面加大扶持力度，推動我國天然氣液化技術及裝備加快發展。與本文相關的論文有：那些工礦適用自力式調節閥