城市配气系统的供需平衡.docx

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城市配气系统的供需平衡

城市配气系统的供需平衡

城市配气系统的自然气用量是在不断变化的，有月不匀称性、日不匀称性和时不匀称性。

但一般自然气气源的供给量是匀称的或可适当调整的，不行能完全随着需用工况而变化。

为了解决匀称供气与不匀称耗气之间的冲突，保证不连续地向用户供给足够流量和正常压力的自然气，必需实行适宜的方法使自然气配气系统供需平衡。

一般要综合考虑气源条件、用户及配气系统的详细状况，提出合理的有效措施。

通常，城市配气系统会在技术经济比拟的根底上实行几种调整方式的组合。

一、供需平衡的方法

1.转变气源生产力量和设置机动气源

采纳转变气源的生产力量和设置机动气源，必需考虑气源运转、停顿的难易程度、气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度。

同时应考虑供气的安全牢靠和技术经济合理性。

自然气配气系统中，一般只在用气城镇距离自然气产地不太远时，可采纳调整气井供给量的方法平衡局部月不匀称用气。

设置机动气源也是平衡季节或其他顶峰用气的有效方法之一。

对于城市配气系统在设置机动气源时，应依据实际需要，考虑可能取得的机动气源的种类和数量，用以技术经济分析。

2.利用缓冲用户和发挥调度的作用

调整季节性用气不匀称性，可实行设立缓冲用户的方法。

一些大型的工业企业、锅炉房等都可作为城市配气系统的缓冲用户。

夏季用气低峰时，把城市配气系统的余气供应它们使用；冬季用气顶峰时，这些缓冲用户就改用固体燃料或液体燃料。

用此方法平衡季节不匀称用气及一局部日不匀称用气。

缓冲用户由于需要设置两套燃料燃烧系统，用户投资费用会增加，而自然气配气系统可降低投资和运行费用。

对用户的投资费用的增加，一般可用城市配气的季节性差价予以补偿。

此外，还可采纳打算上调配用气的方法解决供气和用气的冲突。

随时把握各工业企业的实际用气和打算用气量。

对居民生活和公共建筑用气设置测点，在测点装置自然气总计量表，把握用户用气状况。

依据把握的工业企业、居民生活及公共建筑用气状况，制定合理的调度打算调配供气。

在气源比拟紧急的状况下，还可以通过调整大型工业企业用户厂休日和作息时间，有打算平衡局部日不匀称用气。

3.利用储气设施

利用储气设施平衡供需冲突也是自然气配气系统中常用的方法。

因此，自然气储存在城市配气系统中占有重要的地位。

（1）地下储气

地下储气库一般是选择适宜的地质构造建成的。

储气库主要有利用枯竭油气田地层穴储气、利用多孔含水地层储气及利用岩盐地穴储气三种方式。

地下储气库储气量大，造价和运行费用省。

自然气地下储气库的建筑是平衡城镇配气季节不匀称性，平抑用气峰值波动的最合理、有效的途径，社会效益和经济效益都很显著，但地下储气库不应用来平衡日不匀称用气和小时不匀称用气，由于急剧增加采气强度，会使储库的投资和运行费用增加，很不经济。

自然气的主要成分是甲烷（CH4），将其冷却至沸点温度以下（-162℃）即被液化，可在其饱和蒸气压接近常压的状况下进展储存。

自然气由气态变为液态体积缩小约600倍，因此采纳自然气液化储存可大大提高自然气的储存量。

自然气液化储存方式有冻土地穴储存、预应力钢筋混凝土储罐、地上金属储罐等，都要求储罐保证绝热良好。

液化自然气气化便利，负荷调整范围广，适于调整各种不匀称用气，且储罐压力较低，比拟安全。

但建立自然气液化储气设施的费用较高，一般是建立地下储气库的4～10倍，而且日常运行治理和维护费用也比拟高。

因此，采纳低温液态存储，通常储存量都比拟大，否则经济上很不合算。

液化自然气还可以作为城市调峰气源、设备大修或事故处理过程中的供气来源，在有自然气规划的城镇，还可以作为管道自然气临时未到达地区的燃气气源。

（3）管道储气

高压自然气管束储气及长输干管末端储气，是平衡小时不匀称用气的有效方法。

输气干管末端是指长距离输气管线最终一级压气站出口至管线末端门站为止的管段。

从压气站到门站的输气量是稳定的，而自门站供应城市的气量是不匀称的。

当门站所供给的气量小于压气站输入的气量，如在夜间用气低峰时，就可将自然气储存在管道中，这时管道中平均压力增高；当门站所供给的气量大于压气站输入的气量，如白天用气顶峰时，再将管内储存的自然气送出，管道中平均压力相应降低。

利用长输于管末端的管段容积及其压力变化储存自然气，是调整配气系统供需平衡的一种手段。

近年，大城市高压外环储气方式也引起了重视。

城市高压外环储气就是利用敷设在城市边缘的高压自然气管道进展储气。

它充分利用了长输管线末端较高的自然气压力和城市中压管网的压力差进展储气调峰。

（4）储气罐储气

我国目前采纳最多的储气方式，只能用来平衡局部日不匀称用气及小时不匀称用气。

储气罐储气与其他储气方式相比，金属耗量和投资都较大。

二、储气容积的计算

储气罐的主要功能有以下几点。

①随自然气小时用气量的变化，补充来气管道或城市门站所不能准时供给的局部气量。

②当停电、修理管道、门站或配气设备发生临时事故抢修时，保证肯定程度的供气，即可以保证重点用户和不能停气的用户能维持用气。

③可用于调整平衡自然气气质要求，使城市自然气的成分和发热值稳定匀称。

④合理确定储气设施在城市配气系统的位置，使配气管网的供气点分布匀称合理，改善管网运行工况，优化配气管网的技术经济指标。

确定储气罐储气容积时，主要依据日用气总量、工业与民用的用气比例、供气与用气的不匀称状况和运行治理阅历等因素综合确定。

假如气源产量能够依据需用量转变一周内各天的生产工况时，储气容积以计算月最大日自然气供需平衡要求确定，否则应按计算月平均周的自然气供需平衡要求确定。

为了平衡一天中的不匀称用气，设置储气设备，则气源可按计算月最大日平均小时供气量匀称地供气。

夜间用气量低时，多余自然气储存在储气设备内，以补充日间用气高于供气的缺乏局部。

所需储气容积的计算方法举例如下。

例：

某城市计算月最大用气量为325000m3/d，假设气源在一日内连续匀称供气。

每小时用气量占日用气量的百分比见表4-7。

试确定城市配气系统所需的储气容积。

表4-7某城市小时用气量占日用气量的百分比

小时

0～1

1～2

2～3

3～4

4～5

5～6

6～7

7～8

%

2.31

1.81

2.88

2.96

3.22

4.56

5.88

4.65

小时

8～9

9～10

10～11

11～12

12～13

13～14

14～15

15～16

%

4.72

4.70

5.89

5.98

4.42

3.33

3.48

3.95

小时

16～17

17～18

18～19

19～20

20～21

21～22

22～23

23～24

%

4.83

7.48

6.55

4.84

3.92

2.48

2.58

2.58

解：

气源在一日内连续匀称供气，设每日气源供气量为100，每小时平均供气量为：

列表4-8计算储气容积：

第2项为计算开头时算起的自然气供给量累计值；第4项为从计算开头算起的用气量的累计值；第2项与第4项之差（自然气供给量的累计值与用气量的累计值之差），即为小时末自然气的储存量。

表4-8储气容积计算表

小时

燃气供给的累计值

用气量

燃气的储存量

小时

燃气供给的累计值

用气量

燃气的储存量

小时内

累计值

小时内

累计值

0～1

4.17

2.31

2.31

1.86

12～13

54.17

4.42

53.98

O.19

1～2

8.34

1.81

4.12

4.22

13～14

58.34

3.33

57.31

1.03

2～3

12.50

2.88

7.00

5.50

14～15

62.50

3.48

60.79

1.71

3～4

16.67

2.96

9.96

6.17

15～16

66.67

3.95

64.74

1.93

4～5

20.84

3.22

13.18

7.66

16～17

70.84

4.83

69.57

1.27

5～6

25.OO

4.56

17.74

7.26

17～18

75.OO

7.48

77.05

2.05

6～7

29.17

5.88

23.62

5.55

18～19

79.17

6.55

83.60

-4.43

7～8

33.34

4.65

28.27

5.07

19～20

83.34

4.84

88.44

-5.10

8～9

37.50

4.72

32.99

4.51

20～21

87.50

3.92

92.36

-4.86

9～10

41.67

4.70

37.69

3.98

21～22

91.67

2.48

94.84

-3.17

10～11

45.84

5.89

43.58

2.26

22～23

95.84

2.58

97.42

-1.58

11～12

50.OO

5.98

49.56

0.44

23～24

100

2.58

100

O.00

在第5项中找出最大值和最小值，两个数值的肯定值之和即为所需的储气容积，即（7.66+5.10）%325000m3=41470m3

该城市所需的储气容积为41470m3，占日用气量的12.76%。

在图4-1上绘制城市自然气配气系统一天中各小时的供、用气曲线和储气设备中的储气曲线。

依据储气容积确定储气方式和储气设施时，应考虑到气源的调整力量：

当气源生产或供给力量可以随着用气的不匀称性进展调整，在用气顶峰时，可以多供给；用气低峰时，可以少供给，则实际储气容积可减小。

在气源供气状况明确后，调查用户的用气规律，充分考虑供气量的波动、用气负荷的误差、气温等因素，综合技术经济指标考虑，对确定实际储气容积、选取储气方式至关重要。

在规划设计阶段，当缺乏用气工况统计资料时，可参照类似的城镇自然气配气系统，按计算月的最大日用气量的20%～40%来估算储气容积。