燃气供销差的成因计算方法和解决方案.doc

燃气供销差的成因计算方法和解决方案.doc

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1概述

   燃气供销差是指当期燃气供应量与当期燃气销售量的差值，而燃气供销差率则为该差值与当期燃气供应量之比[1]。

一般城市燃气经营企业的燃气供销差多为正值，说明通过终端用户抄表计量的燃气销售量少于企业供给的燃气总量，供销差率因此对企业的经营效益产生直接影响[2～3]。

   以吉安市天然气有限公司为例，自2004年5月实施天然气置换水煤气以来，较高的供销差率已成为影响公司经营效益和燃气设施安全运行的重要因素。

围绕如何降低供销差率、减少经营亏损和由此带来的运营风险、缓解经营压力、创造安全稳定的经营环境方面，进行了大量人力、物力的投入，通过各种有效措施使供销差率大幅下降，在此过程中积累了独特而富有成效的实践经验。

   本文分析供销差率的主要成因，探讨其计算方法，对存在的问题提出相应的解决方案和措施。

2吉安市天然气利用工程现状

   ①LNG气化站1座，100m3的LNG储罐6台，60t地磅1台。

   ②市政燃气管网共计97km，其中铸铁管燃气管网49km，PE管燃气管网48km。

   ③雷诺式区域调压站13座，自力式区域调压柜26台，楼栋式调压箱204台。

   ④居民用户4.2×104户，商业用户193户，工业用户暂无，年供气规模为500×104m3/a。

3燃气供销差率成因分析及其计算

3.1LNG卸车损失及气化率的综合影响

   LNG汽车槽车储罐容积一般为40m3，每次装载LNG约19t。

对于作为城市主气源的LNG气化站，LNG的气质、组成、运输距离、LNG槽车储罐的绝热性能、卸车操作工艺、市政燃气管网运行压力等因素都会对供销差率产生影响。

3.1.1LNG卸车前后损失

   ①LNG实际装车量与上游LNG供应商提供的LNG出厂票据上的数量存在差异，由于LNG供应商的计量存在误差，一般实际装车量偏小。

   ②LNG槽车运输距离较长，途中因LNG超压放散而导致实际到站的LNG数量比出厂时减少。

   ③卸车时，因操作人员技能不熟练、市政燃气管网压力较高等原因，造成LNG卸车不彻底，槽车内残留的液态、气态天然气无法充分卸进LNG储罐或进入市政燃气管网，形成卸车损失。

   以上第①、②项为燃气企业不可控制因素，很难计算具体数值，所造成的损失只能与第③项一起通过LNG槽车到站过磅后得出累计值，这3项因素造成LNG槽车实际卸车的LNG数量与其出厂票据上的数量之间存在差异，导致供销差率的产生。

3.1.2LNG气化率的理论值与实测值的差异

   因产地不同，不同供应商提供的LNG气化率的理论值各不相同。

通过进一步检测发现，LNG气化率的实测值普遍比其理论值小，二者之间的差异最高可达3.01%。

3.1.3计算公式

全年因LNG卸车前后损失、LNG气化率理论值与实测值间差异的综合作用产生的供销差率δ1的计算公式为：

式中δ1——全年因LNG卸车前后损失、LNG气化率理论值与实测值间差异的综合作用产生的供销差率

   VL,sup——全年因LNG供应商计量误差产生的燃气损失，m3

   VL,dif——全年因LNG槽车超压放散产生的燃气损失，m3

   VL,unl——全年因LNG卸车不充分产生的燃气损失，m3

   Vann——根据各供应商LNG出厂过磅量和相应理论气化率计算出的全年燃气供应总量，m3

全年燃气供应总量Vann的计算公式为：

式中n——全年到站LNG槽车总数

   i——到站LNG槽车的顺序号

   msup,i——LNG供应商提供的第i车LNG出厂过磅量，t

   φsup,i——LNG供应商提供的第i车LNG的理论气化率，m3/t

全年燃气实际卸车总量Vuul的计算公式为：

式中Vuul——全年燃气实际卸车总量，m3

   n——一全年到站LNG槽车总数

   i——到站LNG槽车的顺序号

   mact,i——第i车到站LNG实际卸车量，t

   φact,i——第i车到站LNG对应的实测气化率，m3/t

   全年因LNG卸车前后损失、LNG气化率理论值与实测值间差异的综合作用产生的供销差的计算公式为：

   VL,sup+VL,dif+VL,unl=Vann-Vunl  （4）

将式

（2）～（4）代入式

（1），则δ1的计算公式为：

式中n——全年到站LNG槽车总数

   i——到站LNG槽车的顺序号

3.2燃气表未作温压补偿

   城市燃气企业对燃气体积的计量都是以绝对压力p0=101325Pa、温度t0=20℃的标准状态为基准进行计算的[4]。

   ①随着季节的不同，进入终端用户燃气表前的燃气温度会相应发生变化，当其低于20℃时，未作温度补偿的燃气表显示的读数比其在t0时的体积小。

   ②由于终端用户燃气表前的燃气压力Pmeter是在p0的基础上增加了低压庭院管网压力（约2000Pa），供给终端用户的燃气都处于被压缩的状态，未作压力补偿的燃气表显示的体积比其在p0时的体积小。

   未作温压补偿的燃气表的计量损失VL,meter的计算公式为：

   VL,meter=V0,meter-Vre,meter   （6）

式中VL,meter——未作温压补偿的燃气表的计量损失，m3

   V0,meter——未作温压补偿的燃气表的计量读数对应在标准状态下的燃气体积，m3

   Vre,meter——未作温压补偿的燃气表显示的读数（即抄表数），m3

根据理想气体状态方程有：

式中p0——标准状态压力，Pa，取101325Pa

   T0——标准状态温度，K，取293.15K

   pmeter——燃气表前的燃气压力，Pa，取p0+2000Pa

   Tmeter——燃气表前的燃气温度，K

将式（7）代入式（6），则VL,meter的计算公式为：

全年因燃气表未作温压补偿造成的供销差率δ2的计算公式为：

式中δ2——全年因燃气表未作温压补偿造成的供销差率

   n——全年未作温压补偿燃气表的总数

   i——未作温压补偿燃气表的顺序号

   VL,meter,i——第i只未作温压补偿燃气表的全年燃气计量损失，m3

令全年燃气平均温度Tav=Tmeter，并将式（8）代入式（9），则δ2的近似计算公式为：

式中Tav——全年燃气平均温度，K

   n——全年未作温压补偿燃气表的总数

   i——未作温压补偿燃气表的顺序号

   Vre,meter,i——第i只未作温压补偿燃气表的全年显示总读数，m3

3.3燃气管网泄漏

   随着燃气用户的增长和供气规模的扩大，在城区范围内燃气管网的长度、分布密度也在不断增加，管网泄漏的概率也相应升高。

燃气管网泄漏的原因主要有以下3方面。

3.3.1燃气管网施工质量差

   ①对于铸铁燃气管道，特别是灰铸铁管道，存在诸如抗拉强度和抗冲击力低、容易断裂等缺陷，如果地基处理不达标，再加上地表有重荷载，则会造成管基下沉，导致接口泄漏，或沟槽底部硬物未清除而造成管道开裂、燃气泄漏。

   ②对于PE管燃气管道，出现较多的问题是电熔配件泄漏，例如电熔焊机外接电压不稳，则会出现PE管道和电熔配件因电压低未充分熔接，或电熔配件因电压高导致过热、短路造成喷料冒烟等问题，若未返工处理则形成泄漏隐患。

热熔焊缝泄漏的情况虽较少，但也有PE管道热熔焊缝在投用后发生脱落的个别案例。

   ③对于镀锌燃气钢管，早期螺纹连接的密封采用“麻丝+厚白漆”施工工艺，在使用干燥的天然气后，密封填料会脱水、干裂，使接口密封性能下降，最终导致泄漏。

另外，由于埋地钢管防腐层质量低劣、穿越下水道时未加保护套管、采用冷镀锌钢管等问题造成管道严重锈蚀、穿孔泄漏的情况也有不少[5]。

3.3.2外界施工对燃气管网造成破坏和扰动

   除野蛮施工、违章占压对燃气设施造成直接破坏外，正常的施工建设也可能对燃气管道及其周边土壤造成剧烈扰动，使管道接口错位、紧固件松动，最终导致燃气泄漏，铸铁管道在这方面表现得尤为明显。

3.3.3铸铁燃气管网自身原因造成泄漏

   ①使用干燥的天然气导致橡胶圈内部脱水收缩，铸铁管道柔性接口的密封性能下降，造成燃气泄漏。

   ②低温季节埋地铸铁管网周边土壤温度或输送的燃气温度较低时，橡胶圈遇冷会产生轻微收缩，从而进一步降低柔性接口的密封性能。

吉安市2004年以来的燃气巡检记录显示，在管道埋深为0.6～0.9m的范围内，随着季节的不同，燃气泄漏报警指数有较大的差异：

同一处泄漏点冬季报警指数要比夏季高20%左右，同一区域的泄漏点数量在冬季可增加30%。

3.3.4计算公式

   将燃气管网泄漏情况分为3种：

燃气泄漏事故、燃气泄漏事件、燃气泄漏点。

这3种情况各自对应的全年燃气泄漏量分别以Vac、Vev、Vleak表示。

   ①燃气泄漏事故

对于能造成市政燃气主管网供气压力明显下降、短时间内燃气大量外泄的燃气泄漏事故，区域流量计、燃气出站总流量计、无纸记录仪会记录下事故时段内燃气流量异常变动情况，此时，可参照事故前3d内同时段正常燃气流量的平均值，根据事故的持续时间进行燃气泄漏量的计算，则全年燃气管网泄漏事故的泄漏总量的近似计算公式为：

式中Vac——全年燃气管网泄漏事故泄漏总量，m3

   n——全年燃气管网泄漏事故总数

   i——燃气管网泄漏事故顺序号

   qV,ac,i——一在第i次燃气泄漏事故时段内的燃气流量的平均值，m3/h

   qV,av,i——在第i次燃气泄漏事故发生前3d内同时段正常燃气流量的平均值，m3/h

   tac,i——第i次燃气泄漏事故的持续时间，h

   ②燃气泄漏事件

对于尚不能造成市政燃气主管网压力明显变化的燃气泄漏事件，可以将泄漏口上游燃气压力视为稳定值，燃气泄漏量理论上可以根据泄漏口上游管网压力和质量流量、泄漏口面积、泄漏时间、管道内壁摩阻系数、土壤渗透阻力等参数[6]，利用伯努利方程（动态）和绝热方程可以计算出通过泄漏口的燃气流量，与对应的泄漏时间相乘，则可得全年燃气管网泄漏事件的燃气泄漏总量为：

式中Vev——全年管网燃气泄漏事件的燃气泄漏总量，m3

   m——全年燃气管网泄漏事件总数

   i——燃气管网泄漏事件顺序号

   Ci——第i次燃气泄漏事件中燃气泄漏口的圆度修正值，取值范围为0.6～1.0，圆形泄漏口取1.0

   Ai——第i次燃气泄漏事件中燃气泄漏口的面积，m2

   vi——第i次燃气泄漏事件中燃气从泄漏口流出的流速，m/h

   tev,i——第i次燃气泄漏事件中燃气泄漏的持续时间，h

   由于泄漏口燃气流速的计算比较复杂，一般都是根据设定的参数事先计算出不同运行压力下、不同面积的泄漏口所对应的燃气泄漏流量，并列表以方便查阅。

燃气泄漏事件中，不同泄漏口直径的燃气泄漏量见表1。

表1不同泄漏口直径的燃气泄漏量

泄漏口直径/mm

燃气泄漏量/（m3·h-1）

人工煤气

天然气

中压B（0.06MPa）

低压（1500Pa）

中压B（0.06MPa）

低压（2500Pa）

1

1.55

0.23

1.08

0.20

45

3130.65

458.66

2179.10

412.90

100

15460.00

2265.O0

10761.00

2039.00

   ③燃气泄漏点

   对于其他泄漏持续时间长、泄漏点众多且分布范围广、单点泄漏流量小、难以单独计量且不易被发觉的泄漏点，可以根据某段时期内燃气出站总流量计和无纸记录仪测量的管网最小流量，排除其中的正常用气流量后，剩余的流量即为燃气泄漏点泄漏流量。

实际计算时，通常将燃气管网最小流量乘