液化石油气管道供应在寒冷地区的应用和发展

液化石油气管道供应在寒冷地区的应用和发展一、液化石油气的发展城镇燃气化是城市基础设施的一项重要内容，是现代化城市的重要标志之一。管道燃气在东北三省各地区发展较早，如吉林省长春市早在1921年伪满时期，日本瓦斯会社在吉林省长春市火车站西侧建煤制气厂，辽宁省的大连、丹东、沈阳、黑龙江省的哈尔滨等市也早在上世纪20年代建煤制气厂。LPG(以下简称液化石油气)在我国应用较晚，北方地区最早使用LPG的城市为哈尔滨市，1965年哈尔滨市建立北方地区第一座LPG储配站。我国生产LPG的大型生产厂家中东北三省占有很大比例，如大庆石油管理局各大炼油厂、吉林油田各大炼油厂、吉林化学总公司、辽河油田各大炼油厂等。因东北三省具有较为充足的LPG来源，故LPG的应用在东北三省得到了长足的发展。早期居民用LPG大都为瓶装LPG，管道LPG因受各方面因素制约发尽较慢，进入90年代后，管道LPG在北方地区得到了快速发展，如东北三省各大城市、各地区，基本都已经具备一定数量和一定规模的LPG管道供应系统。我国城市燃气发展方向是“优先发展天然气、扩大液化石油气、多种气源园地制宜发展城市燃气”，其目标是逐步向天然气转换。而现阶段多种气源并存是我国燃气行业的主要特点，其中液化石油气仍是最主要的构成。目前我国LPG市场已成为仅次于美国和日本的全球第三大LPG消费国。二、液化石油气市场情况全球约50％LPG来自天然气和石油伴生气田。其余来自炼油厂和石油化工厂。90年代以来，世界LPG总产量平均增长率约为3．4％，1994年世界LPG总产量达1．5亿吨，到2000年世界LPG年产量达1．8亿吨。90年代至今，世界LPG市场一直处于过剩状态，其年过剩量约200—400万吨。世界LPG主要出口国为中东地区，其余是北海油田和独联体等国家和地区。世界LPG主要进口国是美国、日本、韩国等国。我国LPG进口量逐年增加，早已引起世界各国出口商的注意。我国LPG主要来自炼油厂和石油化工厂，少量来自油气田。1990年全国LPG总产量为255．7万吨，2000年我国LPG总产量达870万吨。随着我国经济的快速增长，人民生活水平的不断提高，LPG做为民用燃料需要量不断增加，，1990年消费量为254．2万吨，2000年消费量达1460万吨，显然我国LPG产量还不能完全满足国内需求。国家为了从根本上解决LPG来源问题，在深圳、汕头、上海、宁波等地建立了大型LPG储存基地，以便直接进口LPG。1990年我国进口LPG仅11．67万吨，而到2000年进口LPG达到570万吨。我国LPG生产量，北方大于南方，北方地区LPG市场基本处于供大于求。北方地区大、中型LPG生产厂家有大庆油田、吉林油田、辽河油田的各大炼油厂，吉林化学总公司等。三、LPG管道供应系统在寒冷地区的应用与发展早期居民用LPG大都为瓶装液化石油气。使用瓶装LPG安全度低，且冬季气瓶内残液较多。最近十几年间各地逐渐开始采用管道供应LPG。管道供应LPG方式主要分直供气相LPG和LPG混空气(以下简称LPG—AIR)两种。(一)、直供气相LPG方式常见的直供气相LPG方式有自然气化式瓶组供应方式、强制气化式瓶组供气方式、储罐储存型直供气相LPG等几种方式。我国LPG成份较复杂，我国虽然已经颁布液化石油气质量标准，但各厂家出厂LPG质量时好时坏，特别是C5及C5以上成份经常出?gt;3％。显然，寒冷地区的设计、应用直供气相LPG方式中更应重点考虑供气安全性。为了避免供气过程中出现LPG再液化，寒冷地区的直供气相LPG设计规模不易过大，供气压力级制宜选用低压供气，供气半径宜控制在500m以内。1．自然气化式瓶组供应方式自然气化式瓶组供应系统主要由两组50公斤LPG钢瓶组、调压系统组成。50公斤LPG钢瓶内的LPG自然气化后经调压系统调压后直接供应用户。自然气化式瓶组供应方式具有供应方便灵活、设备简单、操作简便、投资少、当气瓶总容积少于1m3时(50公斤LPG钢瓶数量少于等于8瓶)，可将瓶组设置在建筑物附属的房间内等优点。自然气化式瓶组供应方式的缺点为瓶组内剩余残液较多，供应范围小，寒冷地区一般供应用户数不易超过200户。2．强制气化式瓶组供应方式强制气化式瓶组供应系统主要由两组50公斤LPG钢瓶组、气化系统、调压系统组成。50公斤LPG钢瓶内的液相LPG进入气化器内换热后变成气相LPG，经调压后直接供应用户，50公斤LPG钢瓶内的气相LPG也可直接调A后供应用户。强制气化式瓶组供应方式具有供应方便灵活、工艺简单、操作简便、投资少、建设速度快等优点。瓶组供应方式的缺点为供应范围较小，供应用户楼层不能太高，LPG钢瓶更换频繁，每个LPG钢瓶拆卸时有少量LPG泄漏，故50公斤LPG钢瓶不易设置过多。3．储罐储存型LPG直供气相LPG方式储罐储存型LPG直供系统主要由LPG储罐及装卸系统、气化系统(也可以采用自然气化方式)、调压系统组成。液态LPG自汽车槽车，利用LPG烃泵或压缩机卸至LPG储罐后，再利用烃泵或压缩机将液相LPG送至气化器，液态LPG在气化器内换热后变成气态LPG，经调压后送至小区低压管网或庭院管网。储罐储存型LPG直供气相LPG方式具有操作简便、投资少、减少LPG泄露、可适当增加供气规模等优点。储罐储存型直供气相LPG方式的缺点为供气半径较小(一般供气半径约为500m)，供应用户楼层不能太高，占地面积较大。4．直供气相LPG方式的技术经济比较直供气相LPG方式具有投资少、单位燃气成本低、供气灵活方便等特点。我国各大城市及各地区基本都已采用不同规模、不同数量的LPG直供气相供应系统。直供气相LPG方式有以上介绍的自然气化式瓶组供气方式、强制气化式瓶组供气方式、储罐储存型LPG气相直供方式等几种。依据我院几年来所做工程的统计，对各种工艺方式的技术经济比较列表如下。直供气相LPG供应方式技术经济比较供应方式比较项目自然气化式瓶组供应方式强制气化式瓶组供应方式储罐储存型LPG直供方式设备投资少较多多工艺复杂程度简单较复杂复杂供气规模规模小规模不宜过大规模较大LPG钢瓶更换周期较长约2-3天不需要更换钢瓶生产过程中残液量较多少少操作过程中LPG泄漏量较少较多较少平均每户建设费用低较多较多占地面积少较少较多要求消防间距小。小规模气化站可设置在建筑物附属的房间内较小。瓶组供应站可建在楼群内较大。易设在楼群外原料价格较高较高较低运行费用低较低较高单位燃气成本低较低较低从以上经济分析中可以看出，当供气规模较小、供气户数少、供气半径小时适合采用自然气化式瓶组供应方式。据我院多年的设计经验及用户反映，寒冷地区采用自然气化式瓶组供气方式的供气户数不宜大于200户，当供气规模小、但供气半径较大时，不宜采用自然气化式瓶组供气方式。当规模较大或供气半径较大时可以采用强制气化式瓶组供气方式或储罐储存型LPG气相直供方式。如何划分强制气化式瓶组供气方式与储罐储存型LPG相直供方式的供气规模?如根据两种供气方式的技术经济比较及有关规范规定，不应有两种供气方式的供气规模划分。但考虑能够让建设单位有一个更进一步对管道LPG系统的了解、进一步明确对各种供气规模的设计思路，我院经多年的管道LPG的设计经验及用户反映，对两种供气方式在各种供气规模进行了技术经济比较。当居民用户供气规模小于1000户时，强制气化式瓶组供气系统的50公斤LPG钢瓶数量较少(32瓶以内)、瓶组气化站可在楼群中建设、投资少、单位燃气建设费用少，而储罐储存型LPG气相直供系统投资大、气化站建在楼群外、单位燃气成本较高，故当居民用户供气规模小于1000户时，采用强制气化式LPG瓶组供气系统。当居民用户供气规模大于1000尸时，强制气化式瓶组供应系统的50公斤LPG钢瓶数量逐渐增加、操作过程中LPG泄漏量也随之增加、瓶组气化站虽可在楼群中建设，但建筑面积也随之增加，而储罐储存型LPG气相直供系统投资较大、气化站建在楼群外、原料价格较瓶组供应方式低、单位燃气成本随之减少，故当居民用户供气规模大于1000户时，如有条件宜采用储罐储存型LPG气相直供系统。当供应居民户数为2000户时强制气化式瓶组供应方式与储罐储存型LPG气相直供方式的技术经济比较见下表—2供应２０００户居民用户的技术经济比较供应方式比较项目强制气化式瓶组供应方式储罐储存型LPG气相直供方式备注LPG储存设备50公斤LPG钢瓶64瓶2台5立方米LPG地下储罐工艺复杂程度简单较复杂年消耗用电量度/年6823769512气化器均采用电加热型气化器采暖用LPG量Kg/年17002000LPG钢瓶更换周期一次更换32瓶，三天更换64瓶不需更换钢瓶，LPG运输利用汽车槽车操作过程中LPG泄漏量较多较少占地面积少较多要求消防间距较小。瓶组供应站可建在楼群内较大、易设在楼群外原料价格较高较低平均每户建设费用元/户15601720单位燃气成本较高较低从以上技术经济分析中可以看出，当居民供气户数大于2000户时，强制气化式瓶组供气方式在占地面积、单位燃气消耗等各方面优势不大，而储罐储存型LPG气相直供方式在LPG泄露、单位燃气成本、操作等各方面具有较大优势。故当居民供气户数大于2000户时，不宜考虑采用强制气化式瓶组供气方式，应主要考虑采用储罐储存型LPG气相直供方式。当居民供气户数少于2000户，但因采暖用气等原因供气规模较大时，宜考虑采用储罐储存型LPG气相直供方式。(二)、LPG-AIR供应方式LPG与AIR混合成符合城市供应标准的燃气，直接供给居民用户或作为其它用途的气源。LPG-AIR混合方式具有很多优点。如比人工煤气相比，工艺流程简单，基建投资少，建设周期短，运行管理简单，单位燃气成本低，比纯LPG气相直供方式相比，降低露点，避免输气管网中出现再液化现象，故可以在大范围内管道输送燃气。LPG-AIR方式还可以把重组分较多的LPG，经气化和AIR混合后供应用户。LPG—AIR混合气的特性与天然气接近，当混气比在一定范围时与天然气具有互换性。1.LPG气相直供方式与LPG-AIR供应方式的比较LPG气相直供方式的供应规模不易过大，特别是采用国产LPG时，考虑国产LPG成份不稳定、LPG输送过程中出现再液化等问题，LPG气相直供方式不易采用中压供气。LPG-AIR方式可大大降低混合气露点，可以采用重质组分较多的LPG，可以采用中、低压两级供气，可以远距离输送，在中型或大型气源工程中可作为主气源。如单考虑低压供气时，较理想的居民供气户数约5000户。下面以供应5000户居民生活用气为例，进行LPG气相直供方式与LPG—AIR方式的技术经济比较，其中LPG气相直供方式采用储罐储存型LPG气相直供方式、LPG-AIR方式采用缓冲罐型自然引射方式。详见表—3。供应５０００户居民用户时ＬＰＧ气相直供方式与LPG-AIR供应方式的技术经济比较供应方式比较项目LPG气直供方式LPG-AIR供应方式设备投资少多工艺复杂程度较简单较复杂供气压力级制低压供气中、低压两级供气供气半径小大，可以远距离传输燃气露点较高低平均每户建设费用元/户15301650单位燃气成本较低较高从以上对比中可以看出，当居民供气户数为5000户时，LPG直供气相供应方式的平均每户建设费用与单位燃气可比价格、工艺复杂程度等方面优于LPG—AIR供应方式。但考虑供气安全性、建设规模留用发展余地等方面，LPG—AIR供应方式优于LPG气相直供方式。考虑寒冷地区的实际特点，当居民供气户数大于5000户时，应主要考虑采用LPG-AIR供应方式。当居民供气户数少于5000户，但因居民建筑采暖用气等原因，实际供气量较大时,也应考虑采用，LPG-AiR供应系统。2．LPG-AIR供应方式在寒冷地区的应用与发展LPG-AIR合供应方式主要分引射式，面积开口比例式，流量比例式等方式。三种混气方式的技术经济比较见下表—4ＬＰＧ－ＡＩＲ供应方式的技术经济比较供应方式比较项目引射式面积开口比例式流量比例式设备投资少较多多工艺复杂程度简单较复杂复杂调峰能力较差较大大混气比例调节能力较差较大大混合器出口压力低压或中压供