城市天然氣供應(yīng)呼喚“調(diào)節(jié)閥”

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    我國許多城市近期出現(xiàn)了天然氣供應(yīng)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(yè)生產(chǎn)。天然氣技術(shù)專家認(rèn)為，我國應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國家普遍建設(shè)液化天然氣(LN G )調(diào)峰廠，有效調(diào)控城市燃?xì)夤?yīng)的成功經(jīng)驗(yàn)，加快建設(shè)城市液化天然氣調(diào)峰廠來調(diào)節(jié)燃?xì)夤?yīng)，避免再次發(fā)生因階段性供需失衡導(dǎo)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(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p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(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)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(yīng)用在燃?xì)庀到y(tǒng)中。
在城市建設(shè)天然氣“調(diào)峰廠”
隨著國內(nèi)城市不斷擴(kuò)大使用天然氣的規(guī)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(fā)生了因燃?xì)夤?yīng)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(diào)節(jié)閥”這一突出問題。

中國科學(xué)院高能物理研究所客座教授、哈工大低溫與超導(dǎo)技術(shù)研究所所長、哈工大低溫與超導(dǎo)工程技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家賈林祥認(rèn)為，目前我國城市供氣系統(tǒng)基本是上游氣源與下游用戶之間的簡單管道輸送系統(tǒng)，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(jié)和氣候原因短期內(nèi)居民用氣量增大，超出管網(wǎng)供氣能力，就會(huì)出現(xiàn)“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(xiàn)“氣荒”。

賈林祥說，城市供氣與供電一樣都需要調(diào)峰。城市居民用氣量存在高峰和低谷，需要一個(gè)彈性的、具有調(diào)峰功能的供氣體系，從而保證城市穩(wěn)定供氣。解決這一問題的是在城市附近建造一個(gè)具有適當(dāng)儲(chǔ)存能力的天然氣液化廠———調(diào)峰廠：在夏天等用氣低谷時(shí)將部分管道天然氣液化儲(chǔ)存起來，在冬天等用氣高峰時(shí)再將其汽化返輸給管網(wǎng)，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(shí)不會(huì)因管道供氣不足而出現(xiàn)“氣荒”。
城市液化天然氣調(diào)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(chǎn)商品液化天然氣為輔，不需要太大產(chǎn)能。以日產(chǎn)30萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的調(diào)峰廠為例，在用氣低谷時(shí)生產(chǎn)一個(gè)月就可以具有900萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的調(diào)峰能力。按每戶3口人計(jì)算，可為600萬城市居民供氣一周。同時(shí)，液化天然氣還可通過公路運(yùn)輸，對(duì)縣級(jí)以下城市保障供氣同樣具有積極意義。
關(guān)鍵是解決天然氣液化技術(shù)
西方發(fā)達(dá)國家自1970年開始大規(guī)模使用天然氣以來，在建設(shè)城市天然氣管網(wǎng)的同時(shí)，就在城市附近建設(shè)了液化天然氣調(diào)峰廠。液化天然氣調(diào)峰廠已成為發(fā)達(dá)國家城市燃?xì)夤?yīng)安全體系*的組成部分，而我國則尚未起步。

據(jù)哈工大低溫與超導(dǎo)技術(shù)研究所搜集的資料顯示，德國現(xiàn)有液化天然氣調(diào)峰廠14座，日本有69座，西班牙有75座，美國有125座。美國的調(diào)峰廠多數(shù)都是在20世紀(jì)七八十年代建設(shè)的，距今近的一個(gè)是建在北卡羅來納州，建成于1999年。
液化天然氣調(diào)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(chǔ)存裝置，將液化后的天然氣在低溫下儲(chǔ)存起來；三是汽化裝置，將已儲(chǔ)存的液化天然氣經(jīng)過空氣加熱汽化后再輸送給管網(wǎng)。液化后天然氣的體積會(huì)縮小625倍，即一立方米的容器可以儲(chǔ)存625標(biāo)準(zhǔn)立方米的天然氣，這就大大地減小了儲(chǔ)存容積。
與煤炭和石油相比，制約天然氣大規(guī)模利用的主要原因是儲(chǔ)運(yùn)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(chǔ)存，需要低溫液體儲(chǔ)罐。因此，建設(shè)城市液化天然氣調(diào)峰廠首先需要的是天然氣液化技術(shù)。
賈林祥說，將天然氣液化的目的是解決儲(chǔ)運(yùn)難題。天然氣液化了，才有了間跨海天然氣貿(mào)易。目前我國東南沿海正在建設(shè)的液化天然氣接收站，就是靠萬噸級(jí)LN G槽船進(jìn)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(yuǎn)地區(qū)的氣源與發(fā)達(dá)地區(qū)的用戶由LN G槽車通過公路網(wǎng)連起來。
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通?？梢园讶?xì)夥譃樘烊粴?、人工燃?xì)?、液化石油氣和生物質(zhì)氣等。
天然氣
天然氣主要是由低分子的碳?xì)浠衔锝M成的混合物。根據(jù)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(zhì)餾分的燃?xì)狻Ｄ鰵馓餁獬写罅考淄橥?，還含有2%～5%的戊烷及其它碳?xì)浠衔?，低熱值約為48MJ/m。
 人工燃?xì)?br />人工燃?xì)馐侵敢怨腆w、液體（包括煤、重油、輕油等）為原料經(jīng)轉(zhuǎn)化制得，且符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《人工煤氣》GB/T13612質(zhì)量要求的可燃?xì)怏w。根據(jù)制氣原料和加工方式的不同，可生產(chǎn)多種類型的人工燃?xì)狻?br />固體燃料干餾煤氣
利用焦?fàn)t、連續(xù)式直立炭化爐等對(duì)煤進(jìn)行干餾所獲得的煤氣稱為干餾煤氣。
用干餾方式生產(chǎn)煤氣，每噸煤可產(chǎn)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(chǎn)歷史長，是我國一些城鎮(zhèn)燃?xì)獾闹匾獨(dú)庠础?br />固體燃料氣化煤氣
加壓氣化煤氣、水煤氣、發(fā)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(zhèn)附近有褐煤或長焰煤資源，可采用魯奇爐生產(chǎn)壓力氣化煤氣，這套裝置可建設(shè)在煤礦附近（一般稱為坑口氣化），不需另外設(shè)置壓送設(shè)備，可用管道直接將燃?xì)廨斔椭凛^遠(yuǎn)城鎮(zhèn)作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂谩?br />（2）水煤氣和發(fā)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(fā)生爐煤氣的低熱值約為6MJ/m。由于這兩種燃?xì)獾臒嶂档?，而且毒性大，不可單?dú)作為城鎮(zhèn)燃?xì)獾臍庠?，但可用來加熱焦?fàn)t和連續(xù)直立式炭化爐，以頂替出熱值較高的干餾煤氣，增加供應(yīng)城鎮(zhèn)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(zhèn)燃?xì)?。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(chǎn)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(chǎn)氣量約為1200～1300 m。
與其它制氣方式相比，生產(chǎn)油制氣的裝置簡單，投資省，占地少，建設(shè)速度快，管理人員少，啟動(dòng)、停爐靈活。油制氣既可作為城鎮(zhèn)燃?xì)獾幕練庠?，也可作為城?zhèn)燃?xì)獾恼{(diào)度氣源。
中、小燃?xì)鈴S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(yōu)點(diǎn)：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(yè)煉鐵時(shí)的副產(chǎn)氣，主要成分是一氧化碳和氮?dú)?，低熱值約為4MJ/m。高爐煤氣可用作煉焦?fàn)t的加熱煤氣，以使更多的焦?fàn)t煤氣供應(yīng)城鎮(zhèn)。高爐煤氣也常用作鍋爐的燃料或與焦?fàn)t煤氣摻混用于工業(yè)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(chǎn)品而獲得的一部分碳?xì)浠衔铩?br />目前國產(chǎn)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(chǎn)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(xí)慣上又稱C3、C4，即只用烴的碳原子數(shù)來表示。這些碳?xì)浠衔镌诔爻合鲁蕷鈶B(tài)，當(dāng)壓力升高或溫度降低時(shí)，很容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，其體積約縮小250倍。氣態(tài)液化石油氣的低熱值約為100MJ/m。液態(tài)液化石油氣的低熱值約為46MJ/kg。
目前，世界天然氣液化技術(shù)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(shù)市場，國內(nèi)已經(jīng)建成的幾個(gè)天然氣液化廠引進(jìn)的都是法國、德國、加拿大、美國的技術(shù)設(shè)備。但跨國公司只在中國賣設(shè)備，不會(huì)把技術(shù)轉(zhuǎn)讓給中國。

供氣安全體系建設(shè)應(yīng)納入政府規(guī)劃
作為環(huán)保的清潔能源，天然氣在我國的應(yīng)用范圍和規(guī)模將逐漸擴(kuò)大，國內(nèi)許多城市還在發(fā)展包括出租車在內(nèi)的壓縮天然氣汽車。但目前所有燃?xì)夤?yīng)均依賴于城市輸氣管網(wǎng)，亟須加快城市供氣安全體系建設(shè)。
近年來，我國液化天然氣技術(shù)及設(shè)備研發(fā)已取得實(shí)質(zhì)性突破。哈爾濱工業(yè)大學(xué)低溫與超導(dǎo)技術(shù)研究所成功完成了現(xiàn)代低溫技術(shù)和天然氣液化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化過程，研制出了具有中國特色的小型化、模塊化的液化設(shè)備。這些設(shè)備具有高于水平、低于國外設(shè)備造價(jià)的特點(diǎn)，打破了國外能源公司壟斷國內(nèi)天然氣液化技術(shù)市場的局面。
為應(yīng)對(duì)近期的“氣荒”，國家能源局采取了多項(xiàng)臨時(shí)應(yīng)急措施，包括利用上海新建成的液化天然氣項(xiàng)目增加當(dāng)?shù)毓饬?。武漢等城市也正在計(jì)劃啟動(dòng)建設(shè)城市液化天然氣項(xiàng)目。賈林祥認(rèn)為，在中國建設(shè)國產(chǎn)化的城市液化天然氣調(diào)峰廠已經(jīng)*具備條件。只要國家政策鼓勵(lì)，地方政府支持，依靠現(xiàn)有資源，就可避免出現(xiàn)階段性“氣荒”。
為此，賈林祥建議：一是將我國自主研發(fā)的天然氣液化技術(shù)應(yīng)用納入國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。目前，跨國能源企業(yè)仍在想方設(shè)法壟斷我國天然氣液化技術(shù)市場。國家應(yīng)盡快制定相應(yīng)發(fā)展規(guī)劃和配套政策，支持這一技術(shù)在國內(nèi)轉(zhuǎn)化、應(yīng)用，打破跨國公司的技術(shù)壟斷。
二是加快建設(shè)城市天然氣液化調(diào)峰廠，將建立城市供氣保障安全體系納入國家計(jì)劃。借鑒發(fā)達(dá)國家建設(shè)城市供氣安全保障體系的經(jīng)驗(yàn)，在鋪設(shè)“西氣東輸”等長途管道的同時(shí)，有計(jì)劃地在大中城市主管網(wǎng)附近布點(diǎn)建設(shè)液化天然氣調(diào)峰廠。從目前需求看，我國需要建設(shè)幾十座這樣的調(diào)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(shù)市場。在大型天然氣液化技術(shù)方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中海油總公司今年也開始聯(lián)合研制百萬噸級(jí)大型天然氣液化技術(shù)。建議國家在政策、技術(shù)、資金等方面加大扶持力度，推動(dòng)我國天然氣液化技術(shù)及裝備加快發(fā)展。與本文相關(guān)的論文有：那些工礦適用自力式調(diào)節(jié)閥