LPG在城市燃?xì)夤?yīng)中作為應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源的探討

摘 要

摘要：分別從瓶裝LPG和LPG空混氣的角度分析LPG城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備的可能性，并且對LPG的儲(chǔ)備量和儲(chǔ)備模式進(jìn)行了探討。最后以寧波為例探討LPG城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備。關(guān)鍵詞：LPG
摘要：分別從瓶裝LPG和LPG空混氣的角度分析LPG城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備的可能性，并且對LPG的儲(chǔ)備量和儲(chǔ)備模式進(jìn)行了探討。最后以寧波為例探討LPG城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備。
關(guān)鍵詞：LPG；應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備
Investigate LPG as a strategic reserve of resources of emergency in the gas supply of the city
Sun Hai-rong，Hu Shao-qi
    (Ningbo XingGuang Gas Group Company，Ningbo，Zhejiang，315010)
Abstract：From possibility of emergency strategic reserves in the gas supply of the city point of view，analyze LPG of cylinders and mixing of LPG and air And reserves and reserve models are investigated. Taking the example of Ningbo，LPG as emergency strategic reserves in the gas supply are investigated in the end.
Keywords：LPG；emergency strategic reserves
    1. 引言
    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市對燃?xì)獾囊蕾嚦潭炔粩嗵岣?，一旦出現(xiàn)供應(yīng)短缺或中斷，將會(huì)給城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)安定和居民生活帶來極大的負(fù)面影響。因此,，建立液化石油氣(LPG，liquefied petroleum gas)城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備，對于保障城市的能源供應(yīng)安全、穩(wěn)定居民生活具有非常重要的意義。
    建立城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備，主要考慮以下2種狀況：一是上游氣源供應(yīng)正常，但是長輸管線經(jīng)過的地區(qū)因不可抗力事件(包括洪水、地震等)而破壞；二是上游氣源供應(yīng)方由于某種原因減產(chǎn)、停產(chǎn)，導(dǎo)致運(yùn)輸設(shè)備無“氣”可運(yùn)，或者因極端天氣情況導(dǎo)致需求量成幾何倍數(shù)增加，造成“氣荒”。應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備應(yīng)保障事故期一定時(shí)間內(nèi)民用、商業(yè)和采暖制冷等不可中斷用戶的用氣量。
　2. LPG作為城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備的可能性
　2.1 瓶裝LPG
　LPG作為一種耐災(zāi)害性強(qiáng)的分散性能源，具有建設(shè)、恢復(fù)快的特點(diǎn)。日本屬于地震和臺(tái)風(fēng)自然災(zāi)害多發(fā)國家，日本政府和LPG行業(yè)認(rèn)為：LPG不依靠管線與供應(yīng)系統(tǒng)，能單獨(dú)形成能源供應(yīng)站，具備分散型能源可搬動(dòng)、供應(yīng)量有彈性、隨時(shí)隨地供應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。此外，如表1所示，LPG的熱值量也相對較高。所以在燃?xì)夤艿乐袛嗟那闆r下，LPG鋼瓶入戶能為居民提供正常的生活保障。缺點(diǎn)是要為已有的燃?xì)庥镁哒{(diào)試或更換，此工作量較大。
表1 部分燃?xì)馓卣飨禂?shù)
燃?xì)忸悇e
相對密度
低熱值(MJ/m3)
爆炸極限(空氣中體積，%)
理論燃燒溫度(℃)
上限
下限
天然氣
0 58
36.4
15
5
1970
焦?fàn)t氣
0.36
17.6
35.8
4.5
1998
油制氣
0.41
18.5
42.9
4.7
2009
液化石油氣(氣態(tài))
1.95
120-7
9.7
1.7
2060
　 2.2 LPG空混氣
　對于LPG，按照一定的比例與空氣混合能成為大多數(shù)氣質(zhì)的替代氣，LPG混合空氣的比例可以通過計(jì)算得到，現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的是華白數(shù)判定法和美國燃?xì)鈪f(xié)會(huì)(A.G.A)法，本文將利用A.G.A法對離焰指數(shù)、回火指數(shù)和黃焰指數(shù)三個(gè)互換指數(shù)進(jìn)行分析，據(jù)此得到寧波液化氣混空氣作為天然氣的替代氣的燃燒特性計(jì)算表，并按此比例進(jìn)行混氣。
　3. 建立LPG應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備的建議
　3.1 確定LPG儲(chǔ)備-量
　確定城市LPG合理的戰(zhàn)略儲(chǔ)備量，最重要的是考慮日燃?xì)庀牧恳约疤厥鉅顩r下可壓縮的消耗量?？紤]到我國能源儲(chǔ)備屬于剛剛起步階段，參照國際慣例，儲(chǔ)備量必須滿足15天的正常供氣量，以維持突發(fā)狀況下正常的社會(huì)秩序。計(jì)算式①為
   Q1=QN/365×15×I
   (Q1—儲(chǔ)備量，QN—年燃?xì)庀牧?，I—限量供應(yīng)時(shí)的壓縮系數(shù)，綜合考慮工業(yè)用戶的最小保證用氣量和空混氣的摻混比例，I＜1)
　其次，確定上游氣源到目的地的最小運(yùn)輸耗時(shí)。由于長輸管道因某種外部因素(地震，泥石流等)破壞導(dǎo)致無法輸配燃?xì)?，必須依靠其他途徑運(yùn)輸至城市內(nèi)部(水運(yùn)，陸運(yùn)等)。可以通過建立線性規(guī)劃方程算出在滿足供氣量等于用氣量的情況下，從各氣源地運(yùn)輸至城市供應(yīng)點(diǎn)的最少必要時(shí)間。
　假設(shè)有m個(gè)外來氣源點(diǎn)，n個(gè)該城區(qū)燃?xì)夤?yīng)(銷售)點(diǎn)。則令以a1，a2，…am表示各外來氣源點(diǎn)運(yùn)至該市的輸出量，b1，b2，…，bn表示各供應(yīng)(銷售)點(diǎn)的燃?xì)馊菁{量(銷售量)，有∑ai=∑bj。xij表示氣源地i運(yùn)往供應(yīng)點(diǎn)j的運(yùn)氣量，wij表示相應(yīng)的單位運(yùn)氣量的運(yùn)輸時(shí)間(單位運(yùn)氣量的運(yùn)輸時(shí)間因運(yùn)輸方式的不同而改變)，如表2所示
 
　最后也必須統(tǒng)籌考慮城市的能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)承受能力。不能讓LPG儲(chǔ)備成為其他新能源建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的阻礙與負(fù)擔(dān)。圖1顯示LPG儲(chǔ)備量的影響因素
 
　3.2 探討LPG儲(chǔ)備模式
　目前世界上的LPG儲(chǔ)備主要有兩種儲(chǔ)備模式：如美國，有多家資本雄厚的大型燃?xì)饽茉唇?jīng)營企業(yè)，這些企業(yè)自發(fā)建立大量儲(chǔ)備；如日本、韓國，由政府和民間共同承擔(dān)LPG儲(chǔ)備。國家建立公共儲(chǔ)備的同時(shí)，強(qiáng)制企業(yè)建立一定的商業(yè)儲(chǔ)備。如圖2所示
 
　鑒于我國城市發(fā)展的具體國情和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，政府和民間共同承擔(dān)更具實(shí)用性和可操作性。據(jù)悉，上海建立包括LPG在內(nèi)的燃?xì)赓Y源應(yīng)急與戰(zhàn)略儲(chǔ)備制度。應(yīng)急儲(chǔ)備制度的責(zé)任主體為燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)，由燃?xì)馄髽I(yè)根據(jù)應(yīng)急調(diào)度預(yù)案建立應(yīng)急儲(chǔ)備制度，在用氣高峰季節(jié)和短暫性“氣荒”時(shí)，啟用應(yīng)急儲(chǔ)備資源進(jìn)行供氣。而燃?xì)赓Y源戰(zhàn)略儲(chǔ)備制度的責(zé)任主體為政府，由政府來建立相應(yīng)制度，并委托燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)來具體落實(shí)，發(fā)生重大突發(fā)性事件(地震，泥石流和戰(zhàn)爭等)或者應(yīng)急儲(chǔ)備不夠保障時(shí)，啟動(dòng)戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源。
　4. 以寧波為例分析建立LPG城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備
　4.1 寧波建立LPG城市燃?xì)鈶?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備的條件
　寧波作為東南沿海城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市燃?xì)庀牧恳仓鹉暝黾樱?yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備已是當(dāng)務(wù)之急。其建立應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備有如下有利條件：
　(1) 寧波興光燃?xì)饧瘓F(tuán)(寧波大型的國有燃?xì)膺\(yùn)營公司)建有1.7萬立方米的液化氣儲(chǔ)備能力。以及BP集團(tuán)公司于2002年建成的50×104立方米的LPG地下儲(chǔ)庫。這些為LPG應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備提供了堅(jiān)實(shí)的庫存容器保障。
　(2) 寧波興光燃?xì)饧瘓F(tuán)有設(shè)計(jì)能力為年供2520萬m3，可提供10萬戶居民的聯(lián)豐混氣站和實(shí)際供氣用戶至少為3萬戶的北侖混氣站。15座設(shè)計(jì)氣化能力為0.4t/h的瓶組站。這些為LPG應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備提供了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備保障。
　(3) 寧波興光燃?xì)饧瘓F(tuán)擁有10噸的LPG運(yùn)槽車2輛，15噸的LPG運(yùn)槽車1輛，20噸的LPG運(yùn)槽車2輛。設(shè)有3000噸級(jí)液化氣專用碼夰一座及LPG運(yùn)槽船2艘。并且在半路漲液化氣分公司和鎮(zhèn)海煉化廠之間建設(shè)有數(shù)條螓烴管線。這些都為LPG應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備提供了有力的運(yùn)輸保障。
　(4) 鎮(zhèn)海煉化廠是中國石化下的骨干企業(yè)。位于寧波市區(qū)北側(cè)，距寧波市區(qū)僅15公里。由于鎮(zhèn)混煉化廠已經(jīng)成為中國最大煉油企業(yè)，能提供充足的LPG氣源，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其2009年的LPG產(chǎn)量達(dá)到了100萬噸，而寧波的銷售量僅為20萬噸，所以這就為LPG應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備提供了經(jīng)濟(jì)充足的氣源保障。
　4.2 計(jì)算LPG混空氣替代天然氣的可行性
　本文利用A.G.A法，對LPG空混氣為替代氣替代寧波天然氣的可行性進(jìn)行分析。對寧波市目前的液化石油氣(C3H6：C4H10=3：7)的離焰、回火和黃焰三個(gè)互換指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3。
表3 液化氣混空氣作為置換氣的燃燒特性計(jì)算表
 
LPG：air
LPG：air
LPG：air
LPG：air
LPG：air
比例
4：6
45：55
5：5
55：45
6：4
離焰指數(shù)IL
1.22
1.184
1.057
1.05
1.06
回火指數(shù)IF
1.35
1.242
1.258
1.16
1.07
黃焰指數(shù)IY
0.63
0與6
0.506
0.46
0.43
　通過實(shí)驗(yàn)分析，現(xiàn)階段寧波天然氣作為基準(zhǔn)氣時(shí)，當(dāng)IL=1.00～1.06時(shí)，有些燃具發(fā)生輕微離焰，大部分燃具如民用灶具因燃燒器頭部溫度升高而不發(fā)生離焰；當(dāng)IF＞1.20時(shí)燃具發(fā)生回火；當(dāng)IY＞O.7時(shí)都不會(huì)有黃焰產(chǎn)生，IY=O.40～O.70時(shí)，發(fā)生輕微黃焰，可以通過調(diào)節(jié)燃具風(fēng)門減少黃焰的產(chǎn)生。所以混氣中液化氣的比例在50%～55%左右時(shí)可以替代寧波現(xiàn)在的天然氣。
　4.3 計(jì)算LPG儲(chǔ)備量
　利用儲(chǔ)備量總和式③來分析寧波2009年的儲(chǔ)備量：寧波現(xiàn)階段的氣源地主要是鎮(zhèn)海煉化以及小部分來自大連、青島等地，在輸烴管因外力受損而無法工作的情況下運(yùn)輸方式分別為陸路和水路。如表4所示
 
　根據(jù)表4所示，可以按模型②建立數(shù)學(xué)方程式，計(jì)算出，但是由于鎮(zhèn)海煉化到寧波市區(qū)只有15公里的路程，而大連到寧波的水路運(yùn)輸需要5天，青島到寧波的水路需要3天。明顯的，只要保證鎮(zhèn)海煉化有充足氣源，從鎮(zhèn)海煉化到各供應(yīng)點(diǎn)的時(shí)間是最短的，利用寧波已有的運(yùn)槽車在1天之內(nèi)即可到達(dá)(這里剔除了經(jīng)濟(jì)成本因素，水路運(yùn)輸?shù)膯挝怀杀就汝懧愤\(yùn)輸?shù)?。所以對于寧波而言，從上游氣源地運(yùn)至目的地的最大運(yùn)輸耗時(shí)可以忽略不計(jì)，只需計(jì)算15天的儲(chǔ)備量即可，按2009年寧波天然氣總用量為1.2×108立方米計(jì)算，15天的用氣量Q1為0.02×108m3(綜合考慮可壓縮的用氣量和空混氣的摻混比例取I為O.5)。
　5. 結(jié)論
   目前，我國經(jīng)濟(jì)處于高速的發(fā)展之中，為應(yīng)對突發(fā)的不可抗力事件，地方政府可以根據(jù)自身的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)狀況和自然條件，拿出必要的資金進(jìn)行燃?xì)饽茉磧?chǔ)備，鑒于LPG具有其獨(dú)特的比較優(yōu)勢，是作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備和天然氣應(yīng)急的理想氣源。建立LPG戰(zhàn)略應(yīng)急儲(chǔ)備不僅能最大程度上滿足安全、連續(xù)、穩(wěn)定供氣的城市燃?xì)獍l(fā)展要求，也能為能源儲(chǔ)備多樣化提供新的思路。
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(本文作者：孫海榮 胡韶琦 寧波興光燃?xì)饧瘓F(tuán)公司浙江寧波 315010)