摘　要：從氣源穩(wěn)定性、運輸距離合理性、供氣規(guī)模、用戶類別等方面分析壓縮天然氣儲配站的供氣適用性，從儲配站選址、調峰方式及儲氣量確定、加熱及調壓、工藝設備等方面分享了設計經驗。

關鍵詞：壓縮天然氣供氣站  運輸距離　供氣規(guī)模  調峰

Analysis on Design of Regional CNG Storage and Distribution Station

Abstract：The gas supply applicability of CNG is analyzed in terms of gas source stability，transportation distance reasonability，gas supply capacity，user category and SO on．The design experience is shared in terms of station location selection，determination of peak shaving mode and gas storage quantity，heating and pressure regulation，process equipment and so on．

Key words：CNG storage and distribution station；transportation distance；gas supply capacity；peak shaving

1　概述

壓縮天然氣(CNG)儲配站主要用于以下幾個方面：中小城鎮(zhèn)和片區(qū)的主要氣源、工業(yè)用戶的主要氣源、城市調峰氣源及應急氣源等。本文主要就供應中小城鎮(zhèn)和片區(qū)的區(qū)域CNG儲配站相關問題進行探討。區(qū)域CNG儲配站供應過程，是指將由CNG氣瓶車運送至站內的壓縮天然氣經卸氣、加熱、調壓、儲存(如需要)、計量及加臭，送至城鎮(zhèn)及區(qū)域天然氣管網的過程。

2　區(qū)域CNG儲配站供氣適用性

隨著我國能源行業(yè)的快速發(fā)展和天然氣資源的開發(fā)，近年來我國已建成或正在建設陜京一、二、三線，西氣東輸一、二、三線，川氣東送、中緬油氣管道、忠武線、澀寧蘭線、榆濟輸氣干線、中衛(wèi)—貴陽線、長呼線、秦沈線、冀寧線等全國和省級天然氣輸氣干線。天然氣輸氣干線沿途所經地區(qū)有限，難以滿足非沿線一些經濟較發(fā)達地區(qū)對天然氣的迫切需要，非管輸天然氣供氣方式作為一種補充和過渡，在一些地區(qū)成為燃氣供應的最佳選擇。

對比其他非管輸供氣方式，CNG供氣具有工藝簡單、投資省、成本低、工期短、見效快的優(yōu)點。一般用于管輸天然氣不能達到的中小城鎮(zhèn)和管輸天然氣暫時不能到達的區(qū)域，這些區(qū)域距天然氣輸氣干線較遠且用氣量相對較低，若采用管道輸氣有可能造成投資回收期過長、經濟效益極低的情況。

CNG供氣是將管輸天然氣加工后再供應給用戶的，經二次生產并經長途運輸后，天然氣成本提高、效益降低。綜合計劃使用壓縮天然氣各區(qū)域情況，有的區(qū)域建站可能只是作為使用管輸天然氣的過渡，使用時間較短，從長遠看就可以承受一定時期效益低的情況；但有些區(qū)域管輸天然氣短時間內難以抵達，建站后可能會經過多年供氣期，因此對建站經濟效益考慮就會多一些。

因此CNG供氣是否適合供給某一特定區(qū)域用戶使用，就必須根據CNG氣源情況、運輸方式及運距、供氣規(guī)模、供氣期限、用戶類別、氣價承受能力等因素，經技術經濟比較后確定。綜合各種因素，筆者認為需要確定以下幾點：

①氣源穩(wěn)定性

CNG儲配站氣源一般來自天然氣汽車加氣母站，加氣母站天然氣除了應用于天然氣汽車之外，同時也可作為城鎮(zhèn)的天然氣供應。天然氣汽車加氣母站是從天然氣管道直接取氣，經過脫硫、脫水等工藝，進入壓縮機加壓，然后進入儲氣設施儲存或通過加氣機給CNG氣瓶車加氣。CNG城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)主要由加氣母站、CNG氣瓶車、城鎮(zhèn)CNG儲配站、城鎮(zhèn)輸配管網等組成。

因此，采用CNG供氣之前應確定周邊有可靠的加氣母站，而且最好有兩個以上，并應與其達成穩(wěn)定供氣協(xié)議，以保證CNG供氣站供氣穩(wěn)定可靠性。

②輸送距離合理性

由CNG供氣特點來看，壓縮天然氣一般由CNG氣瓶車運送，輸送距離及沿途路況、燃油費、運輸費與建站經濟性息息相關。用戶與加氣母站距離過近說明與輸氣管道距離不遠，該種情況下采用管道輸送更經濟；用戶與加氣母站距離過遠則輸送距離長，由此投入車輛、人力增多而增加投資，經濟效益低。而且如果輸送距離過遠，出現不可預見因素機會增多，運輸保障度降低，從而不利于壓縮天然氣供應穩(wěn)定性。

總結設計實踐經驗，對于供氣規(guī)模為l000～3000m³／h的CNG儲配站，距加氣母站距離在100～300km較適合，不宜超過400km。

當用氣區(qū)域使用該種供氣方式的時間較長甚至具有永久性可能時，CNG儲配站距離氣源不宜大于200km；當采用該種方式作為過渡措施時，供氣規(guī)?？奢^大，運輸距離也可較遠，甚至可超過500km。

需要注意，運輸所經地區(qū)要有良好的道路條件，在較惡劣的氣候條件下仍能保證暢通的運輸。

③供氣規(guī)模及用戶類別的確定

a．供氣規(guī)模的確定

供氣規(guī)模應根據用戶類別、用氣負荷、氣源情況、運輸方式及運距等因素經技術經濟比較后確定。實踐證明，當用氣區(qū)域將使用CNG供氣方式的時間較長甚至具有永久性可能時，由于氣價較高，造成用戶承受能力降低，該種方式供氣量不宜過大。當采用CNG供應只是過渡時，經濟效益已成為次要因素，供氣規(guī)?？奢^大。

由于受拖車數量、運輸條件、運距、氣候等因素限制，決定了CNG系統(tǒng)供氣規(guī)模不宜過大。CNG儲配站供氣規(guī)模不宜大于5000m³／h。

b．用戶類別選擇

用戶類別由供氣方式和供氣時間長短決定，CNG儲配站較適宜供氣用戶是居民、商業(yè)用戶?？紤]到經濟承受力，一般工業(yè)用戶及其他類別用戶不適于使用壓縮天然氣，即使參與用氣，對其供氣量也不宜太大。對于作為過渡措施供氣的，根據區(qū)域專項規(guī)劃預測管道天然氣供氣時間，綜合考慮對用戶類別的取舍。

以供應居民用戶為主的CNG儲配站供應居民戶數不宜超過5×10⁴戶。若包含商業(yè)、小型工業(yè)用戶等時，居民用戶應相應減少。

④CNG儲配站出路

大多數情況下，區(qū)域CNG供氣是過渡措施，是先采用CNG儲配站的方式給部分區(qū)域用戶供氣，待管輸天然氣接入后，原CNG用戶供氣管網直接與城市管網連通，既解決了用戶對天然氣迫切需要，又省去了其他種類燃氣供氣置換的種種麻煩，為管輸天然氣接入節(jié)省了時間。

城鎮(zhèn)使用管輸天然氣后，CNG儲配站出路是必須要考慮的。一般情況下，原有CNG儲配站可做為城市供氣的調峰或應急儲配站。如果不必考慮此種功能，待CNG儲配站完成使命后可將設備拆走再用于他處，其站址也可作為調壓站或管理維修點使用。

3　CNG儲配站設計經驗

①選址

CNG儲配站選址要求在滿足城市總體規(guī)劃基礎上，盡量靠近用戶，并遠離居民稠密區(qū)、大型公共建筑、重要物資倉庫以及通信和交通樞紐等重要設施。所選站址應具有適宜的交通、供電、給水排水、通信及工程地質條件。一般常規(guī)供氣規(guī)模下(1000～3000m³／h)占地面積為1500～4000m²。

②調峰方式及儲氣量確定

城鎮(zhèn)燃氣具有時、日、月不均勻性，供氣的設備需要考慮峰谷間用氣量的差異，必須同時滿足用氣高峰和用氣低谷的安全平穩(wěn)供氣要求^[1]。CNG供應由于受運輸、氣象等條件的制約以及調峰需要，若達到一定規(guī)模就需配備儲氣設施。CNG儲配站的儲氣可采用多種方式，如管束儲氣(含儲氣井)、高壓儲罐儲氣以及利用CNG氣瓶車等。由于每輛CNG氣瓶車的載氣能力為3000～4000m³，具有一定的調峰能力，利用CNG氣瓶車調峰不失為一種經濟、靈活的調峰手段，大多數壓縮天然氣儲配站都采取該種方式調峰。根據GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》，當所需儲氣量大于30000m³時，除采用氣瓶車儲氣外，需設置天然氣儲罐等其他儲氣設施。

儲氣量按l.5～3.0d計算月平均日用氣量考慮，距離加氣母站300km以上時，建議按3d及以上日用氣量考慮。

③加熱及調壓

a．應采用先加熱后調壓方式。加熱量計算應充分考慮降壓后造成溫度下降因素，一般要求出口溫度≥5℃，以保證系統(tǒng)中設備、管道及附件正常運行，防止下游因長期低溫運行，管道和設備出現安全隱患。

b．應根據不同規(guī)模和外部可提供加熱能源情況，經比較后確定加熱系統(tǒng)設置方式，一般加熱方式采用電加熱或燃氣鍋爐加熱。

c．一般情況下建議采用兩路供氣，以避免一路供氣時，當CNG氣瓶車卸氣到壓力較低時不能滿足整個CNG儲配站的設計流量，導致供氣能力不足^[1]。用氣低谷時以一條調壓路工作，高峰時以兩條調壓路同時工作。用戶連續(xù)性供氣要求程度高或規(guī)模較大時，適當增加供氣回路。

④工藝設備

a．加熱調壓裝置

建議采用加外殼橇裝加熱調壓裝置(橇內包括過濾器、熱交換器、緊急切斷閥、調壓器、流量計、放散閥及截斷閥等，還配以相應的管道、管件、儀表等)，因為一般CNG儲配站都是短期使用，采用該種裝置待完成使命后易于拆走再用于他處，充分提高設備利用率。

b．壓縮天然氣氣瓶車

視具體情況可采用購買或租用，壓縮天然氣氣瓶車主要用于壓縮天然氣的運輸，一些較大燃氣公司和加氣母站都自備運輸車輛，供輸送和外部租用，如建站為短期過渡措施，購買車輛投資高，采用租用比較適合。

c．加熱系統(tǒng)

應經方案比較后確定使用加熱系統(tǒng)類型，一般外部熱源難以保證常年連續(xù)提供，應自備加熱系統(tǒng)(電加熱或燃氣鍋爐加熱)。根據下游用戶情況，如果選用的加熱器需常年不間斷運行，宜設置1臺備用。若供氣規(guī)模不大于500m³／h，可選擇電加熱方式。

d．卸氣柱

為保證供氣連續(xù)性，CNG儲配站內應至少設兩個停車位并各自對應卸氣柱。

4　結論

隨著我國天然氣供應事業(yè)的快速發(fā)展，天然氣輸送管網幾乎遍布全國，但是仍然有一些相對偏遠(管道天然氣不能到達)而經濟較發(fā)達地區(qū)對天然氣需求強烈，由于CNG供氣具有工藝簡單、投資省、成本低、工期短、見效快的優(yōu)點，在一定時期、一定范圍內將是最有效供氣方式。

影響CNG供氣方式的因素有很多，在確定建站之前應先落實可供壓縮天然氣儲配站的氣源及其與用氣區(qū)域距離、運輸狀況是否合理，以確定是否使用該種供氣方式。然后立足于經濟和技術可行性，確定用戶類別和合理供氣規(guī)模。

當該種供氣方式確定可行后，應根據區(qū)域用戶相關條件進行站址的合理確定及合理的工藝設計，以使壓縮天然氣儲配站盡可能做到經濟適用，盡可能提高運行期間的經濟效益。

參考文獻：

[1]曹暉，楊志明，楊驊，等．CNG減壓站在城鎮(zhèn)燃氣供應的典型應用[J]．煤氣與熱力，2009，29(5)：Bll-B14．

本文作者：王麗燕  張寶慶  鄭  琪

作者單位：中國市政工程華北設計研究總院