天然氣與管道液化氣的轉換技術

陳裕海

【摘要】在城市的燃氣供應中不僅要確保安全可靠，而且還要保持清潔無污染。而只有天然氣就可以同時滿足這些要求，所以說在城市的燃氣供給中天然氣將成為主氣源。為了實現城市天然氣的供應，需要對以液化氣氣化管道或者是液化氣摻混空氣管道供應方式的城市逐步轉變為天然氣供應。本文探討管道液化氣轉換成天然氣的技術。

【關鍵詞】天然氣；液化氣；管道；轉換技術

引言

在城市中，燃氣供給是一項關乎民生的重要工程。在倡導綠色環保的發展進程中，需要大力推進城市天然氣的供給。為了實現城市統一天然氣供給，需要改進城市燃氣的供給方式。但是，為了實現城市燃氣供給方式的徹底改造這個目標需要考慮多方面的因素，其中最主要的還是要正確處理好天然氣和管道液化氣之間的轉換技術。

1.天然氣和管道液化氣的概述

1.1天然氣

天然氣的成分主要是甲烷和乙烷，其特點主要有：第一，具有較高的熱值，達到每標方33.35～～41.85兆焦。第二，開發的成本比較低。第三，產量高、輸氣的壓力比較高。第四，毒性比較小。因此，天然氣可以進行遠距離輸送。

1.2液化氣

液化氣的成分主要有丁烷、丙烯和丁烯等三種。其特點主要有：第一，熱值比較高，達到每標方87.9～108.9兆焦。第二，在常壓下液化氣是一種氣體，但是一旦增加到0.79～0.97兆帕時，液化氣就會變成液體的狀態。第三，使用方便。

但是必須要重視的是雖然這兩種氣體都沒有一氧化碳的成分，但是，當它們燃燒不充分的時候就會形成一氧化碳。

2.概述燃氣互換性的內容

對城市燃氣進行互換主要是出于兩方面的考慮：一是使原有燃燒設備的熱負荷值保持不變，二是確保燃燒設備燃燒穩定。也可以說是不同的燃氣在置換時對燃具設備所產生的適應性。具體的內容是指，在不做任何調整的情況下，城市現有的燃氣設備如果可以適用于天然氣的話，就說明了這兩種燃氣具備了互換的性質。例如，燃氣設備的設計準則如果是以A燃氣燃燒充分以及安全燃燒為基礎的，但現在需要將A燃氣置換成B燃氣，那么在不需要作出任何類型的調整下，燃氣設備不僅可以使B燃氣得到充分安全地燃燒，而且還可以使燃氣設備的有償使用壽命得到保證，這就說明了可以將A燃氣置換成B燃氣來。在這個互換性的過程中，A燃氣就是基準氣，B燃氣就是置換氣。

3.概述液化氣集中管道的供應方式

3.1用途與規模

在區域性比較小的地方或者是城鎮小區一般適用液化氣氣化集中管道的供應方式。因為氣化站的供氣服務受到其半徑的影響，正常情況是2公里，大約可以服務l萬的用戶。而液化氣摻混空氣集中管道的供應方式一般適用于中小規模的燃氣氣源。

3.2混合氣中的液化氣和空氣之間的比例

混合氣具有多種的使用性質，因此需要根據其具體的用途來確定液化氣和空氣之間的混合比例。但無論哪種比例都必須要滿足《城鎮燃氣設計規范》中的相關規定。

3.3輸配方式和壓力級制之間的關系

第一，輸配方式。液化氣集中氣化管道供應在選擇輸配方式時需要根據其的供氣方式、供氣氣質、供氣規模和供氣區域來進行。一般情況下都是以二級、三級系統為主。而液化氣摻混空氣集中管道的供應方式則以二級系統為主。第二，壓力級制。燃氣的輸送壓力主要有三個等級：高級、中級和低級。

4.液化氣儲存的方式和天然氣的輸配系統

第一，地下儲存。液化氣主要集中在多孔結構的地下構造層里，除此之外，還可以儲存在廢棄礦井、含鹽巖層巖縫、人工開鑿坑道等。而天然氣的儲存方法則只有加壓和降溫兩種。第二，進行低溫儲存。需要將天然氣實行冷凍使之成為液態，才能進行儲存，而且在儲存時還需要建立LNG氣化裝置來確保儲氣調峰。第三，采用儲氣柜和球罐進行儲存。第四，采用大量的埋地高壓管束和高壓輸氣干管等。第五，確保有足夠的代用天然氣。這主要是用來作調峰或事故應急之用的。

4.天然氣與管道液化氣的轉換

綜上所述，天然氣與管道液化氣的轉換是一個系統工程，需綜合考慮輸配、儲存、用氣等各個方面，選擇具有超前性、可操作性、先進性的優化方案。轉換中應研究下列幾點。

4.1燃氣可否互換

在選擇方案中，應首先研究與分析，己使用的燃氣與天然氣可否互換。通常，判斷燃氣的互換性，采用燃燒特性中華白數（熱負荷指數）W表示。兩種燃氣互換時，W的變化應不大于±5-10%。當兩者燃燒特性相差較大時，并應考慮火焰特性，如離焰、回火、黃焰和不完全燃燒等，計算燃氣的燃燒勢Cp。以確定不同W和Cp的燃氣，在燃具上的互換范圍和可否互換，各類燃氣的燃燒特性指數（W和Cp）均有一定控制的波動范圍。

對于使用液化氣氣化管道集中供應方式的，因液化氣與天然氣的W、CF值相差很大，兩者不能互換，原有的氣源必須廢除，燃具需更換。而使用液化氣摻混空氣管道集中供應方式的，如供氣技術參數與天然氣特性相近或作適當調整配比，W、Cp在規定購控制波動范圍內的，兩種燃氣可以接軌，燃具可以適應。

4.2輸配系統的改造

在編制、實施天然氣供氣規劃時，必須分析原有的輸配系統，是否適用或需改造。對液化氣氣化站、中、小型混氣站，不宜保留，原有輸配管網可作為天然氣庭院、街坊管道，對口徑偏小的需作改造。對大型混氣站，包括聯網的輸配管網，應充分利用，舊管道（特別是鑄鐵機械、承插式接口管道）可采用內穿PE管、U型PE管與鋼管清通等改造工藝，以提高輸氣管網的運行壓力，減少投資。

原有調壓、閥門與輸配附屆設施，應根據天然氣的設計與運行要求，進行更換與改造。

原有用氣管道或者絲扣鍍鋅鋼管，應檢查絲扣的密封材料。對于不適用天然氣干氣的，需采取防止泄露的技術措施。

天然氣的用戶置換與原有輸配系統的改造，需要切、調、同步、有機的結合，對于有多個氣化或混氣站的城市，并非簡單的小區聯網，即可實施天然氣化。因此，實施天然氣轉換前，應將供氣范圍劃成若干個改造區域，分塊、分步的轉換，確保供氣的安全與不間斷，并制訂相應的應急措施。

4.3儲存與調峰

采用液化氣管道集令供氣方式，其燃氣儲存與調峰，主要是調節LPG氣化器開啟臺數與輸氣壓力，不設儲存設施。當轉換為天然氣時，除需上游配套的天然氣季節調峰設施外，月、周、日、時的調峰，需由燃氣銷售系統考慮。根據供氣規模，一般可采用高壓管道、管束、球罐儲氣或保留混氣站生產代用天然氣，選擇各個方案需要進行綜合經濟分析與比較，并符合設計與運行要求。

4.4制訂合理的天然氣銷售價格

各地液化氣氣化或混氣的成本和銷售價格相差較大，在實施天然氣轉換中，應根據能源互補性、可替代性與品位的差異，制訂各類能源之間的價格導向與合理比價。并利用經濟杠桿，考慮企業效益、用戶的承受能力和投資利潤、利稅率等，確定天然氣的銷售價格。如原有燃氣銷售價格較低、調整幅度較大，難以一次到位對，至少應達到微利保本。

5.結束語

由此可見，天然氣和管道液化氣之間的轉換不是一個單一的工程，而是系統工的程。因此，在置換時必須要對輸配、儲存以及用氣等方面進行綜合的考慮，經過分析對比最后才能確定所采用的方案不僅具有超前性，而且還具有可操作性以及先進性，進而實現了在各大城市中都使用天然氣這種安全清潔的氣源。

參考文獻：

[1]李帆，翟瑞隆，周廷鶴.城市應急備用氣源的燃氣互換性探討[J].煤氣與熱力，2011（05）

[2]楊慶泉，蘇杰飛.液化氣混空氣燃氣與天然氣的互換性[J].上海煤氣，2013（3）

[3]饒能，應援農.LPG混空氣作為天然氣緊急備用氣源的可能性[J].煤氣與熱力，2011（4）