天然气技术管理
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前言
自国家作出西部大开发的重大战略决策以来，西起塔里木东抵上海的“西气东输”天然气管道工程成了燃气行业最热门的话题之一，引起国内外广泛关注；它是西部大开发的标志性工程，序曲工程，是贯彻落实西部大开发战略的重要举措。该项工程将于2001年开工，2003年建成送气。它的建成对于加快新疆以及我国西部地区经济发展具有重大意义，将促进我国能源结构的调整，有效地治理大气污染。
广东地区(尤其是深圳市)经济增长较快，能源需求量较大，然而省内能源匿乏，能源自给率仅为10％；同时目前南海天然气在数量和时间上均难以满足需求。因此，1999年底国家正式批准广东LNG试点工程总体项目一期工程立项，各项筹建工作正紧锣密鼓地进行，目前，己进入了LNG接收站和输气干线的招商阶段。
深圳市早在1986年就开始为迎接南海天然气而积极准备，规划做了一轮又一轮，方案讨论了一次又一次，随着MG项目的启动，深圳天然气梦真要成为现实了。
越来越多的迹象表明：中国的天然气时代正伴随着21世纪的钟声向我们走来。
一、天然气资源情况
我国有丰富的天然气资源。全国第二轮资源评价结果认为：我国有38×1012米3(38万亿米3)的天然气资源量，其中陆上30×1012米3，海域8×1012米3，主要分布在中西部地区和近海海域(约占全国天然气资源总量的80％)。至今累计探明了2．3×1012米3的天然气储量，探明率仅为5．8％。“八五”以来的近十年间，我国探明天然气储量年均以1200×108米3以上的速度增长；年产气量平均以10％以上速度增长。1999年全国天然气生产量为252亿米3，预计2000年生产天然气300亿米3，到2005年可达到400—450亿米3,到2010年将达到700—800亿米3。
全球天然气探明储量比过去20年增长了一倍，截止到2000年1月1日，世界天然气探明储量为5146万亿立方英尺(145万亿米3)，前苏联、中东、亚太地区的天然气探明储量都呈上升趋势，仅俄罗斯和中亚三国就拥有剩余可采的天然气储量达58×1012米3，每年可向我国提供数百亿米3的天然气资源。
进口LNG有着广泛的资源基础，1998年全球LNG进出口贸易量达8249万吨(1130亿米3)，主要出口国包括印度尼西亚、澳大利亚、文莱、卡塔尔等，LNG出口能力合计达1亿吨以上。由于LNG贸易属于买方市场，资源供大于求，中国进口LNG将有多个来源可供选择。在2000—2005年间，亚太地区的马来西亚、澳大利亚和印尼都有新增LNG供应能力的项目，此外，还将涌现阿曼和也门两个LNG新出口国。我国天然气进口在2005年将达到50—120亿米3、2010年达到210—260亿米3，2020年达到537—1037亿米3，进口天然气届时将成为中国天然气市场的重要组成部分。
二、我国近中期利用天然气项目
目前我国累计探明天然气储量主要分布在中西部地区和近海海域，天然气开发利用受到地区性的限制，：到目前为止建成输气管线只有13000多公里，且主要以地区性干线为主，如陕一京输气管线和崖13-1一香港输气管线等。为满足我国经济发达、能源短缺的东部及东南沿海地区的需求，今后十年内我国将新建六项天然气利用工程，形成六个区域性输气管网。计划建设的这六项工程分别是：
1)已经开工的涩北一西宁一兰州管道
管线全长950公里，年输气能力，20亿米3,计划2001年10月建成。国家已将该项工程列为重点工程项目实施。
2)重庆忠县一武汉管道
主管线全长703公里，管径700mm，年输气能力30亿米3，计划2002年建成，主要供湖北、湖南省用气，中远期部分供江西省。
3)新疆轮南一上海管道
管线全长4200公里，管径1500mm两条。管线计划2003年建成，2005年一期规模达产，供气量在2003年、2004年、2005年分别为42亿米3、74亿米3、108亿米3，2010年达到199亿米3。
4)陕北一北京复线
在已建成的陕京管线上，增建加压站，提高输气压力，将原输气能力由20亿米3／年，增加到30亿米3／年。供应河北、山东两省，保证对北京的供气量。管线计划2002年建成。
5)俄罗斯一东北一华北一华东管道
管线全长4091公里，其中中国境内2131公里。规划从俄罗斯进口300亿米3／年，中国境内利用200亿米3／年，其中，东北地区100亿米3／年；环渤海地区l00亿米3／年。输送到韩国100亿米3／年。
6)引进LNG和利用海上油气资源的管道
包括广东LNG项目，渤西南气田向胶东半岛供气，东海春晓气田向浙江供气，南海气田向海南和广西供气。
待这六项工程建成后，将把这些管道所在区域性管网连接起来，形成产、运、储、配、销五位一体，横穿西东、纵贯南北的天然气输送网络，这样全国的天然气利用程度也将从现在的百分之二左右，提高到百分之七以上。
三、广东LNG工程项目
广东LNG工程项目包括：接收站和输气干线项目(以下简称站线项目)，以及燃气电厂、城市燃气、独立工业等用气项目。
1、项目规模
一期工程规模年进口300万吨LNG，接收站站址位于深圳秤头角，通过输气干线，向惠州和深圳前湾2个新建燃气电厂，深圳3个现有燃油改燃气电厂，深圳、广州、佛山和东莞4个城市燃气，以及香港电灯集团有限公司新建燃气电厂和香港中华煤气有限公司供气，目标是2005年投产。
二期工程，新增年进口200万吨LNG，引入南海天然气15亿米3／年，实现近海天然气和进口LNG两种资源互补，除增加向已有项目供气外，输气干线延伸向珠江三角洲的惠州、肇庆、江门、中出和珠海等城市供气，计划2008年投产。
LNG接收站也分两期建设。一期工程设置两座13．5万米3储罐，
二期再增加一座约10万米3的储罐。接收站配备高压开架式海水气化器，并设高压浸没燃烧式气化器作调峰和备用。气化能力：一期1200米3／小时LNG；二期2000米3／小时LNG。接收站港址内建可停靠13．6万米3LNG运输船的专用泊位一个，栈桥长450米，停泊水域设计水深为—13．2米。主泊位旁建一工作船泊位。
该项目的输气干线一期主干线起自秤头角接收站出站端，经坪山、东莞、广州，到达佛山，全长215．4公里，年输气量约为40亿米3。一期还包括两条支干线，坪山惠州电厂支干线长32．6公里，坪山至前湾电厂、美视电厂支干线共长78．8公里。二期主干线起自珠海市的横琴岛，经珠海、中山、江门、鹤山市，最终到达佛山，全长181．7公里，年总输气量82亿米3，包括南海15亿米3天然气。
2、投资
接收站和输气干线一期投资约51亿元人民币；二期投资21亿元人民币。资本金30％由参股各方自有资金注入。资本金以外部分的融资方案在可研阶段研究确定。
3、股份
本项目为中外合资项目，项目发起方包括：中国内地发起方、中国香港发起方和外商合作伙伴。参股比例中，中国内地发起方占64％，香港发起方占6％，外商合作伙伴参股30％。在中国内地发起方中，中国海洋石油总公司占33％，深圳市投资管理公司占14％，广东省电力集团公司占6％，广州市煤气公司占6％，东芜市燃料工业总公司占2．5％，佛山市燃气总公司占2．5％。香港发起方中，香港电灯公司和中华煤气公司各占3％的股份。
4、用户
广东LNG工程项目其供气范围覆盖珠江三角洲和香港地区，用户包括以下四大方面：1、珠江三角洲九个城市的燃气供应，包括民用和工业用户。一期覆盖深圳市、东莞市、广州市和佛山市，二期增加惠州市、肇庆市、江门市、中出市和珠海市。本项目将供气至各城市门站。2、新建电厂经可行性研究和广东省电力供应情况确定，本项目将供气至电厂；3、油改气电厂，一期包括深圳南山电厂、美视电厂、月亮湾电厂，本项目将供气至电厂；二期项目包括佛山得胜电厂和沙口电厂，初步考虑由城市燃气管网供气。4、香港用户，包括香港电灯集团有限公司(以下简称港灯)电厂用气和香港中华煤气有限公司(以下简称中华煤气)的城市燃气。
5、下阶段工作计划
广东LNG工程项目，在完成接收站和输气干线项目外商合作伙伴选择后，将进行一期工程有关用气项目和站线项目可行性研究，进一步落实天然气市场，落实项目建设条件；竞争性选择LNG资源，谈判签定上游购气及运输原则协议；下游售气原则协议和融资原则协议，并且探讨国家试点政策支持。目标是2002年一季度向国家上报总体项目可行性研究报告。目前已进入了接收站和输气干线项目外商合作伙伴选择阶段，已有27家外商取得了标书，将于近期开标。
四、深圳市天然气利用的准备
深圳市目前采用液化石油气管道供气，经过二十年的建设，已实现了全市东西大联网，考虑到天然气即将到来，液化石油气场站、管网如何适应天然气的需要，如何衔接等问题，我们早在1996年就委托有关设计院做好了至2010年天然气的规划工作。
1、规划指标
用气人口
根据《深圳市城市总体规划》(1996—2010)以及深圳特区2010年规划功能分区资料，预测2010年深圳市用气人口如下：
2010年深圳市用气人口预测表单位:万人
耗热定额
通过随机抽样调查，考虑到深圳市的地理位置，生活水平以及特殊的人口组成，我们确定2010年深圳市的居民耗热定额为：
户籍人口：人均耗热定额3135．0兆焦／人·年
暂住人口：人均耗热定额2926．0兆焦／人·年
气化率
2010年深圳市(特区内外)全部气化，居民气化率100％，其中管道气和钢瓶气的气化率如下表：
气化率一览表
供气规模
根据用气人口、耗热定额、气化率、工业及公福用户以及燃气空调、燃气汽车的应用，确定2010年的供气规模为：天然气77448万米3／年，折算为民用户数为153万户。
2、输配系统
天然气输配系统由城市门站、城市高压管网、高中压调压站、中压管网及庭院管网组成。其工艺流程为：
城市门站2座：坪山门站西丽门站
门站区占地1公顷，地下管束储气区占地面积3．3公顷，坪山门站的设计压力为7．0MPa，西丽门站的设计压力为3．5MPa，最大小时供气能力为37．6万米3／小时。
门站的工艺流程为：长输管线的来气，进入城市门站后，用气低谷时，部分经过滤后送往地下管束区进行储存，部分经过滤、调压到1．6MPa计量出站，送往城市高压管网。用气高峰时，来气和储存在地下管束的天然气一起，经调压、计量后，送往城市高压管网。
高中压调压站20个：分南山、罗湖、盐田、布吉、坪山、沙井6个组团。包括南油、松坪山、华侨城、西乡；梅林、清水河、罗芳；沙头角、盐田；龙华、布吉西、布吉、横岗；龙岗北、龙岗东、坪山、葵涌、大鹏、沙井、松岗等20个高中压调压站。
高中压调压站占地面积为3250米3，设计压力为1．6MPa，工艺．流程为：来自高压管网的天然气，以不小于1．6MPa的压力进入各调压站，在调压站内进行过滤、调压稳压至0．3MPa，计量后出站供应各类用户。
压力级制
经对高—中—低压三级供气系统及高—中压二级系统技术经济比较，确定深圳市的压力级制为高中压两级系统，即高压管网输气，中压管网配气。
从秤头角接收站出来的输气干线压力为7．0MPa，进入坪山门站后以3．5MPa的压力进入西丽门站，坪山门站与西丽门站分别调压至1．6MPa进入城市燃气高压管网。高压管网的供气压力为1．6MPa，中压管网供气压力为0．3MPa，通过庭院管网小区地下式调压箱或楼栋挂墙式调压箱后以0．1MPa的压力进入楼栋或用户调压器。
管网系统
天然气高压管网全长242公里，具体走向详见“深圳市天然气门站、调压站、用气组团分布图”，管径选择DN600。
深圳市液化石油气管道供气起步于1982年，在“全面规划、分区建设，逐步联网”的管道气建设原则指导下，充分考虑了将来天然气的转换，管网按天然气的设计要求进行建设，通过近二十年的不断完善，经历了小区中央气化站建设，区域性气化站建设，气化站联网供气三个发展阶段，目前已建中压管网1200公里，其中市政管400公里，配气管800公里，实现了东西大联网，各区均有一个或几个主干环网，其它干管相互成环，中压次干管成枝状布置。中压主干管以各调压站为中心，形成相对独立的供气区。为天然气转换奠定了良好基础，这种小区气化模式为东南沿海地区做好天然气转换工作提供了借鉴并得到国际煤联的高度评价。至2010年，中压主干线将达到1418公里，中压次干线达到992公里。
3、调峰与事故应急日调峰
根据供气规模和储气系数，2010年日调峰用气量为110万米3。由于高压气源的优势，深圳市采用了高—中压天然气供应系统，利用城市高压管网储气是比较理想的储气方式。通过对城市高压管网储气、高压球罐储气，管束储气及加压管束储气等方案进行技术经济比较，利用高压管线和城市门站不加压管束联合储气的输储气方案较为合理。其中，高压管线规划242公里，门站管束18公里，储气能力可达到110万米3。满足日调峰用气量的需求。
以上方案并没有考虑广东LNG长输干线的储气量，而利用长输管线末段储气来调节城市日不均匀用气是目前各种储气方式中最为经济的。如果在与供气方签署供气协议时，能够争取到利用长输管线的部分储气量，门站可以不建储气设施，将大大减少工程投资。
季节调峰
深圳市季节储气系数为5％，2010年总储气规模为6000万米3。经对深圳市地质情况的调查，深圳不具备建造地下储气库的条件，因此季节调峰储气量必须由LNG接收站解决。
事故应急
由于深圳市拥有工艺、设备先进的罗芳、梅林、南油等区域气化站。因此，计划将原有的区域性气化站保留气化能力，增设混气装置，生产代用天然气，做为事故备用气源。
罗芳气化站平面图
4、转换工程
液化石油气与天然气应用上的不可互换性，决定了今后深圳市使用天然气，必然要进行天然气与液化石油气的转换工作，因此，天然气与液化石油气转换工程在整个深圳市天然气中具有重要的地位，并应给予重视。
转换原则
深圳市天然气转换工程应符合下列基本原则：
a尽可能采用先进工艺和技术，同时考虑经济合理。
b转换周期及区域划分与天然气供气计划协调一致。
c转换工作按照从气源点由近及远，分区分期转换。区域的划分考虑管网所涉及的供气情况，人力及财力等因素。各区域内置换时，遵循压力顺序，由高到低逐级转换。
d置换要做到安全可靠。每次实施前要精心制订切实可行的计划，并预先做好用户的宣传咨询工作，做好各项安全措施，在实施中逐一落实。
e在分区域转换中，要保持转换区与邻区的管网安全断开，置换完后要严格检查，防止泄漏。
f输配系统(包含管道、阀门、调压器及表、灶具)均应满足天然气压力级制的要求。
g在安全地点设置放散点。置换中在放散点取天然气样品检验，当气体成份基本上与天然气成份相符时即为合格。
由于目前深圳市燃气管网输送的是气态液化石油气，输配系统为中压一级管网系统，管材为无缝钢管和PE管，楼栋调压器或用户调压器后为镀锌钢管和少量铝塑复合管，因此置换工作包括中压管网改造及用户改造两部分。
管网改造
采用分区置换的原则，将全市特区内的罗湖、福田、盐田、南山及特区外的宝安；龙岗六个行政区划分为20个转换区，各区界限管道上设置分断阀门，相互不影响供气。(1999年深圳市政府为民办十件实事之一是将全市所有的国产阀门更换为进口直埋闸板阀。利用这一机会，我们有目的地对管网进行改造，适当地在各转换区
之间增设了分断阀门。)
转换工作按从气源点由近及远，压力级制由高至低，分区分期转换。转换区与其它区分隔后，将转换区内的液化石油气降至低压并放散燃烧，增设小区地下式调压箱或楼栋挂墙式调压箱后再输入天然气进行置换，当气体符合天然气成份要求时，停止放散，中压管网升压至0．3MPa，经小区地下式调压箱或楼栋挂墙式调压箱调压至0．1MPa进入楼栋调压器或用户调压器。
用户改造
为不影响用户供气，对转换区内的居民用户每户发放一个液化石油气钢瓶作为过渡气源，而对于工商用户则采用临时瓶组供气。由于深圳市楼栋及用户调压器全部采用进口设备，入口压力范围为0．025MPa—0．1MPa，因此只需将出口压力调至2000Pa即可，而不需更换。流量表除少部分工商用户使用国产大流量表外，绝大部分均采用进口设备，且按天然气参数设计选型，也不需更换，这样大大地节省了转换费用。故转换时只需集中力量对燃气器具进行改造或更换。用户改造时必须做好摸底调查、实施方案及组织机构等工作，制订好各项安全措施，做好用户的咨询、宣传工作，确保置换工作顺利进行。
5、深圳市天然气利用工程进度
为加快深圳市城市天然气利用工程进度，我们做了大量的前期准备工作，制定了深圳市城市天然气利用工程总进度表：
机构设置与规划审批2000．1．3l—2001．8．16
项目资金研究2000．7．31—2002．5．31
城市燃气市场研究2000．7．3—2001．12．7
工程研究2000．10．23—2002．8．23
全市城市燃气项目可研2001．3．12—2002．4．5
施工建设2002．1．14—2005．11．6
五、结论
新世纪来临之际，随着“西气东输”及广东LNG等工程的启动，天然气时代正在到来，天然气的利用将会进入一个新的阶段，我们正积极做好技术准备，迎接天然气时代的到来。
参考文献
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