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城镇燃气应急供气设备的规划布局探索

作者：郎满囤 谷天新

来源：《中国科技博览》2017年第32期

[摘 要]随着燃气行业的稳步发展，城镇燃气的用户类型及用气规模逐步扩大，燃气管网事故的概率相对增大，一旦发生停气事件，将对燃气用户的正常生产、生活造成较大影响。面对突发事件造成的燃气停供问题，燃气经营企业应建立、完善其应急供气能力，尽力降低停气时间对社会经济生活的不良影响。本文以东莞城镇燃气为例子，就如何完善燃气输配系统的应急供气能力、规划应急供气设备的布局，从用户用气特点、管网布局进行分析，提升燃气应急保障能力，进行探索和尝试。

[关键词]城镇燃气 应急供气 布局规划

中图分类号：TH29 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01 一、背景

随着国产气多元化、进口气多渠道格局的形成，中国的天然气利用具备了快速发展的资源基础。《天然气利用政策》对天然气的利用方向进行规划界定，将天然气分布式能源和燃气热电联产作为优先类发展项目，燃气调峰电厂作为允许类发展项目，同时允许“建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域中环境效益和经济效益较好的以天然气代煤项目”和“城镇（尤其是特大、大型城市）中心城区的工业锅炉燃料天然气置换项目”。天然气在“城市燃气、交通、化工”等行业的利用也将保持一定的利用规模，其他用气行业主要集中在玻璃、陶瓷、金属冶炼、管道加热、油气开采等高耗能行业以气代油。[1，2]

城镇燃气利用在此背景下，气量规模大幅度上升，用户类别呈现多样性，用户类别包括民用户、工商业用户、电厂用户、交通工具等。不同类型用户的供气需求存在较大差异，在此供气规模及模式下，城镇燃气经营企业如何有效根据各类用户的用气特性及需求，采取对应的有效的应急供气保障，是确保用户平稳用气的重要措施。[3] 二、城镇燃气供气特点 1、民用户及公服用户

居民生活用气主要是将天然气用于餐饮及生活热水，因涉及城市的千家万户居民，故其用气不均匀性较显著。月用气量呈现以12个月为周期的周期性变化。南方城市夏季用气量最大，冬季次之，春秋季最小。居民生活的用气量在5个工作日和2个休息日略有不同，随季节和温度变化存在一定随机性。小时用气量受气候条件、环境温度、作息时间、生活习惯等因素的影响，不均匀性较为突出，在一天之内一般会出现早、中、晚三个高峰和上午、下午、深夜三个低谷。

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公用建筑用户包括学校、医院、宾馆等，其用气量与城市经济发展状况、居民生活水平、第三产业的发展水平等因素密切相关，其用气特点总体上与居民用户相似，但受作息时间的影响更为明显。

民用户是天然气供应优先保障的对象，针对民用户及公服用户的供气保障，宜根据最大瞬时流量选用应急气化装置。 2、工商业用户（陶瓷、玻璃）

工商企业用户主要包括生产工艺中采用天然气进行热加工的工业和以天然气为燃料的商业，其用气量视生产规模而定。由于环境保护日益受到重视，天然气的应用将越来越广泛。工商企业的用气量峰谷受产品类型、生产季节、工作作息时间、生产工艺和生产班制等多种因素影响，一般呈现一定的趋势性，或以月、星期、日或某一时段为周期的规律性。

特别的工业较为发达的城市，部分工业窑炉用户对燃气的稳定供气有更为特殊的要求。以东莞为例，具体如表1。

上表中各代表企业的生产设备主要为熔炼炉、隧道室烧成炉等，这部分工业炉窑主要的控制参数是炉内温度，根据不同的生产任务，波动幅度有所不同。部分特殊炉窑对炉内的气氛有一定要求。

另外，由于这些工业炉窑为了减少热量损失，都对炉体进行了一定程度的保温，炉体具有较强的热惰性。炉体的热惰性将减缓炉温的变化速率，缓和气质变化对炉内温度的影响，而且热惰性越大，其缓和程度越明显。上述代表企业的设备容量都较大，设备热惰性也高，炉体的热惰性将减缓炉温的波动速率，其炉温随气质波动的影响也大大减小，降低炉窑对气质波动的敏感程度。

玻璃、陶瓷类工业用户较为特殊，对产品质量产生直接影响的生产参数中包含窑炉各段炉温和各段氧化还原气氛，炉温波动将对产品的质量产生影响，热值波动对产品质量影响较大。但由于窑炉的热惰性，如有充足的用能切换时间，则可最大程度减少对生产的影响。 根据工业用户用户的用气特点，其燃气供应保障的过程中应注意以下问题：

1）工业窑炉如突然降温，将导致整套生产设备故障甚至报废，故在应急供气保障过程中，应提供保障工业窑炉炉温的最低气量。

2）某些工业用户突然停气后，将导致生产线上的产品出现残次品甚至所有产品报废，故在应急供气保障时，应考虑保障该类用户的最近供气时间，使其能在不进行二次投料的情况下，完成已在线产品的生产。

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3）某些工业用户对燃气供应压力有一定要求，故应急供气保障时应综合考虑管网压力的波动对其生产的影响。

三、应急供气设备的配置与布局

随着东莞市各镇街民用、公福、工业用户数量的增加，一旦供气中断将造成严重经济损失及社会影响，应急气化撬是应对城镇燃气突发事件、保障中压天然气用户平稳供气的重要设备设施。为保障城镇燃气经营企业在突发情况下具备应急供气能力，最大限度地满足用户的用气需求，需根据城镇燃气管网布局、用气规模、用户分级进行统筹配置，以实现快速、有效的应急响应。[4]

1.应急气化撬配置原则

应急气化撬的配置规模应与区域内管网布局、气量需求相匹配。东莞市域中压管网某段（包括气源端）出现管损（外因或内因造成）情况下，关闭管道破损点最近的上下游的阀门（一般是两个，或多个阀门）造成管道供气中断时，应根据停气范围、用户类型、重要用户最低气量需求、管网布局、互联互通点，结合用户分级划分标准，通过配置气化撬，可满足各类用户的临时供气或停气切换需求。 2、应急气化撬布局原则

1）各区域的应急气化撬应统筹配置、互相补位； 2）应急撬布局应满足应急响应到位时间及辐射半径要求：

①应急气化撬一般情况下宜停放于各LNG储配站，以便与LNG钢瓶临时气源同步调配，同时方便进行集中维护；

②局部区域内无LNG储配站，应急气化撬宜放置在临近场站宽敞的场站以便提高响应速度并集中维护。

③应急气化撬的响应到位时间应控制2-3小时以内。 3、应急气化撬配置、布局分析

以东莞为例，根据市域中压管网的布局划分成若干供气区域（基本与镇街分区一致），梳理区域内的重大或特殊用户、用户停气分级情况，确定临时供气规模（图1）。

经分析，在不同的保障级别下，考虑设备装置互相补位，需要应急气化撬配置及布局需求如下。