一种调压站内天然气热值自平衡方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种调压站内天然气热值自平衡的方法及其装置。本发明专利技术利用透平膨胀机对调压站内高压天然气降压并使其恒定，并将降压过程的压力能转化成驱动能；输出的驱动能驱动压气机运转用于生产压缩空气并掺混到前述已降压的天然气内，从而降低调压站出站天然气热值与目标值一致。本发明专利技术采用的是在调压站内中压侧掺混空气方式的降热（值）方案，一般情况下不需要外部动力驱动压气机，最大的特点是节能，且工艺简单，设备紧凑。同时可以省却常规调压设备的投资，消除运行过程中产生的噪音及其相关管道、设备由于急冷而存在的安全隐患，具有投资省、装置运行成本低、安全可靠性高、操作方便灵活等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种调压站内天然气热值自平衡的方法及其装置。技术背景出于提高天然气气源供应稳定性、可靠性和拓展气源釆购范围、降低采购成本等方面的诸多考虑，城 市燃气企业通常采取多气源(管输天然气、液化天然气)对同一管网供气，构成多气源供应格局。由于天然气产地及生产工艺的原因，各气源间，比如管输天然气与液化天然气(LNG)间，组分与燃烧 特性参数存在较大差异。管输气热值一般较低，而LNG热值较高,通常热值相差8%以上,最高达到12% (1000 kcal/Nm3以上)。作为统一的城市天然气管网，所供应的用户是多种多样的，情况复杂。既有对天然气组分、热值要求 不太严格的锅炉等工业用户，也有对组分、热值相当敏感的一些特殊用户，比如电视机显像管及玻璃薄壳管 的加工企业，对温度控制要求精度很高，要求燃气组分和热值相对平稳，天然气热值波动范围不超过土ioo kcal/Nm3。此外，还有众多的拥有各种不同品牌燃气用具的居民用户，夭然气汽车用户、燃气轮机用户等， 它们对天然气气质的要求各有不同。现实的情况是，国家标准中对天然气气质标准未进行严格的统一和限制，导致组分、热值差异较大的天 然气可以同时进入管网，因而有可能造成管网内的用户各自使用不同气质的天然气，甚至出现部分用户使用 的天然气燃烧特性频繁变化的现象。由此带来的具体问题如下〔1)同一管网内，居民用户选用的燃具类别相同，但因使用的气源不同而造成燃具热负荷不同；(2) 因供应管网的各气源间"分界面"是处于动态变化之中的，因此导致部分用户(两路气源交汇 点)使用的气源种类会反复变化；(3) 管网内用户气源单价只能相同，但消费者使用的天然气热值不一定相同，导致结算不公平，损 害部分消费者利益。(4) 部分对燃气组分、热值要求严格的特殊用户，在使用热值不稳定的气源时，会影响产品质量。目前国内部分地区使用的管输天然气与液化天然气组分与燃烧特性参数如下表1。表l:国内各地天然气组分与燃烧特性参数一览表<table>table see original document page 3</column></row><table><table>table see original document page 4</column></row><table>注表内参数参比条件均为标准状态下(0°C、 101.325kpa)。典型的城市燃气管网天然气供应流程如下图1。 一般来说， 一个较大型城市的天然气供应管网，均有几 路天然气气源，其中有各类从气源产地通过长输管道输送的管输天然气，也可能有通过海运的进口液化天然 气。比如北京市目前就有5路气源，陕京一线气、陕京二线气、华北油田气、西气东输气(通过冀宁联络线 输送的新疆塔里木天然气)、天津大港油田大张坨地下储气库气，未来将有曹妃甸LNG接收站供应的进口液 化天然气；上海也将有4路气源，即西气东输气(新疆塔里木天然气)、东海平湖天然气、未来由上海洋山 LNG接收站输送的进口液化天然气和川气东送管输气(四川达州普光气田产天然气)；广州市也是这样，未 来将有4路天然气气源分别是由深圳LNG接收站、珠海LNG接收站供应的进口液化天然气、川气东送管输 气(四川达州普光气田产天然气)、西气东输二线供应的土库曼斯坦进口管输天然气。N种天然气气源(含管输天然气与液化天然气)，从不同的方位进入城市天然气接收门站，经过过滤、 计量、调节、加臭等环节后进入天然气高压输配管网，此时天然气的压力一般在5.0MPa左右。来自高压管 网的高压天然气除部分直接供应高压用户外，大部分则需要通过设在城市不同方位的调压站调压，比如减至 中压A级制(0.2-0.4MPa)供应给统一的城市中压输配管网，然后在供给中压用户或通过低压调压装置减压 后供应居民用户和公建、公商、公福用户。从目前情况看，国内城市天然气输配管网绝大部分采用这种调压模式。高压天然气在调压站降压过程中， 其自身蕴含的大量压力能没能被有效利用，巨大的压力能白白浪费掉不说，相反，降压过程中还产生大量的 噪音，而且由于急剧降温，对调压及管道设备运行造成威胁甚至损害。前述分析可知，多气源供应同一城市燃气管网，所引发的一系列问题都是因为不同气源间热值差异大的 原因引起，为了确保城市天然气管网内所有ffl户用气正常，在天然气进入城市中压管网之前，如何采取经济、 合理的措施，对其热值进行平衡，同时对其压力进行恒定，实现进入城市管网的所有天然气热值与燃烧特性 参数(华白指数、燃烧势)的统一，是解决上述问题的关键。一般来说，常见的热值平衡方案有四大类增热(值)方案；降热(值)方案；管网隔离方案以及多气 源调配方案。各类方案特点如下 (1) 增热方案1) 高压增热为了避免在每个调压站都必须建设增热设施的弊端，选取在高压系统，比如接收门站用LPG等高热值气 体对热值相对较低的管输气增热，使整个高压系统(包括中、低压系统)热值完全统一。优势高、中、低压所有用户同网同气质；用户燃气具热负荷稳定；增热点相对较少。 缺点高压增热存在一定实施难度。采用LPG高压气化掺混方式，存在LPG难气化、容易凝结等问题; 而采用LPG高压液相喷射掺混方式，则需解决掺混处吸热、重组分凝结、掺混均匀、热值仪检测点选择等多 个问题；增加一路高热值掺混设施，无疑多增加了一路危险源。且许多储存、汽化设备均为压力设备，增加 安全管理难度；掺混设施占地面积大，征地困难；设备投资人，操作人员多，运行成本高。在不考虑LPG原 料成本增加因素，预测增加混合气(天然气+LPG)运行成本为0. 02元/m3。2) 中压增热在管输气对应的调压站中压侧用LPG等高热值气体对其增热，使整个中压系统热值统一。其特点是 技术上实现容易；运行成本相对低一些。缺点站点多而分散；投资较大；安全管理难度大，操作人员多；同时征地也较困难；不考虑LPG原 料成本增加因素，预测混合气(天然气+LPG)运行成本增加0.012元/m3左右。 3)增热方案可能存在的问题分析无论是高压增热还是中压增热，都是在天然气中掺混高热值气体，即混入热值较高的重质组分。需要 特别关注的是此类重质组分凝结问题，特别是压缩天然气用户(CNG汽车、CNG瓶组供应)，高压(或低温) 条件下，C/组分是否会再液化(凝结)，必须有所考虑。(2) 降热方案1) 高压混空气在供应较高热值气源的高压系统接收门站掺混空气，以降低其热值，达到整个管网热值一致之目的。 优势掺混点少，便于统一管理。流程相对简单，设备不是太大；占地面积较少，征地问题相对容易解决一些；不受原料(LPG)价格和市场供应影响。缺点因空气掺混系统压力较高，耗能大，因而运行成本较高。预测混合气(天然气+AIR)运行成本增加0.035元/n)3左右；空气掺混系统压力等级较高，对设备安全性能要求严格。2) 中压混空在与供应高热值气源相对应的各中压调压站建设混空气设施，实现对高热值气源降热，以求中压管网输 配系统热值统一。一般来说，掺混系统中的热值仪在线检测和含氧量在线检测仪是关键设备。通过热值仪(直接检测热值) 和氧含量分析仪(间接检测热值)双重手段，达到出站混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调压站内天然气热值自平衡方法，其特征在于包括以下步骤：对调压站内高压天然气降压并使其恒定，将降压过程的压力能转化成驱动能；驱动能用于生产压缩空气并掺混到前述已降压的天然气内，降低调压站出站天然气热值与目标值一致。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗东晓，
申请(专利权)人：罗东晓，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]