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做好技術準備 迎接天然氣時代的到來
做好技術準備 迎接天然氣時代的到來 摘要：通過國內外天然氣資源、我國目前六大天然氣利用工程及市場需求的介紹，說明天然氣時代正在到
來，為此，深圳市在輸配系統、調峰、轉換等方面所做的技術準備。 1前言 自國家作出西部大開發(fā)的重大戰(zhàn)略決策以來，西起塔里木東抵上海的"西氣東輸"天然氣管道工程成了燃氣行業(yè)最熱門的話題之一，引起國內外廣泛關注；它是西部大開發(fā)的標志性工程，序曲工程，是貫徹落實西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重要舉措。該項工程將于2001年開工，2003年建成送氣。它的建成對于加快新疆以及我國西部地區(qū)經濟發(fā)展具有重大意義，將促進我國能源結構的調整，有效地治理大氣污染。 廣東地區(qū)(尤其是深圳市)經濟增長較快，能源需求量較大，然而省內能源匱乏，能源自給率僅為10％；同時目前南海天然氣在數量和時間上均難以滿足需求。因此，1999年底國家正式批準廣東LNG試點工程總體項目一期工程立項，各項籌建工作正緊鑼密鼓地進行，目前，已進入了LNG接收站和輸氣干線的招商階段。 深圳市早在1986年就開始為迎接南海天然氣而積極準備，規(guī)劃做了一輪又一輪，方案討論了一次又一次，隨著LNG項目的啟動，深圳天然氣夢真要成為現實了。 越來越多的跡象表明：中國的天然氣時代正伴隨 著21世紀的鐘聲向我們走來。 2天然氣資源情況 我國有豐富的天然氣資源。全國第二輪資源評價結果認為：我國有38×1012米3(38萬億米3)的天然氣資源量，其中陸上30×1012米3，海域8×1012米3，主要分布在中西部地區(qū)和近海海域(約占全國天然氣資源總量的80％)。至今累計探明了2.3 × 1012米3的天然氣儲量，探明率僅為5.8％。"八五"以來的近十年間，我國探明天然氣儲量年均以1200 ×108米3以上的速度增長；年產氣量平均以10％以上速度增長。1999年全國天然氣生產量為252億米3，預計2000年生產天然氣300億米3，到2005年可達到400-450億米3，到2010年將達到700-800億米3。 全球天然氣探明儲量比過去20年增長了一倍，截止到2000年1月1日，世界天然氣探明儲量為5146萬億立方英尺(145萬億米3)，前蘇聯、中東、亞太地區(qū)的天然氣探明儲量都呈上升趨勢，僅俄羅斯和中亞三國就擁有剩余可采的天然氣儲量達58× 1012米3，每年可向我國提供數百億米3的天然氣資源。 進口LNG有著廣泛的資源基礎，1998年全球LNG進出口貿易量達8249萬噸(1130億米3)，主要出口國包括印度尼西亞、澳大利亞、文萊、卡塔爾等，LNG出口能力合計達1億噸以上。由于LNG貿易屬于買方市場，資源供大于求，中國進口LNG將有多個來源可供選擇。在2000-2005年間，亞太地區(qū)的馬來西亞、澳大利亞和印尼都有新增LNG供應能力的項目，此外，還將涌現阿曼和也門兩個LNG新出口國。我國天然氣進口在2005年將達到50-120億米3、2010年達到210-260億米3，2020年達到537-1037億米3，進口天然氣屆時將成為中國天然氣市場的重要組成部分。 3我國近中期利用天然氣項目 目前我國累計探明天然氣儲量主要分布在中西部地區(qū)和近海海域，天然氣開發(fā)利用受到地區(qū)性的限制，到目前為止建成輸氣管線只有13000多公里，且主要以地區(qū)性干線為主，如陜一京輸氣管線和崖13-1一香港輸氣管線等。為滿足我國經濟發(fā)達、能源短缺的東部及東南沿海地區(qū)的需求，今后十年內我國將新建六項天然氣利用工程，形成六個區(qū)域性輸氣管網。計劃建設的這六項工程分別是： 3.1已經開工的澀北-西寧-蘭州管道 管線全長950公里，年輸氣能力20億米3，計劃2001年1O月建成。國家已將該項工程列為重點工程項目實施。 3.2重慶忠縣-武漢管道 主管線全長703公里，管徑700mm，年輸氣能力30億米3，計劃2002年建成，主要供湖北、湖南省用氣，中遠期部分供江西省。 3.3新疆輪南-上海管道 管線全長4200公里，管徑1500mm兩條。管線計劃2003年建成，2005年一期規(guī)模達產，供氣量在2003年、2004年、2005年分別為42億米3、74億米3、108億米3，2010年達到199億米3。 3.4陜北-北京復線 在已建成的陜京管線上，增建加壓站，提高輸氣壓力，將原輸氣能力由20億米3／年，增加到30億米3／年。供應河北、山東兩省，保證對北京的供氣量。管線計劃2002年建成。 3.5俄羅斯-東北-華北-華東管道 管線全長4091公里，其中中國境內2131公里。規(guī)劃從俄羅斯進口3004億米3／年。中國境內利用200億米3／年，其中，東北地區(qū)100億米3／年；環(huán)渤海地區(qū)100億米3／年。輸送到韓國100億米3／年。 3.6引進LNG和利用海上油氣資源的管道 包括廣東LNG項目，渤西南氣田向膠東半島供氣，東海春曉氣田向浙江供氣，南海氣田向海南和廣西供氣。 待這六項工程建成后，將把這些管道所在區(qū)域性管網連接起來，形成產、運、儲、配、銷五位一體，橫穿西東、縱貫南北的天然氣輸送網絡，這樣全國的天然氣利用程度也將從現在的百分之二左右，提高到百分之七以上。 4廣東LNG工程項目 廣東LNG工程項目包括：接收站和輸氣干線項目(以下簡稱站線項目)，以及燃氣電廠、城市燃氣、獨立工業(yè)等用氣項目。 4.1項目規(guī)模 一期工程規(guī)模年進口300萬噸LNG，接收站站址位于深圳秤頭角，通過輸氣干線，向惠州和深圳前灣2個新建燃氣電廠，深圳3個現有燃油改燃氣電廠，深圳、廣州、佛山和東蕪4個城市燃氣，以及香港電燈集團有限公司新建燃氣電廠和香港中華煤氣有限公司供氣，目標是2005年投產。 二期工程，新增年進口200萬噸LNG，引入南海天然氣15億米3／年，實現近海天然氣和進口LNG兩種資源互補。除增加向已有項目供氣外。輸氣干線延伸向珠江三角洲的惠州、肇慶、江門、中山和珠海等城市供氣，計劃2008年投產。 LNG接收站也分兩期建設。一期工程設置兩座13.5萬米3儲罐，二期再增加一座約10萬米3的儲罐。接收站配備高壓開架式海水氣化器，并設高壓浸沒燃燒式氣化器作調峰和備用。氣化能力：一期1200米3／小時LNG；二期2000米3／小時LNG。接收站港址內建可�？�13.6萬米3LNG運輸船的專用泊位一個，棧橋長450米，停泊水域設計水深為-13.2米。主泊位旁建-工作船泊位。 該項目的輸氣干線一期主干線起自秤頭角接收站出站端，經坪山、東蕪、廣州，到達佛山，全長215.4公里，年輸氣量約為40億米3。一期還包括兩條支干線，坪山惠州電廠支干線長32.6公里，坪山至前灣電廠、美視電廠支干線共長78.8公里。二期主干線起自珠海市的橫琴島，經珠海、中山、江門、鶴山市，最終到達佛山，全長181.7公里。年總輸氣量82億米3，包括南海15億米3天然氣。 圖1 LNG接收站工藝流程 4.2投資 接收站和輸氣干線一期投資約51億元人民幣；二期投資21億元人民幣。資本金30％由參股各方自有資金注入。資本金以外部分的融資方案在可研階段研究確定。 4.3股份 本項目為中外合資項目，項目發(fā)起方包括：中國內地發(fā)起方、中國香港發(fā)起方和外商合作伙伴。參股比例中中國內地發(fā)起方占64％，香港發(fā)起方占6％，外商合作伙伴參股30％。在中國內地發(fā)起方中，中國海洋石油總公司占33％，深圳市投資管理公司占14％，廣東省電力集團公司占6％，廣州市煤氣公司占6％，東蕪市燃料工業(yè)總公司占2.5％，佛山市燃氣總公司占2.5％。香港發(fā)起方中，香港電燈公司和中華煤氣公司各占3％的股份。 4.4用戶 廣東LNG工程項目其供氣范圍覆蓋珠江三角洲和香港地區(qū)，用戶包括以下四大方面： 1、珠江三角洲九個城市的燃氣供應，包括民用和工業(yè)用戶。一期覆蓋深圳市、東蕪市、廣州市和佛山市，二期增加惠州市、肇慶市、江門市、中山市和珠海市。本項目將供氣至各城市門站。2、新建電廠經可行性研究和廣東省電力供應情況確定。本項目將供氣至電廠3、油改氣電廠，一期包括深圳南山電廠、美視電廠、月亮灣電廠，本項目將供氣至電廠；二期項目包括佛山得勝電廠和沙口電廠，初步考慮由城市燃氣管網供氣。4、香港用戶，包括香港電燈集團有限公司(以下簡稱港燈)電廠用氣和香港中華煤氣有限公司(以下簡稱中華煤氣)的城市燃氣。 4.5下階段工作計劃 廣東LNG工程項目，在完成接收站和輸氣干線項目外商合作伙伴選擇后，將進行一期工程有關用氣項目和站線項目可行性研究，進一步落實天然氣市場，落實項目建設條件；競爭性選擇LNG資源，談判簽定上游購氣及運輸原則協議；下游售氣原則協議和融資原則協議。并且探討國家試點政策支持。目標是2002年一季度向國家上報總體項目可行性研究報告。目前已進入了接收站和輸氣干線項目外商合作伙伴選擇階段，已有27家外商取得了標書，將于近期開標。 5深圳市天然氣利用的準備 深圳市目前采用液化石油氣管道供氣，經過二十年的建設，已實現了全市東西大聯網，考慮到天然氣即將到來，液化石油氣場站、管網如何適應天然氣的需要，如何銜接等問題，我們早在1996年就委托有關設計院做好了至2010年天然氣的規(guī)劃工作。 5.1規(guī)劃指標 用氣人口 根據《深圳市城市總體規(guī)劃》(1996-2010)以及深圳特區(qū)2010年規(guī)劃功能分區(qū)資料，預測2010年深圳市用氣人口如下： 耗熱定額 通過隨機抽樣調查，考慮到深圳市的地理位置，生活水平以及特殊的人口組成，我們確定2010年深圳市的居民耗熱定額為： 戶籍人口:人均耗熱定額 3135.0兆焦／人·年 暫住人口：人均耗熱定額 2926.O兆焦／人·年 氣化率 2010年深圳市(特區(qū)內外)全部氣化，居民氣化率100％。其中管道氣和鋼瓶氣的氣化率見表2： 供氣規(guī)模 根據用氣人口、耗熱定額、氣化率、工業(yè)及公福用戶以及燃氣空調、燃氣汽車的應用，確定20lO年的供氣規(guī)模為：天然氣77448萬米3／年，折算為民用戶數為153萬戶。 5.2輸配系統 天然氣輸配系統由城市門站、城市高壓管網、高中壓調壓站、中壓管網及庭院管網組成。其工藝流程為: 城市門站2座： 坪山門站 西麗門站 門站區(qū)占地1公頃，地下管束儲氣區(qū)占地面積3.3公頃，坪山門站的設計壓力為7.OMPa，西麗門站的設計壓力為3.5MPa，最大小時供氣能力為37.6萬米3／小時。 門站的工藝流程為：長輸管線的來氣，進入城市門站后，用氣低谷時，部分經過濾后送往地下管束區(qū)進行儲存，部分經過濾、調壓到1.6MPa計量出站，送往城市高壓管網。用氣高峰時，來氣和儲存在地下管束的天然氣一起，經調壓、計量后，送往城市高壓管網。 高中壓調壓站20個：分南山、羅湖、鹽田、布吉、坪山、沙井6個組團。包括南油、松坪山、華僑城、西鄉(xiāng)；梅林、清水河、羅芳；沙頭角、鹽田；龍華、布吉西、布吉、橫崗；龍崗北、龍崗東、坪山、葵涌、大鵬、沙井、松崗等20個高中壓調壓站。 高中壓調壓站占地面積為3250米2，設計壓力為1.6MPa，工藝流程為：來自高壓管網的天然氣，以不小于1.6MPa的壓力進入各調壓站，在調壓站內進行過濾、調壓穩(wěn)壓至O.3MPa，計量后出站供應各類用戶。 壓力級制 經對高-中-低壓三級供氣系統及高-中壓二級系統技術經濟比較，確定深圳市的壓力級制為高中壓兩級系統，即高壓管網輸氣，中壓管網配氣。 從秤頭角接收站出來的輸氣干線壓力為7.OMPa，進入坪山門站后以3.5MPa的壓力進入西麗門站。坪山門站與西麗門站分別調壓至1.6MPa進入城市燃氣高壓管網。高壓管網的供氣壓力為1.6MPa，中壓管網供氣壓力為O.3MPa，通過庭院管網小區(qū)地下式調壓箱或樓棟掛墻式調壓箱后以0.1MPa的壓力進入樓棟或用戶調壓器。 管網系統 天然氣高壓管網全長242公里，管徑選擇DN600。 深圳市液化石油氣管道供氣起步于1982年，在"全面規(guī)劃、分區(qū)建設，逐步聯網"的管道氣建設原則指導下，充分考慮了將來天然氣的轉換，管網按天然氣的設計要求進行建設，通過近二十年的不斷完善，經歷了小區(qū)中央氣化站建設，區(qū)域性氣化站建設，氣化站聯網供氣三個發(fā)展階段，目前已建中壓管網1200公里，其中市政管400公里，配氣管800公里，實現了東西大聯網，各區(qū)均有一個或幾個主干環(huán)網。其它干管相互成環(huán)，中壓次干管成枝狀布置。中壓主干管以各調壓站為中心，形成相對獨立的供氣區(qū)。為天然氣轉換奠定了良好基礎，這種小區(qū)氣化模式為東南沿海地區(qū)做好天然氣轉換工作提供了借鑒并得到國際煤聯的高度評價。至2010年，中壓主干線將達到141 8公里，中壓次干線達到992公里。 5.3調峰與事故應急 日調峰 根據供氣規(guī)模和儲氣系數，201O年日調峰用氣量為110萬米3。由于高壓氣源的優(yōu)勢、深圳市采用了高一中壓天然氣供應系統。利用城市高壓管網儲氣是比較理想的儲氣方式。通過對城市高壓管網儲氣、高壓球罐儲氣，管束儲氣及加壓管束儲氣等方案進行技術經濟比較，利用高壓管線和城市門站不加壓管束聯合儲氣的輸儲氣方案較為合理。其中，高壓管線規(guī)劃242公里，門站管束18公里。儲氣能力可達到110萬米3。滿足日調峰用氣量的需求。 以上方案并沒有考慮廣東LNG長輸干線的儲氣量。而利用長輸管線末段儲氣來調節(jié)城市日不均勻用氣是目前各種儲氣方式中最為經濟的。如果在與供氣方簽署供氣協議時，能夠爭取到利用長輸管線的部分儲氣量，門站可以不建儲氣設施，將大大減少工程投資。 季節(jié)調峰 深圳市季節(jié)儲氣系數為5％，2010年總儲氣規(guī)模為6000萬米3。經對深圳市地質情況的調查，深圳不具備建造地下儲氣庫的條件，因此季節(jié)調峰儲氣量必須由LNG接收站解決。 事故應急 由于深圳市擁有工藝、設備先進的羅芳、梅林、南油等區(qū)域氣化站。因此，計劃將原有的區(qū)域性氣化站保留氣化能力，增設混氣裝置，生產代用天然氣，做為事故備用氣源。 圖2 羅芳氣化站平面圖 5.4轉換工程 液化石油氣與天然氣應用上的不可互換性，決定了今后深圳市使用天然氣，必然要進行天然氣與液化石油氣的轉換工作。因此，天然氣與液化石油氣轉換工程在整個深圳市天然氣中具有重要的地位，并應給予重視。 轉換原則 深圳市天然氣轉換工程應符合下列基本原則： (1)盡可能采用先進工藝和技術。同時考慮經濟合理。 (2)轉換周期及區(qū)瑚g分與天然氣供氣計劃協調一致。 (3)轉換工作按照從氣源點由近及遠，分區(qū)分期轉換。區(qū)域的劃分考慮管網所涉及的供氣情況，人力及財力等因素。各區(qū)域內置換時，遵循壓力順序，由高到低逐級轉換。 (4)置換要做到安全可靠。每次實施前要精心制訂切實可行的計劃，并預先做好用戶的宣傳咨詢工作，做好各項安全措施。在實施中逐一落實。 (5)在分區(qū)域轉換中。要保持轉換區(qū)與鄰區(qū)的管網安全斷開，置換完后要嚴格檢查，防止泄漏。 (6)輸配系統(包含管道、閥門、調壓器及表、灶具)均應滿足天然氣壓力級制的要求。 (7)在安全地點設置放散點。置換中在放散點取天然氣樣品檢驗，當氣體成份基本上與天然氣成份相符時即為合格。 由于目前深圳市燃氣管網輸送的是氣態(tài)液化石油氣，輸配系統為中壓一級管網系統，管材為無縫鋼管和PE管，樓棟調壓器或用戶調壓器后為鍍鋅鋼管和少量鋁塑復合管，因此置換工作包括中壓管網改造及用戶改造兩部分。 管網改造 采用分區(qū)置換的原則，將全市特區(qū)內的羅湖、福田、鹽田、南山及特區(qū)外的寶安、龍崗六個行政區(qū)劃分為20個轉換區(qū)，各區(qū)界限管道上設置分斷閥門，相互不影響供氣。(1999年深圳市政府為民辦十件實事之一是將全市所有的國產閥門更換為進口直埋閘板閥。利用這一機會，我們有目的地對管網進行改造，適當地在各轉換區(qū)之間增設了分斷閥門。) 轉換工作按從氣源點由近及遠，壓力級制由高至低，分區(qū)分期轉換。轉換區(qū)與其它區(qū)分隔后，將轉換區(qū)內的液化石油氣降至低壓并放散燃燒，增設小區(qū)地下式調壓箱或樓棟掛墻式調壓箱后再輸入天然氣進行置換，當氣體符合天然氣成份要求時，停止放散，中壓管網升壓至O.3MPa，經小區(qū)地下式調壓箱或樓棟掛墻式調壓箱調壓至0.1MPa進入樓棟調壓器或用戶調口上上力礦。 用戶改造 為不影響用戶供氣。對轉換區(qū)內的居民用戶每戶發(fā)放一個液化石油氣鋼瓶作為過渡氣源，而對于工商用戶則采用臨時瓶組供氣。 由于深圳市樓棟及用戶調壓器全部采用進口設備，入口壓力范圍為O.025MPa-0.1MPa，因此只需將出口壓力調至2000Pa即可，而不需更換。流量表除少部分工商用戶使用國產大流量表外，絕大部分均采用進口設備，且按天然氣參數設計選型，也不需更換，這 樣大大地節(jié)省了轉換費用。故轉換時只需集中力量對 燃氣器具進行改造或更換。用戶改造時必須做好摸底 調查、實施方案及組織機構等工作，制訂好各項安全 措施。做好用戶的咨詢、宣傳工作，確保置換工作順 利進行。 6深圳市天然氣利用工程進度 為加快深圳市城市天然氣利用工程進度，我們做了大量的前期準備工作，制定了深圳市城市天然氣利用工程總進度： 機構設置與規(guī)劃審批 2000.1.31-200l.8.16 項目資金研究 2000.7.31-2002.5.31 城市燃氣市場研究 2000.7.3-2001.12.7 工程研究 2000.10.23-2002.8.23 全市城市燃氣項目可研 2001.3.12-2002.4.5 施工建設 2002.1.14-2005.11.6 7結論 新世紀來臨之際，隨著"西氣東輸"及廣東LNG等工程的啟動，天然氣時代正在到來，天然氣的利用將會進入一個新的階段，我們正積極做好技術準備， 迎接天然氣時代的到來。 參 考 文 獻 [1]深圳市規(guī)劃國土局等主編，深圳市燃氣專項總體規(guī)劃 (1996-201 0). [2]賴元楷,積極推動廣東珠三角地區(qū)天然氣轉換計劃的實施-廣東燃氣，2000(1)：3-8. [3]賴元楷，借西氣東輸工程東風 推動廣東ING工程順利進行-廣東燃氣，2000(3)：14-15. [4]李青平，深圳市天然氣置換方案探討-廣東燃氣，2000 (1)： 9-10. [5]徐正康等，做好規(guī)劃 迎接天然氣-城市煤氣，2000 (8)： 29-34.
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