提高储配厂经济供气的能力

宝鸡中燃城市燃气发展有限公司 王鹏 程喜兵

提高储配厂经济供气的能力

宝鸡中燃城市燃气发展有限公司 王鹏 程喜兵

文章重点分析稳定调压器出口压力，提高加气站的经济效益。

储配厂 调压器 加气站 经济供气

天然气储配厂的中心任务是安全平稳供气，在安全平稳供气的前提下提高其经济供气的能力是企业永恒的追求。我们在实际运行中积累了一点经验与大家共享。

宝鸡中燃天然气储配厂工艺系统如图1所示。

图1 宝鸡中燃天然气储配厂工艺示意

天然气储配站主要技术参数：

(1)上游公司供气压力0.3 MPa≤p≤1.0 MPa；

(2)调压器型号：REVAL182型，精度等级为：RG 2.5，进口压力为：pmax=1.93 MPa，出口压力为：0.05 MPa≤p2≤0.60 MPa，最小压差：0.01 MPa；

(3)出站压力 0.25 MPa≤p0≤0.30 MPa。

1 目前运行中存在的问题

1.1 储配站调压器出口压力的设定

调压器的稳定精度0.5%～1.5%，公司要求出站压力为0.25 MPa≤p0≤0.30 MPa，故在2005年投入使用时将出站压力p0设定为0.285 MPa。经过3年运行一直良好。2008年10月5日，2008年10月15日，2008年10月25日三天的压力曲线图基本上代表了近三年来的曲线图，从安全供气的角度讲运行平稳良好，达到了公司要求。

图2 2008年其中3天的调压器出口压力曲线

1.2 CNG加气站运行情况

2008年宝鸡中燃市区共有CNG加气站8座，其运行参数见表1。

表1 2008宝鸡CNG加气站及运行概况

从上表明显可见7个加气站没有达到额定排气量。因进气压力低，压缩机排量小，CNG加气站经济效益欠。

1.3 原因分析

从图2可见储配站出口压力在0.263～0.283 MPa之间，一般在0.270 MPa左右。因中压管线存在的压力损失，到达 CNG加气站时的压力一般在0.255～0.265 MPa之间。这样进气压力达不到加气站压缩机额定压力，加气站的排气量就达不到额定排气量。现仅有一座加气站经调压可确保进气压力在额定进气压力0.25 MPa下工作，故其排气量可达720～740 m3/h，高于其额定值。

对于加气站压缩机的排气量与进口压力的关系，作理论分析如下：

天然气压缩机的排气量是指压缩机末级排出的气体，换算到标准状态温度、标准状态压力标准状态时的容积流量。忽略天然气气体压缩因子等因素的影响，按照理想气体来考虑压缩机的压缩过程。

对于单作用式压缩机，进气压力为标准状态时的理论排气量为：

式中：Ql—进气压力为标准状态时的理论排气量，m3/min；

n—主轴转速，r/min；

V—活塞一个行程的吸气量，m3；

F—活塞面积，m2；

S—活塞行程，m。

当进口压力为p1时，由理想气体状态方程PV=nRT得：

式中：p1—进口绝对压力，MPa；

pa—标准状态绝对压力，取0.101 3 MPa；

Ta—标准状态温度，273.15 K；

T1—进口气体温度，K。

压缩机的实际排气量可表示为：

式中：Q—压缩机实际排气量，m3/min；

λ0—排气系数。

从公式(4)可以看出压缩机的排气量与进口绝对压力是线性关系，当进口压力升高时，排气量以线性关系也相应增大。对于实际压缩过程，考虑天然气的压缩性、设备运行工况等因素的影响，排气量与进口压力应是基本接近线性关系。因此，从实际运行情况和理论分析的结果来看，如果要提高CNG加气站压缩机的排气量，就需提高和稳定储配站的出口压力。

安全供气是天然气储配厂的中心任务，在确保安全供气这个前提下，采取科学合理的措施提高经济供气的能力，增强企业市场竞争力是企业的不懈追求。

2 提高中压供气压力后存在的问题及解决办法

燃气调压器是城市输配系统的重要设施，调压器通过自动的节流措施来控制下游管网压力，防止下游压力过高或过低，保证供气的安全。如果下游超压供气，轻则破坏下游设施，重则可能造成严重的恶性事故。所以提高供气压力后存在安全隐患增加的问题，对这个问题必须做深入分析。

从2005～2008年4年的供气压力曲线图经过数据统计分析，其最高出口压力为0.283 MPa，说明几年来调压器出口压力稳定，可以认为几乎没有向上波动。这其中原因有：

(1)调压器调压性能好，出口压力很稳定；

(2)同时用三条供气支路供气，即使有一个支路调压器出现压力波动，对整个出口压力影响不大；

(3)尽可能采用均衡供气，以减小调压器出口压力波动。

2.1 第一次改进方案

通过以上几点的分析，我们认为可提高调压器的出口压力至0.295 MPa，并在2009年进行了试运行。从试运行一年的情况观察，出口压力一直稳定，中压供气压力没有出现超过上限值的情况。其压力曲线见图3。7个 CNG加气站的排气量一般都在630～650 m3/h之间，比以前有所提高，经济供气能力大大改善。

图3 2009年其中3天调压器出口压力曲线

2.2 第二次改进方案

通过一年来压力运行数据的统计分析，调压器的出口压力随下游用气量增加而降低。每天7:00～22:00这段时间内下游用气量大，出口压力一般在 0.282 MPa，而在22:00～7:00时间段内，压力一般在0.290 MPa，最高在0.294 MPa。

调压器的特性曲见图4。由调压器特性曲线看，随调压器出口流量的增加，而出口压力降低。经数据统计分析发现一般情况下，设定的出口压力和实际的出口压力差值为0.01～0.005 MPa。故我们可将出口压力的设定值根据流量的大小提高0.01～0.005 MPa。

图4 调压器的特性曲线

为了确保供气的平稳性，上游长输公司给我司实行均衡供气。早上8:00根据需要给一流量，用节流阀限流，我站用备供支路进行调峰，到晚上22:00左右根据用气情况及球罐的压力高低再调整一次流量。根据以上情况，我们将备供1支路调压器出口压力调整至0.35 MPa，备供2支路调压器出口压力调整至0.30 MPa将备3支路调压器出口压力调整到 0.295 MPa。在8:00～22:00时间段内用备供1支路供气，22:00后根据下游用气量大小选用备供2支路或备供3支路供气，关键是要确保出站压力不能高于0.30 MPa。

安全性分析：虽然备供支路调压器有时出口压力设定0.35 MPa，但他们和主供支路的出口都汇集到集气罐三上，主供支路调压器出口压力设定为0.295 MPa，主供备供支路都有安全切断阀。如果备供支路出口压力高于0.295 MPa，当集气罐三上的压力达到0.295 MPa时，这时主供支路调压器的安全切断阀将主动切断，故集气罐三的压力不会超过0.295 MPa。

经过几天的试运行，储配站出口压力一般在0.290 MPa左右，最高0.294 MPa，最低0.284 MPa，加气站的排气量在680～720 m3/h。2009年12月1日出口压力曲线见图5。

图5 2009年12月1日压力曲线

该方案要注意观察下游用气量的大小，什么时间转换备供支路要根据下游用气量确定，而不是由时间确定，我们实际运行的情况基本都是在晚上22:00点左右转换。

该方案要求现场值班人员要有高度的责任心，要严密注意观察下游用气情况和出站压力的高低及变化趋势，对运行情况要了然于胸才能做到心中有数，及时快速做出反应，保证供气的安全。我司输气班实行三班倒上班制，每班有两人，24 h不间断监控，一旦运行异常，立即切断备供支路，保证出站压力不高于0.30 MPa。

该方案要定期对调压器出口压力进行检测和调试。

该方案经过3个月的试运行，情况良好。说明在提高人员素质和加强运行管理的情况下是可行的，达到了我们预期的目的。

3 供气经济性分析

经过两次调压器出口压力改进后，加气站的排气量比较见表2。

表2 加气站的排气量比较

每个加气站排气量增加100 m3/h，按7个加气站计算，7×100=700 m3/h，相当于增加了一个加气站的产能。现在在市区投资建设一座 CNG加气站需花费1 000万元左右，一座加气站配备人员按10人计算，每年就人力成本36万，加上运行成本，每年相当节省成本80到100万元。在公司不投入一分钱的情况下，提高了加气站的经济效益，达到了我们的目的。

Improve the Capacity of Storage and Distribution Plant Economical Gas Supply

Baoji China City Gas Development Co., Ltd. Wang Peng Cheng Xibing

The article emphatically analyzes stable regulator outlet pressure to improve the economic benefits of gas-refilling stations.

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