城市高压管道储气能力分析

卢春茂

摘要：城市高压输气管道是长距离输气管线末端的延伸，它具有输气和储气的双重功能，在其内部流动的气体由于受到末端用户用气规律的变化呈现出不稳定的流动状态。本文分析了城市高压管道储气能力的准动态算方法，对高压管道内的不稳定工况进行了模拟计算分析比较，并探索了给定调峰比例的情况下，城市天然气高压外环网设计模型的优化。

关键词：城市高压管道；储气能力；准动态分析

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）06-153-01

前言

长距离输气管线工程的建设是推动我国天然气下游市场蓬勃发展的主要因素，天然气是城市生活及生产的主要能源供应，它的消费总量在不断的持续攀升，城市内部供需矛盾也因此而不断加。大城市高压输气管道是长距离输气管线末端的延伸，它具有输气和储气的双重功能，在其内部流动的氣体由于受到末端用户用气规律的变化呈现出不稳定的流动状态。目前，我国多个城市周边均敷设了长输管线，并且通过管线供气来为城市提供主要气源。因此，要合理优化配置资源，利用上游供气压力和城市高压管道首末压差，来使城市高压管道承担部分储气功能。

1.城镇天然气储气调峰概况

在城市中，不同用户的用气情况是随月、日、时而呈不均匀变化的，而城市燃气供应的气源供气流量变化则不太明显，这就使燃气产生了均匀供气与不均匀用气的矛盾，为了使这个矛盾得到有效解决，就必须通过合适的方法让燃气输配系统供需达到平衡状态，储气调峰技术是城市燃气采用的处理供需平衡的一种主要方法，它通过建设具有一定容积的相应数量的储气设施来调节用气平衡，在用气处于低峰时，储存起多余的气体，在用气处于高峰时，用释放气体的方式来补充管网中所需的不足气体，通过这种方式可以有效保证下游各类燃气用户有足够流量和正常压力的燃气。为适应用气量的实时变化、保证下游用户用气量，就要预测好储气量，也就是确定好调峰量。常用的储气调峰主要有：以高低压球罐、液化天然气和高压管束储气调峰为代表的短期调峰和以地下储气库和上游气田调峰为主的长期调峰。这些液态、气态或是地上、地下的调峰技术都遵循了在用气低峰时储存管内多余气体，而在用气高峰时向管内补充所需气体的基本原理，它们都保证了下游用户的用气量需求和用气设备前的压力要求。

2.高压燃气管道储气能力计算

城市高压输气管道即输气管线末端是指最后一个压缩机站与城市配气站之间的管段，它的起点流量是不变的，而终点流量却是随时变化的，而且该管段作为长输管线末端的延伸压力较高，了解和掌握天然气负荷的变化规律可以有效解决城镇天然气供需矛盾，用户的类型及各类用户在总用气负荷中所占的比例是决定城市燃气负荷的变化规律的主要因素，通常我们采用不均匀系数法和预测法两种方法来推测需用工况的变化规律，城镇高压管道一般根据下游城市日常用气负荷的波动情况来进行城市负荷储气能力调节，目前高压燃气管道的储气技术方法主要有稳态流动方法和不稳定流动方法，稳态流动储气量的计算方法比较保守，它一般是通过假定设置管道的储气高峰和低谷点，来计算管道的平均最高压力和平均最低压力。非稳态流动储气量的计算是以非稳态流动工况水力计算为基础的，由于管内燃气的非稳态流动，使得燃气的密度、压力和流量都产生了一定的变化，这就需要运用非稳态方法来进行计算。非稳态计算方法将管内气体流动看作非稳定流动，由于气体具有波动陛，所以采用准动态计算法，这是一种通过每个小时的稳态计算来近似替代不稳定计算的方法，这样基本可以精准的计算出不稳定流动的气体的压力。

3.用于储气调峰的天然气管网优化设计

城市管道天然气的稳定供应是保证工业厂区的正常生产和居民正常生活的重要因素，由于城市用气市场需求的增长过快，以及月、日、小时用气量的不均匀性。天然气调峰矛盾日益突出，为了使这个矛盾得到有效解决，就必须设计合理有效的储气调峰方案，通过合适的方法让燃气输配系统供需达到平衡状态。在确定城市输配系统的同时，要结合城市实际情况，充分利用城市输配系统中的高压管道，根据调峰要求，优化高压管道工艺参数，使其满足储气调峰要求的同时达到金属耗量最小。高压干线输气管道的气体流态处于阻力平方区，因此管道输气量一般以威莫斯公式来计算，通过计算可知：管道输气起点与终点的压力比s=2时，金属耗量最小。这种方法仅适用于短距离、无压缩机站的输气管道，对于沿线有压缩机站的输气管道则不适用。输配系统整体方案是由系统中有无高压管道来制定的，对于系统中需要多点供气的可以利用高压管道对多座高中压调压设施进行高压输气：高等级压力输气则适用于分片区域供气。在优化输配系统方案的同时，还可以通过减少中压或次高压管道以及按期检查和运行维护费用的投资、尽量少建设其他储气设施和增设高中压或高次高压调压站的方式来对城市高压管道管网进行优化。

4.结束语

城市高压输气管道是长距离输气管线末端的延伸，它具有输气和储气的双重功能，在其内部流动的气体由于受到末端用户用气规律的变化呈现出不稳定的流动状态。要合理优化配置资源，利用上游供气压力和城市高压管道首末压差，来使城市高压管道承担部分储气功能。