某分输支线管道工程不同管径调峰储气能力的计算

刘伟 郝瑞梅

(1．华港燃气集团有限公司，河北任丘062552；2．中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘062552)

某分输支线管道工程不同管径调峰储气能力的计算

刘伟1郝瑞梅2

(1．华港燃气集团有限公司，河北任丘062552；2．中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘062552)

分输支线管道工程，一般由城市燃气运营商建设或运行，可充分利用其管径及压力起到调峰储气的作用。通过对不同管径、压力的管道计算表明,对储气调峰能力影响最大的为压力，其次为管径。建议在满足安全及规划的前提下，尽量提高管道的设计压力，以充分的利用管道的压力能。

分输支线;调峰;储气;不均匀系数

1 调峰的产生

该分输支线管道的上游管道为西气东输冀宁联络线，该线属于中石油管理，而本项目属于城市燃气运营范围，按照一般的供气职责划分，上游考虑季节调峰，城市燃气运营商考虑日、小时调峰[1]。

上游的供气方式为：在不同季节日、小时均匀供气。分输站出站流量恒定（3.28×104m3/h），但出站压力随着用户的不均匀用气不断变化，但要求最高压力不能超过4.0 MPa。

下游日、小时用气不均匀，因此需要建设一定的储气设施，以满足用气低谷、高峰时的输气需求。本文主要分析是否可充分利用分输支线管道满足用户的调峰需求。

2 需要的调峰气量

因无日不均匀系数，因此不测算日调峰气量。

24小时用气量及不均匀系数见表1、图1。

按照上表计算，则在一天内该项目需要的调峰气量为：19.62×104m3/d。

24小时实时用气量见图1。

图1 某分输支线用户24小时用气量

表1 某分输支线用户24小时用气量

3 不同管径的计算

计算时，按照管径从小到大、同时匹配不同的压力等级。采用英国ESI公司的输气管网瞬态模拟软件PIPELINE STUDIO 3.5版对各工况进行模拟。

（1）方案1：选取管径为Φ219.1（起点流量恒定，终点分输站出站流量恒定（3.28×104m3/h），出站压力不超过4MPa）：

从图2、图3可以看出，由于受到出站压力的限制，软件自动更改了分输站的分输流量和用户的小时不均匀性，实际上为目前城镇燃气运行单位经常采取的手段，即在冬季储运设施不满足调峰的情况下，要求工业用户限时生产，缩小峰值。

（3）钻井液处理剂加量的数字化。对每种药品的性能及配伍性进行深入研究，实现每个井段加入量的数字化。避免处理剂不配伍，反复加入处理剂等问题的出现，节省成本，降低劳动强度。

（2）方案2：管径为Φ219.1（起点流量恒定，终点分输站出站流量恒定（3.28×104m3/h），但出站压力随着用户的不均匀用气不断变化）。

图2 方案1起点、终点流量变化图

图3 方案1起点、终点压力变化图

图4 方案2起点、终点流量变化图

图5 方案2起点、终点压力变化图

由图5可以看出，要满足调峰的要求，在选取Φ219.1管径时，出站压力需达到约19.9MPa，远远超出了管道的设计压力，方案不可行。因此需要继续放大管径。

3）方案3：管径为Φ406.4，设计压力为6.3MPa。

图6 方案3起点、终点流量变化图

图7 方案3起点、终点压力变化图

图8 方案4起点、终点流量变化图

图9 方案4起点、终点压力变化图

由图6看出，在管径选择Φ406.4、设计压力6.3MPa时，管道分输流量不能实现均衡供气，有较小波动。仍然不能完全满足调峰储气的要求。因此继续加大管径。

4）方案4：管径为Φ457，设计压力为6.3MPa。

从图8、图9可以看出，设计压力提高至6.3MPa，管径Φ457可满足调峰的需求。

为进行方案对比，选取管径提高、压力降低进行对比。管径提高至Φ610、压力降为4MPa进行对比。

5）方案5：管径为Φ610，设计压力为4MPa。

图10 方案5起点、终点流量变化图

图11 方案5起点、终点压力变化图

从上图可以看出，当管径达到Φ610、设计压力降为4MPa时，供气量、用气量、压力均满足分输站和用户的要求。

4 方案对比

通过方案1和方案2的对比可以看出，在管径较小的情况下，若考虑满足调峰储气的要求，压力会急剧上升。

方案4和方案5的线路投资对比如下：

方案4（Φ457、6．3MPa、20．98km）方案5（Φ610、4MPa、20．98km）耗钢量（t）1469．02投资（万元）2622．5 2214．64 3568．3

方案4明显投资较低，但设计压力超过了上游给定的最高分输压力。

5 结语

调峰设施的建设：因单独征地建设高压球罐费用较高，因此城镇燃气建议考虑利用分输站～门站段管道进行储气，门站后中低压管道由于压力较低，储存能力较小。

从上文可以看出，管道的储气能力最敏感的因素为压力，其次为水容积。在该项目中，在设计压力4MPa时，管径必须达到Φ610才能勉强满足小时调峰的需要，若将设计压力提高至6.3MPa，则管径降低Φ457时基本满足该项目小时调峰需要。冀宁联络线设计压力10MPa，分输站的分输压力完全具备提高的可行性，因此充分利用上游管道的高压能量，尽可能多地为下游城市提供调峰用气，会大大减少下游城市调峰设施的投资[2]。

根据相关文献[3]，气源压力为1.6MPa时，选用高压球罐储气比较经济；气源压力为1.6～3.5MPa时，应进行高压管网和球罐储气比较；气源压力大于3.5MPa时，应选高压管网储气调峰。

[1] 城镇燃气设计规范GB50028-2006[S].

[2] 吴创明.城市天然气输配方案的选择[J].煤气与热力，2004,5(24-5).

[3] 王学军,林敬民,沈永良.管道储气调峰的投资与经济分析[J].煤气与热力，2003,23（4）225-227.