第28卷第4期煤氣與熱力Vol. 28 No.42008年4月GAS & HEATApr.2008燃氣工程建設(shè)與發(fā)展中國城市天然氣轉(zhuǎn)換綜述王啟，高文學(xué)(中國市政工程華北設(shè)計研究院煤 氣設(shè)計研究所，天津300384)摘要:分析了我國城市天然氣的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,闡述了城市燃氣轉(zhuǎn)換的方向及轉(zhuǎn)換工作的基本內(nèi)容和流程?？偨Y(jié)了適合我國國情的天然氣轉(zhuǎn)換經(jīng)驗,提出了天然氣轉(zhuǎn)換時應(yīng)注意的問題。關(guān)鍵詞:城市燃氣; 天然氣轉(zhuǎn)換; 轉(zhuǎn)換方法中圖分類號: TU996文獻標識碼: A文靖 編號: 1000 - 4416(2008)04 -0B54 -05Overview on City Natural Gas Conversion in ChinaWANG Qi，GAO Wen-xueAbstract: The present status and development tendency of city natural gas in China are analyzed,and the direction, basic content and process of city gas conversion are expatiated. The natural gas conver-sion experiences suitable for Chinese situation are summarized, and the problems to which attentionshould be paid in natural gas conversion are put forward.Key words: ceity gas; natural gas conversion; conversion method1天然氣時代的到來我國隨著西氣東輸工程的全面竣工和投入使20世紀50年代以后,一些發(fā)達國家已在開發(fā)用,海上天然氣登陸,川氣東輸,油田伴生氣就近供或進口天然氣,進行人工煤氣或液化石油氣向天然應(yīng),LNG引進，以及俄氣南下等項目的加速建設(shè)和氣的轉(zhuǎn)換。到20世紀80年代轉(zhuǎn)換工作基本結(jié)束，籌備,一幅橫跨大陸東西,連接沿海,縱貫?zāi)媳钡奶旎具M入了使用天然氣的時代。表1是部分國家實然氣框架藍圖已經(jīng)呈現(xiàn)出來,這必然為我國城市燃現(xiàn)天然氣轉(zhuǎn)換時間。氣的發(fā)展提供可靠的保障和難得的機遇。表1部分國家天然氣轉(zhuǎn)換時間1999年我國天然氣產(chǎn)量達234.37 x 10* m'/a,國家實現(xiàn)天然氣轉(zhuǎn)換時間氣源2000年產(chǎn)量達264. 60x 10* m'/a,2001年產(chǎn)量達美國1945年一1958年管道天然氣為主303.02 x10* m'/a, 2002年繼續(xù)高速增長,產(chǎn)量達前蘇聯(lián)1948年一1960年328.14 x10* m'/a 2003年產(chǎn)量約341. 28x 10* m'/英國1964年-1977年前期用LNG后期a,2004年產(chǎn)量達356x 10* m/ao 2005 年產(chǎn)量約用管道天然氣法國1962年- -1982 年LNG與管道天然氣499. 50 x 10* m'/a ,2006年產(chǎn)量達585. 50 x 10*m'/a。德國1960年- -1970 年以管道天然氣為主，截至2005年底,全國天然氣管道總長度約2.8少量LNGx10* km,其中管徑大于426 mm的管道總長度為| 澳大利亞1976年一-1986 年管道天然氣1.7 x 10* km。日本1969年-1998年LNG .未來20年天然氣需求增長速度將明顯超過煤基金項目:“+-五”國家科技支撐計劃課題(2006BAJ03B02)●B54.www. watengaeheat. com王啟,等:中國城市天然氣轉(zhuǎn)換綜迷第28春第4期炭和石油。到2010年，天然氣在能源需求總量中所我國城市燃氣分類的原則和依據(jù)是以燃氣的華占比例將從1998年的2.1%增加到6.0%,到2020白數(shù)為主,兼顧燃氣的燃燒勢,基本體現(xiàn)了同類燃氣年將進-步增至10.0%。屆時天然氣需求量估計的互換性原則。將分別達到938 x 10* m'/a和2 037 x 10* m'/a。我國城市燃氣的分類和技術(shù)要求詳見《城鎮(zhèn)燃2我國城市燃氣的現(xiàn)狀氣分類和基本特性》標準"。我國的天然氣氣源也①城市燃氣分類及氣源的性能參數(shù)非常復(fù)雜,表2是我國各地的天然氣參數(shù)。表2我國各地的天然氣參數(shù)體積分數(shù)/%高熱值低熱值華白數(shù)氣源/(MJ. Y (MJ.(MJ●燃燒勢相對甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷烷氮氣三氧化碳m2)|m2)|m)密度陜甘寧天然氣94.70 0.550.08 | 1.00 0.01 0.00 3.6638.20 34.47 50.26 37.89 0.578塔里木天然氣96.27 1.77 0.300.06 0.08 0.13 1.3940.27 36.36 52.99 | 39.85 I 0.578廣西北海天然氣80.38 12.481.80 0.08 0.11 0.06 5.0943.16 39.21 46.85 32.03 0.849成都天然氣96.15 0.250.01 0.00 0.00[ 0.00 3.5938.47 34.70 50.96 38.42 0.570忠武線輸送天然氣97.00 1.500.50 0.00 0.00 0.001.0040.18 36.27 53.16 | 40.09 0.571東海天然氣88.48 6.680.35 0.00 0.00 I 0.00 4.4940.28 36.40 I 51.58 39.39 0.610青島天然氣96.56 1.34 0.300.20 0.00 1.6039.89 36.68 52.77 39.74 0.742昌邑天然氣98.06 0.220.10.13 0.00 1.4739.47 35.61 52.58 39.56 0.729渤海大然氣83.57 8.08 | 0.084.14 4.13 37.02 | 33.29南海東方1-177.52 1.50 0.29| 0.07 0.03一20.5931.70 28.60 34.20一0. 862天然氣②各種燃氣的比例率為82.2% ,比上年增加了0.7個百分點。當前城建設(shè)部<2005年城市建設(shè)統(tǒng)計公報》顯示:到市燃氣行業(yè)正處在一個大發(fā)展時期,人工煤氣和液2005年末，我國設(shè)市城市共661個,城市人口為化石油氣作為城市燃氣主要氣源的局面,將隨著天35 894x10*人。2005 年，在城市用氣總量中,人工然氣在城市燃氣中的迅速增長發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。煤氣供應(yīng)總量為255.8x 10* m/a,天然氣供應(yīng)總量③各種燃氣的發(fā)展趨勢為210.5x 10* m/a,液化石油氣供應(yīng)總量為1222x10* kg/a。各種燃氣所占比例(按熱量計)大致根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，我國近年來的城市燃氣為:人工煤氣為25% ,液化石油氣為32% ,天然氣為發(fā)展的歷史數(shù)據(jù)表明,天然氣的應(yīng)用增長速度比較43%。城市用氣人口為29 488x10*人，燃氣普及快。近年來的城市燃氣用氣量見表3。衰3我國近年來的城市燃氣用氣 t1995年1996年1997年1998年1999年2000年人工煤氣用氣量/(m’●al)127 x 10*135 x 10*126 x 10*167 x 10*132 x10152 x10*天然氣用氣量(m'●aI .67x10*64x10*66x10*69 x 10*80x 10*82 x10液化石油氣用氣量/(L.a")489 xI0576x 10*579 x10797 x10761 x 10*I054x10.年份2001年2002年2003年_2004年2005年人工煤氣用氣量/(m'a)137 x 10"199x 10*202 x10214x10* 256 x 10*天然氣用氣量/(m'.a")99x10*126 x10142 x10*169x10 210 x 10*液化石油氣用氣量(.a-)982x10 1 136x10*| 1 126x10 I 1 127x10* 1 222 x10*3轉(zhuǎn)換的方向同類之間燃氣的轉(zhuǎn)換。各種轉(zhuǎn)換有不同的技術(shù)要現(xiàn)有城市燃氣氣源是以液化石油氣、人工煤氣、求、工程標準和質(zhì)量控制體系。而目前,轉(zhuǎn)換的可能天然氣為主,鋪以LPG摻混氣、沼氣、生物氣等氣方向就是由上述不同氣源分別轉(zhuǎn)換為10T和12T天源。按照互換性理論進行轉(zhuǎn)換和改造是可行的方向然氣。和途徑。轉(zhuǎn)換既包括同一類的燃氣轉(zhuǎn)換,也包括不一個需要關(guān)注的現(xiàn)象是:經(jīng)過以上轉(zhuǎn)換后的.B 55.第28謄第4期煤氣與熱力www. watergasheat. com10T、12T氣源可能同時在-一個城市存在,它們之間G. A.燃氣互換性判別法、韋弗指數(shù)法，法國德爾布仍存在著能否互換的問題,況且我們的氣源還不能互換性判別法,英國燃氣互換性判別法等不同體系。達到標準的I0T ,12T。如來自不同產(chǎn)地的LNC,與目前,我國采用的是以法國德爾布互換性判別法為管輸天然氣相比,其組成和熱值也有很大差別,C2、基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換理論，以華白數(shù)和燃燒勢兩個主要控制C; .C,的含量不同,與管輸天然氣的互換性問題是指標來進行燃氣互換的定義和分類,即華白數(shù)、燃燒值得我們今后研究的內(nèi)容。勢兩個指標分別相等的原則。對于特殊的氣源需結(jié)4轉(zhuǎn)換的依據(jù)合實際情況進行試驗驗證。4.1資源條件5轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容我國是一個能源較缺乏的國家,燃氣氣源的復(fù)5.1氣源及儲存設(shè) 施的轉(zhuǎn)換雜性決定了轉(zhuǎn)換工作的復(fù)雜性。各個地方的氣源不氣源廠的制氣設(shè)施-一般都要廢除,如有特殊需同,盡量就地取材,就近取氣。即使是同一個地區(qū)或要仍可以保留(例如用作備用調(diào)峰氣源)。氣源廠城市,也要根據(jù)實際情況，選擇多種氣源。例如北的儲氣設(shè)備,可以用來儲存天然氣,由于天然氣的壓京,有陜北天然氣、西氣東輸天然氣、華北油田天然力較高,儲存設(shè)備的利用要考慮經(jīng)濟性和技術(shù)性。氣,同時還要準備進口液化天然氣;天津有陜北天然對于氣源廠的再利用，要著重考慮環(huán)境保護和衛(wèi)生氣、西氣東輸天然氣、大港油田天然氣、渤西海上天5.2輸配系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換等問題。然氣等。有些靠近煤礦的地區(qū)或城市,可經(jīng)過分析論證5.2.1燃氣(管道由于城市燃氣氣源比較復(fù)雜,燃氣管道的管材仍采用人工煤氣;偏遠的較分散的地區(qū),可選用有鑄鐵管、鋼管、塑料管、復(fù)合管等。每種管材在天LPG、CNG或LNG;二甲醚作為一種新的燃料用于城然氣轉(zhuǎn)換時都有不同的要求,特別是管道的接口,例市燃氣的補充;農(nóng)村的沼氣也是近幾年發(fā)展的對象;如鑄鐵管有剛性接口、柔性接口,其密封材料性能不其他生物制氣也在研究開發(fā)之中。同,轉(zhuǎn)換時應(yīng)注意的問題也不同。在某種情況下管4.2 政策依據(jù);道壓力需要升高時,要注意管道的承壓能力。①能源的種類5.2.2輸配設(shè)備能源分為一次能源和二次能源。- -次能源可以①調(diào)壓器:壓力級制不同 ,切斷和放散壓力也進一步分為叮再生能源和非再生能源兩大類?？稍俨煌?。此外,在轉(zhuǎn)換過程中,管道的雜質(zhì)對結(jié)構(gòu)形式生能源包括太陽能、水力、風(fēng)力、生物質(zhì)能、潮汐能的影響需要特別注意,橡膠膜和密封材料是否適應(yīng)等,非冉生能源包括煤炭、石油和天然(等能源。由也要重視。一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品,稱為②閥門及管道附件:閥門及管道附件的轉(zhuǎn)換二次能源，例如電力、蒸汽、人工煤氣汽油、柴油、重也要注意密封材料的問題,防止燃氣泄漏是轉(zhuǎn)換工油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭等。因地制作的重要議題。宜地選擇合適的能源產(chǎn)品，對于城市和地區(qū)的發(fā)展③戶內(nèi)管道:戶內(nèi)管道 有金屬管和非金屬管，和繁榮具有特殊意義。金屬管有鍍鋅鋼管、銅管.不銹鋼管等,非金屬管有②環(huán)保因素鋁塑復(fù)合管、橡膠軟管等。在轉(zhuǎn)換時要注意管材的天然氣屬于清潔能源,燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和老化情況,也要注意接口的密封材料問題。水。大力發(fā)展以天然氣為主的城市燃氣,對于改善④燃氣表:要注意燃氣表所用的材料 ,特別是能源結(jié)構(gòu)、保護環(huán)境具有重要作用。橡膠膜的材質(zhì)是否符合轉(zhuǎn)換的需要。還要考慮燃氣③領(lǐng)導(dǎo)的決策熱值的增高引起燃氣表的量程范圍的變化問題,量發(fā)展適合本地區(qū)情況的燃氣能源,在符合技術(shù)程太大將影響計量精度。性和經(jīng)濟性的前提下,領(lǐng)導(dǎo)的決策至關(guān)重要。5.3燃氣用具及燃燒設(shè)備的轉(zhuǎn)換④理論依據(jù)5.3.1居民用戶的轉(zhuǎn)換目前有不同的燃氣轉(zhuǎn)換理論,主要有美國A.居民用戶的轉(zhuǎn)換工作是整個轉(zhuǎn)換工作的重點和. B56.www. watergasheat. com王啟,等:中園城市天端氣轉(zhuǎn)換綜述第28卷第4期難點:涉及面廣,每家每戶都要參與天然氣的轉(zhuǎn)換表4家用燃氣灶具測試內(nèi)容與要求工作;用戶的認識參差不齊,有一些用戶不愿意配合檢驗項目壓力條件國家標準要求轉(zhuǎn)換工作,給轉(zhuǎn)換工作帶來麻煩;用具的品種型號太從燃氣人口到燃燒器4.2kPa|讕氣量 <0.07 L/h多,在一個城市有數(shù)十種甚至上百種品牌,產(chǎn)品的型氣閥門密I自動控制閥門4.2kPa漏氣量 <0.55 Lh號更是不計其數(shù)，轉(zhuǎn)換時的用具改造難度很大;用戶使用的情況不同,用具的狀況差別較大。性從燃氣人口到火孔1.5倍額定不向外泄漏壓力居民用戶的燃氣用具包括燃氣灶具燃氣熱水點火裝置性能最高壓力、點10次有8次以器燃氣采暖器等。一種燃氣用具可以適應(yīng)-種氣上點燃,不得連續(xù)2質(zhì)的燃氣,當進行轉(zhuǎn)換時,燃氣的燃燒特性發(fā)生改熄火保護開閥時間 最低壓力最低壓力次失效,無爆燃<458變?nèi)季哌\行點在燃燒特性曲線上發(fā)生偏離。在新的氣源條件下運行，需要對燃氣用具進行改造、更換裝置性能閉閥時間最高壓力<608離焰最高壓力無等工作,這是燃氣轉(zhuǎn)換工作的基礎(chǔ)和前提;要組織研火焰穩(wěn)熄火究轉(zhuǎn)換方案,進行經(jīng)濟性比較,選擇合理的轉(zhuǎn)換技術(shù)定性流程;對于不同用具可采用不同的方法;對于改造后燃燒工況火焰均勻性額定壓力火焰分布應(yīng) 均勻回火 |最低壓力的燃具要進行必要的測試，使燃具的基本安全性能黑煙得到保證。①燃氣灶具黃焰電極不應(yīng)經(jīng)常接觸近年來燃氣灶具的價格比較低,對于已使用較煙氣中一氧化碳體積分數(shù)長時間的灶具(每個城市根據(jù)各自情況而定) ,在進(空氣系數(shù)為1時)額定壓力<0.05%行天然氣轉(zhuǎn)換時盡量采取更換的辦法,這樣就不存折算熱流量與額定熱在改造的問題，避免了許多轉(zhuǎn)換后的遺留問題。額定熱流量準確度流量偏差<土10%對于-些價格較高或者-些特殊用戶需 要改造b.家用燃氣快速熱水器的灶具,要按照一定的要求進行改造。一般要求檢執(zhí)行標準為CB 6932- -2001 《家用燃氣快速熱查灶具是否漏氣,其他部件是否完好,在此前提下可水器》。 試驗壓力見該標準有關(guān)條款。測試內(nèi)容與更換火蓋、噴嘴、點火器等。改造完的灶具要按-一定要求見表5[41。的標準進行驗收,確保轉(zhuǎn)換的安全。褒5家用燃氣快速熱水囂測試內(nèi)容與要求②燃氣熱水器燃氣熱水器與灶具具有相同之處,能更換的盡第一道閥門4.2 kPa<0.07 L/h量更換，確保安全。燃氣系統(tǒng)其他閥門4.2 kPa<0.55 L/h對于需要改造的熱水器,要按照一定的要求改氣密性f燃氣進氣口至燃燒器造,一般要求檢查熱水器是否漏氣，其他部件是否完燃氣通路|最高壓力火孔應(yīng)無漏氣現(xiàn)象連續(xù)啟動10次,著火好,確保沒有問題后,方可進行改造。熱水器- -般需要對以下零部件進行改造:燃燒器噴嘴、燃燒器火最高壓力、次數(shù)應(yīng)不少于8次,失最低壓力效點火不應(yīng) 連續(xù)發(fā)生排、點火裝置。要檢查熱交換器是否有堵塞情況，如2次,且無爆燃現(xiàn)象有堵塞應(yīng)及時清理。與灶具不同之處是熱水器改造熄火保護 開閥時間最低壓力≤10g的難度較大,安全風(fēng)險更大。裝置性能閉閥時間 最高壓力≤108火焰狀態(tài)額定壓力火焰應(yīng)清晰均勻③基本測試項目最高壓力火焰應(yīng)不產(chǎn)生黑煙a.燃氣灶具執(zhí)行標準為CB 16410- -1996< 家用燃氣灶具》。燃燒工況火焰穩(wěn)定性最高壓力、不發(fā)生回火、熄火及最低壓力I妨礙使用的離焰現(xiàn)象試驗壓力見該標準有關(guān)條款。測試內(nèi)容與要求見表正常使用時電極與熱交4[23)。接觸黃焰|最高壓力換器部位不得接觸黃焰●B57. .第28謄第4期煤氣與熱力www. watergasheat. com續(xù)表5④開展大規(guī)模的宣傳工作檢驗項目壓力條件國家標準要求充分發(fā)揮報社、電臺、電視臺、居民社區(qū)、物業(yè)管煙氣中一氧化碳體煙道式和強排式、無1理公司的積極作用,采用多種形式廣泛進行宣傳,使風(fēng)狀態(tài):≤0.06%積分數(shù)(空氣額定壓力強制平衡式、無風(fēng)狀廣大市民和工業(yè)、商業(yè)用戶理解、支持天然氣轉(zhuǎn)換工系數(shù)為1時)態(tài):≤0. 10%作;掌握天然氣的正確使用方法;了解哪些燃具可以煙道堵塞時煙氣中改造后繼續(xù)使用,哪些燃具不可以改造后繼續(xù)使用，一氧化碳體積分數(shù)額定壓力|煙道式: <0.06%哪些燃具必須強制淘汰;知道戶內(nèi)有哪些用氣隱患，(空氣系數(shù)為1時)折算熱負荷與額定熱應(yīng)如何正確處理;理解轉(zhuǎn)換工作的必要性和重要性，熱負荷準確度額定壓力負荷偏差≤10%知曉如何做好配合工作,以形成良好的社會氛圍,確熱水產(chǎn)事不小于額定產(chǎn)熱水能保安全平穩(wěn)完成天然氣的轉(zhuǎn)換工作。力的90%對于以上指標，各個城市可以根據(jù)自己的實際⑤分期、分批、分區(qū)實施轉(zhuǎn)換情況制定具體的標準，并且應(yīng)得到地方標準管理部天然氣轉(zhuǎn)換工作是一項龐大的系統(tǒng)工程,需要的人力、物力巨大,合理地分期、分批、分區(qū)實施,對門的認可備案,以取得合法性。確保天然氣轉(zhuǎn)換工作的順利進行至關(guān)重要。5.3.2工業(yè)及商業(yè)用戶的轉(zhuǎn)換相對于居民用戶,工業(yè)和商業(yè)用戶的轉(zhuǎn)換要簡⑥對轉(zhuǎn)換效 果進行檢驗分析和評價單一些,用戶一般比較配合,而且涉及的范圍相對較目前在國內(nèi)，天然氣的轉(zhuǎn)換工作正在大規(guī)模地小。需要有一支專門的工作人員隊伍來完成。進行之中,有很多城市已經(jīng)完成。根據(jù)已完成天然對于改造后的用具同樣要按照相應(yīng)的標準進行氣轉(zhuǎn)換的城市的實際效果調(diào)查,從總體來看比較成測試,商業(yè)用戶灶具執(zhí)行以下標準:《中餐燃氣炒菜功。但存在的問題也不少,缺少具體的檢驗和評價灶》(CJ/T 28- 2003)、 《炊用燃氣大鍋灶》(CJ/T標準，使許多向題無法顯現(xiàn)。3030- -1995) 《燃氣蒸箱》(CJ/T 187- -2003),或者⑦轉(zhuǎn)換后的運行管理和安全監(jiān)督天然氣轉(zhuǎn)換后,燃氣的性質(zhì)有較大的變化,在短參照有關(guān)的企業(yè)標準。對于工業(yè)爐窯要按照其工藝要求或產(chǎn)品說明書時間內(nèi),很多問題可能無法發(fā)現(xiàn)，但經(jīng)過較長時間的所規(guī)定的技術(shù)參數(shù)進行檢測。運行后會逐步暴露出來，因此轉(zhuǎn)換后的運行管理和6轉(zhuǎn)換的流程安全監(jiān)督是非常重要的工作。①前期準備值得強調(diào)的是,在整個天然氣轉(zhuǎn)換工作中,要得在天然氣到來之前,要對即將進行的天然氣轉(zhuǎn)到政府的支持,使其成為政府造福于民的工程。實換工作做好思想上、政策上、經(jīng)費上的準備。踐證明,哪個城市政府支持力度大,哪個城市轉(zhuǎn)換順②轉(zhuǎn)換的可行性研究利。對現(xiàn)有設(shè)施進行調(diào)查摸底,提前組織專門力量到每個用戶家中進行安全檢查,以消除用氣隱患,整參考文獻:改違章,更新老舊閥門和老化的軟管,規(guī)范安裝熱水[1] GB/T 13611- -2006 ,城鎮(zhèn)燃氣分類和基本特性[S].器的煙道,同時收集用戶的燃具品牌、型號等信息，[2] GB 16410- -1996 ,家用燃氣灶具[S]. .宣傳天然氣轉(zhuǎn)換知識、需要用戶配合的有關(guān)要求安[3] GB/T 16411- 1996, 家用燃氣用具的通用試驗方法全注意事項等,提高用戶的安全意識,使用戶掌握正[4] GB 6932- 2001,家用燃氣快速熱水器[S].確的使用方法。③制定轉(zhuǎn)換方案作者簡介:王啟(1959- ), 男，陜西禮泉人， 教授級高級工程師，學(xué)士， 從事城市燃氣燃每個城市在制定轉(zhuǎn)換方案時，可以參照其他城燒與應(yīng)用技術(shù)的研究與開發(fā)工作。市的經(jīng)驗,吸取其教訓(xùn),結(jié)合自己的實際情況制定合電話:(022)83711026理的改造方案,對制定的改造方案要進行充分的論E - mail:wangqi@ chinagas. com. cn證,確保其在政策、技術(shù)、經(jīng)濟等方面的可操作性。收稿日期:2007 -06-05;修回日期:2007-07 -04●B58.