北京市规划天然气气源互换性分析

“十二五”期间,北京市将形成6大天然气气源供应体系。但因其天然气组分及燃烧特性差异较大,不同气源同时进入城市管网前须考虑其互换性问题。采用美国A．G．A指数判定法,对北京市规划天然气气源的互换性进行计算。结果表明,陕甘宁天然气与唐山到港LNG2互换性较差。提出了解决燃气互换性差的4种方法,其中天然气热值标准化法、燃具适应性研究法比较可行,而不同热值天然气混配法及建设两套热值不同的输配管网法由于受到诸多因素限制不可行。     

天然气掺混氢气在家用燃气具上燃烧的安全性及排放性能测试与评价

面对日益严峻的能源短缺和环境恶化问题,氢能作为绿色、高效且具有可持续性的柔性二次能源被广泛关注和研究。借鉴欧洲的电转气技术(power to gas),将可再生能源电解制成氢气后,以一定比例掺入到天然气管网中供给居民使用,被认为是改善城镇燃气质量与烟气排放的有效途径之一。因此,基于互换性理论分析了掺氢天然气作为家用燃气具燃料的掺氢比例,并基于12T基准天然气测试与验证了掺氢天然气在家用燃气具上燃烧的安全性能与排放性能。研究结果表明:①掺氢比例体积分数不应高于20%;②掺氢天然气在家用燃气具中燃烧的点火率、火焰稳定性与烟气排放性能全部合格,未发现安全性问题;③家用燃气具的烟气排放指标满足标准要求,并且随着氢气的体积分数增加,烟气中CO与NO_x排放量有所降低。     

多气源天然气的互换性问题

随着天然气越来越多地应用于城市燃气系统,许多城市都将出现多种气源并存的格局。为此,介绍了多气源天然气互换性问题的由来及其可能产生的影响、常见的互换性判定方法和技术路线;追溯了LNG热值较高的历史原因;总结了国外天然气互换性问题的具体解决办法;分析了我国多气源天然气互换性研究的现状。最后提出了借鉴国外经验合理解决我国目前多气源天然气互换性问题的对策：加快确立相关行业标准,因地制宜地设定“适应多气源燃具的天然气设计基准参数”,并据此合理引进气源,合理划分区域,按用户分类供气;同时应对燃具制造商提出“适应多气源燃具的设计要求”,对未来入市的燃具提出明确要求。据此对现有天然气利用设备进行改造或调整,以顺利解决天然气互换性问题。     

煤制天然气进入城市燃气领域可行性研究

面对我国城市天然气需求缺口的不断增大,煤制天然气（SNG）的产量逐年增加的现状,将煤制天然气作为补充气源供应城市燃气系统成为行业关注的焦点。而煤制天然气能否在民用燃气具上直接使用,成为煤制天然气应用过程中最为关键的步骤。从国内煤制天然气产品质量出发,参照国外煤制天然气产品质量波动,研究给出了国内生产的煤制天然气气质组分的波动范围。以此为基础,对比气质的波动范围与现行天然气相关标准的一致性,评价煤制天然气气质的适应性;对比煤制天然气与现有天然气在燃气灶具、热水器与采暖两用炉的安全性、热工性能和极端压力工况下燃具排放性能等指标,评价燃具对煤制天然气的适应性。研究结果表明,煤制天然气产品满足天然气行业现行相关质量标准的要求和燃气可互换的规定,所有燃具在煤制天然气气氛下,燃烧性能稳定、热工性能和烟气排放良好,给定的煤制天然气能够适应燃气具的使用要求,在民用燃气应用领域可以作为直接替代常规天然气的气源使用。     

天然气与人工煤气的快速经济置换

针对传统燃气置换方法存在的弊端，提出了广东省广州市天然气置换中有别于常规方式的新思路--城市燃气分步置换技术。以美国燃气协会(A.G.A)提出的脱火互换指数、回火互换指数和黄焰互换指数的互换性判断准则作为理论依据，并辅以燃具实际燃烧性能测试，研究出了能同时适配人工煤气燃具和天然气燃具稳定燃烧的过渡气源组成及燃烧特性参数；提出了先用过渡气置换现有油制气，再用天然气与过渡气进行置换的二次置换技术思路。通过二次置换的方式可实现天然气与现有城市燃气的平稳互换，弥补了常规的分区域逐步置换方式的不足，圆满地解决了置换难题，达到了节省转换费用、缩短转换时间、消除安全隐患的目的，提高了经济、环保和社会效益。     

天然气管道输送混氢天然气的可行性

将氢以一定比例掺入天然气作为家用燃料使用,被认为是减少温室气体排放的途径之一,而利用现有发达的天然气管网输送混氢天然气(HCNG)至终端用户则被视为可行的方法 ;但由于氢气与天然气在物理化学性质方面存在着差异,HCNG有可能对燃气终端用户以及管道输送工况造成较大的影响。鉴于我国目前尚未出台HCNG作为燃料及其输送的相关标准,为此采用德尔布指数法、韦弗指数法、高沃泊指数与高热值法分别对天然气在不同混氢比下的燃气互换性和燃烧特性进行了评估分析,同时基于HYSYS软件和相似原理建立管道模型,分析了氢气的混入对天然气管道和压缩机运行工况的影响。研究结果表明:①随着混合气体中氢气体积分数的增加,燃具的热负荷下降,燃气的火焰传播速度急剧增大,燃具发生回火的风险增大,并以此确定对于天然气管道供应系统来说混氢天然气的最大混氢体积比不应超过27%;②氢气的混入虽然能提高管道的输气能力,但当管网和压缩机联合运行时其平衡工作点对应的压力和流量都将减小,反而会降低管道的输气能力。结论认为,该成果为天然气管道输送混氢天然气的可行性研究提供了基础数据。     

天然气掺氢比对终端用气设备使用性能的影响

向天然气中掺混氢气会改变其燃烧特性。以中国东部某沿海城市天然气管网典型气质为样本，研究了掺氢比（氢气体积分数）不超过10%时，供应终端的可行性，并开展了火焰稳定性、火焰传播速度及热值测试。结果表明，当样本气掺氢比为10%时，仍满足12T基准天然气华白数和燃烧势燃气互换性要求，对用气设备功率的影响可以忽略；当掺氢比不超过10%时，火焰稳定性、火焰传播速度及热值等波动较小，用气设备可以正常使用掺氢天然气。     

多气源供应格局下的管网供气方案

出于提高天然气气源供应稳定性和降低采购成本的考虑，城市燃气企业通常会同时选取多种气源供应同一管网，构成管输天然气、液化天然气等气源多元化供应格局。由于天然气产地及生产工艺的原因，各气源间组分与燃烧特性参数常常存在差异，应对用户燃气用具类别进行合理确定并寻求供气的合理解决方案。各气源热值不同，直接导致管网内燃具热负荷频繁变化、用户间费用支出不公平等现象，应采取科学、经济的措施，使气源热值相对统一、燃烧特性符合要求。针对多气源供应格局下管网燃具使用存在的问题，提出了增热（值）、降热（值）、管网隔离及多气源调配等管网供气解决方案。     

调压站内天然气热值自平衡技术

由于天然气产地及生产工艺的不同,不同气源的天然气其热值、组分及燃烧特性参数存在着较大差异。传统调压方式并不能调配调压站出站天然气的热值和燃烧特性参数,对于进入调压站的热值较高的天然气,出站后的气源难以完全满足管网要求。为此,提出一种新颖的调压站内天然气热值自平衡技术,对于热值较高的天然气,依靠高压天然气降压过程中“与生俱来”的压力能,通过透平膨胀机膨胀降压,同时驱动压气机生产压缩空气掺混于降压后的天然气中,有效降低天然气的热值,使高热值天然气的燃烧特性参数能满足管网要求,以解决进入天然气管网各气源热值不相同带来的难题。详细介绍了实施该技术的设备构成、原理及工作过程,并对相关系统、实施效果等进行了分析。该技术对采用多种气源供气的城市燃气企业具有现实的指导意义。     

天然气热值调整工艺研究

随着我国天然气管网的互联互通,研究具有不同燃烧特性的天然气的互换性具有重要的现实意义。针对香港某电厂的气源多元化,进行天然气热值调整工艺研究,采用添加LPG来升高热值、添加氮气(或者液氮)、空气等低热气体来降低热值的方法具有可行性。     

空混气作为中国天然气调峰储备气源的必要性和可行性

近年来,中国北方冬季采暖季时常爆发大面积供气紧张,由于我国能源结构中富煤、贫油、少气的资源禀赋,再加上近年“煤改气”项目的大范围落地实施,加剧了天然气供应的紧张形势。为了提高国内天然气供应的保障度,在分析近年频发天然气供气紧张危机成因和目前常见天然气储备方案特点的基础上,提出了气态液化石油气掺混空气（以下简称空混气）作为调峰储备气源的方案,并对其必要性和可行性进行了讨论。研究结果表明：①储气能力不足已成为制约我国天然气产业可持续发展的瓶颈,国内大量进口LNG的做法形成了天然气对外依存度过高的危机;②空混气可作为适合的天然气替代产品和调峰储备气源;③空混气具有建设投入少、维护简单,安全性好、不需要额外的燃气系统、地下管网与调压设施等可与天然气通用、可避免重复投资浪费,点供更加便捷灵活,可以实时启动”等优势和价值。结论认为：①空混气是切实可行的天然气调峰储备气源,管输气用户可以根据自身特点和实际需求,合理考虑选择压缩天然气、液化天然气、空混气或者其组合作为储气气源;②未来能源发展应注重品种、渠道多元化,应从国家能源战略储备安全的角度,最大限度地满足地方燃气调峰储备要求,实现多气源、多气种的融合发展。     

中国天然气供应安全指数构建与建议

中国天然气供应存在的问题主要表现在国内天然气资源基础薄弱、现有天然气储备能力未能满足需求等方面。随着需求量的不断增加,国内天然气供应安全面临极大的挑战。因此,有必要整合天然气供应安全指标,构建出中国天然气供应安全指数(GSSI)。基于已有研究成果和对天然气贸易的主要因素的分析,结果表明:中国天然气供应安全主要受天然气单位产值能耗、天然气进口依存度、国内天然气产量与国内天然气总消费量之比以及地缘政治风险等4个指标影响。同时研究从近10年中国天然气的供应数据可知:2002—2005年国内天然气供过于求,供应安全主要受天然气单位产值能耗的变化影响;2006—2012年间,受用户使用及地缘政治的影响,我国天然气供应安全呈现"U"形波动。鉴于当前我国天然气供应安全风险呈上升趋势,建议从以下3个方面入手提高我国天然气供应安全:①提高天然气使用效率,降低天然气单位产值能耗;②扩大多元化战略,降低天然气进口依存度和地缘政治风险;③增加国内产量,常规与非常规天然气开发相结合。     

中国天然气发展态势及战略预判

北美非常规天然气产量的增长改变了全球供给格局,使天然气供应总体宽松,贸易中心东移。在分析国内外能源发展态势的基础上,结合世界天然气大市场发展态势分析了中国天然气发展的大形势,多方位、多角度研判了中国天然气的发展状况:(1)天然气需求增长强劲,2050年需求量将达到6 500×10~8~7 000×10~8 m~3;(2)2030年天然气产量可能的高、中、低3种峰值情景分别为1 800×10~8 m~3、2 000×10~8 m~3、2 200×10~8 m~3;(3)陆上管道气极限供给能力在1 600×10~8 m~3左右;(4)LNG将成为填补天然气需求量缺口的主要途径;(5)在国产气、管道气峰值基本明确的前提下,未来LNG、储气库气将在我国整个天然气工业产业链中发挥极其重要的作用。进而从中国的基本国情出发,提出了对未来天然气发展战略的初步思考:(1)提速国内油气生产能力、管道输送能力、LNG与储油气库能力等"三个能力"建设;(2)在人工智能和大数据的基础上分析油气供给和消费特征,建立中国油气"安全消费峰值"预警体系;(3)从我国"富煤、贫油、少气"的能源资源国情出发,急速推进煤炭清洁化工业技术和新能源主体工业技术的提前突破;(4)把握国内外能源发展形势,全方位战略布局国家能源安全格局,加快煤炭、油气和新能源"三足鼎立"新时代的到来。     

一种高效利用焦炉煤气的新工艺

目前我国焦炉煤气的主要用途是作为工业和民用燃料,其中宝贵的氢气资源没能得到合理利用。为此,结合炼焦企业、氢气产品用户与燃气企业各自需求实际,因地制宜地提出了一种高效合理利用焦炉煤气的新工艺：分离提纯焦炉煤气中的氢气组分,以提高其附加值;将剩余的解吸气体等进行调配,生产符合国标要求的代天然气产品供应城市燃气管网,实现低值产品的高值利用。通过对传统焦炉煤气制氢工艺的优化,采取跨行业联合、梯级对口利用模式,使得各种工况条件下,能源价值能够得到最大化利用。该工艺可直接用于工程实际。     

中国气体燃料资源及开发利用前景展望

在经济发展迅猛、能源紧缺、环境恶化等因素的共同驱动下,中国对气体燃料发动机的需求非常紧迫。为此,分析了中国常规天然气、煤层气、垃圾填埋气、页岩气等轻质气体燃料的资源分布、开采及利用状况,认为大量的气体燃料资源储备为中国气体燃料发动机的发展提供了契机。然而,对我国动力行业的发展水平及规模的分析结果表明,目前我国气体燃料发动机的技术水平和制造规模都远远落后于发达国家,缺乏竞争力,满足不了国内市场的需求。进而,对气体燃料的开发利用和气体燃料发动机的发展提出以下建议:1健全煤层气利用设施,推动煤层气产业的发展;2规范市场,优化资源利用比例,提高气体燃料的利用效率;3加快对气体燃料发动机的研究,在中远期能源和动力发展规划中要高度重视我国气体燃料发动机核心关键技术和制造水平的迅速提高;4针对不同的气体燃料,优化气体燃料发动机的性能。     

国内天然气定价方式对LNG进口的影响

目前天然气出厂价、管输费和终端配气系统的定价以国家和地方政府定价为主,而LNG定价主要采取与替代能源挂钩的机制,通过定价公式进行调整。由于LNG定价与国内目前的天然气定价机制存在很大不同,因此国内天然气定价会对LNG进口在资源引进、LNG贸易、天然气计量方式、LNG国内经营模式及国内天然气价格等方面产生影响。通过分析评价这些影响,结合我国国情和世界天然气贸易发展状况,对天然气定价机制进行了研究,以求真正实现天然气的市场化来适应天然气产业的变化,促进我国天然气工业健康、有序、稳定发展。     

Process simulation for revamping of a dehydration gas plant

Natural gas is an important energy source among other sources of fossil fuels. It is usually produced saturated with water vapor under production conditions. The dehydration of natural gas is very important in the gas processing industry to remove water vapor present in the gas stream which may cause hydrate formation at low-temperature conditions that may plug the system. The most common practice to remove water from natural gas streams is to use TEG (triethylene glycol) in the gas dehydration process.This paper focuses on modeling and simulation for revamping a dehydration gas plant named “Akik” existing in Egypt and owned by Khalda Petroleum Company. The plant was almost depreciated, and the company administration decided to revamp it and at the same time perform the necessary modifications in order to cut down the equipment cost and reduce energy consumption. To achieve this target the existing plant configuration was simulated using Aspen HYSIS program. The model has been built according to the actual process flow diagram. The results of this model could be considered as a basis on which a new heat and material balance will be developed for the plant. Three different alternatives were investigated and evaluated to choose the optimum one with respect to the minimum equipment cost, provided keeping the same specifications and quantity of the produced gas.     

��Ȼ������Դ����——�Դ������Ϊ��

??For a full and accurate understanding of the position and role of natural gas in China's energy revolution and providing a decision- making reference for the scientific establishment of natural gas development strategies and the deepening of the energy revolution, this paper analyzed the role of natural gas in guiding the energy revolution in China and points out the main direction of natural gas utilization in the Sichuan–Chongqing gas province which takes the lead in China's natural gas industry. The study provides the following findings. First, with a huge space for development, natural gas will play an important role in China's third energy revolution. Second, natural gas resources are abundant and have a huge potential for development in China. Third, natural gas can be used for a large range of purposes in the Sichuan–Chongqing gas province. In addition to be used as city gas, natural gas can also be used for industrial fuel mainly as a substitute for coal, transportation, distributed energy, peak-shaving power generation, and high-end natural gas chemical raw materials. Some conclusions are made. First, as the cleanest fossil energy and the best fuel, natural gas will play an irreplaceable role in China's third energy revolution in the 21st century. Second, the Sichuan–Chongqing gas province is rich in natural gas, hydropower and other renewable resources. By 2020, it will become the largest gas production province in China, with natural gas production over 550×10⁸ m³. By 2030, driven by the rapid development of shale gas, gas production in the province is expected to exceed 800×10⁸ m³. Third, the Sichuan–Chongqing gas province is likely to become the leader in China's third energy revolution.     

中国天然气利用业务的发展规律与展望

大力发展天然气利用业务是当前和今后较长时期内国内主要石油公司的发展战略。天然气利用与天然气消费是两个不同的概念,不能把天然气消费简单地等同于天然气利用,依据国家现行天然气利用政策的规定,天然气利用领域分为:城市燃气、工业燃料、天然气发电、天然气化工和其他用户五类。在对20世纪90年代初以来中国天然气利用业务发展进行梳理的基础上,采用分类比较分析的研究方法,揭示了天然气利用业务的发展有以下4个规律性特点:1天然气利用业务增速高于天然气供应量增速;2天然气利用业务增速快于天然气管网增速;3国家天然气利用政策对天然气利用结构变化趋势影响有限;4中国天然气利用业务受世界经济形势影响不大。结论认为:至2020年,中国天然气利用量可达4 300×108 m3,以城市燃气为主的天然气利用模式将得以确立,工业燃料用气增长空间有限,化工用气颓势明显但会维持一定的规模,发电用气始终摆脱不掉调峰的地位。