某分输支线管道工程不同管径调峰储气能力的计算

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]。

本工程门站进站压力不能低于1.1MPa, 分输站出站压力不能高于4.0MPa。管道长度为20.98km。除LNG调峰站外, 本工程无其他调峰设施, 所以需考虑由4.0MPa的管道承担一定的调峰作用。

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。

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 STU-DIO 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。

(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) 。

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。

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。

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。

摘要：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。

关键词：分输支线,调峰,储气,不均匀系数

参考文献

[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.