管道儲(chǔ)氣簡(jiǎn)介

正文

當(dāng)管道始端的輸入量不變，而終端的輸出量隨負(fù)荷而變化時(shí)，管道內(nèi)燃?xì)獾膲毫σ蚕鄳?yīng)發(fā)生變化，容納在管道內(nèi)的燃?xì)饬恳嚯S之增減，從而可用以平衡晝夜用氣的不均勻性。為了增加管道的儲(chǔ)氣能力，設(shè)計(jì)時(shí)可視需要提高始端壓力或適當(dāng)放大管道的直徑，甚至敷設(shè)雙線。這種儲(chǔ)氣方式充分利用了高壓管道的輸氣、儲(chǔ)氣兼?zhèn)涔δ?，其單位?chǔ)氣量的投資低于地上儲(chǔ)氣罐。

由于管道終端不能低于一定的壓力，管道內(nèi)容納的氣體不能全部用來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，可用以調(diào)節(jié)負(fù)荷的那部分燃?xì)饬糠Q有效儲(chǔ)氣量。有效儲(chǔ)氣量V可用下式估算：

V=Vp(ph/Zh-p1/Z1)/p0

式中Vp為管道的幾何容積;ph為一晝夜中輸出端壓力最高時(shí)管道的平均壓力；p1為一晝夜中輸出端壓力最低時(shí)管道的平均壓力;Zh為壓力ph時(shí)的壓縮系數(shù)；Z1為壓力p1時(shí)的壓縮系數(shù)；p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。管道的平均壓力p可按穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)估算，采用下式：

p=2(p婤-p婦)/3(p娝-p娤)

式中p1、p2分別為管道始端和終端壓力。

高壓輸氣管道中，氣體的流動(dòng)是不穩(wěn)定的，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間而變化。因此，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，還需要做不穩(wěn)定流動(dòng)的詳細(xì)計(jì)算，以校核其運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，使之既能確保終點(diǎn)最低工作壓力，又能儲(chǔ)存必要的氣量。

另一種管道儲(chǔ)氣方式，是在用氣點(diǎn)附近埋設(shè)一組或幾組平行管束。這些管束不承擔(dān)輸氣任務(wù)，專作儲(chǔ)氣用，實(shí)際上是將地上高壓儲(chǔ)氣罐改以管道形式埋于地下，故稱管式儲(chǔ)氣罐。2100433B

儲(chǔ)氣庫(kù)為實(shí)現(xiàn)均衡輸氣、提高輸氣管道利用率和保證安全供氣而建立的作業(yè)站。為確保管道經(jīng)常處于高效率輸量下運(yùn)行，當(dāng)管道發(fā)生事故時(shí)仍能連續(xù)向用戶供氣，在城市配氣站或大工業(yè)用戶附近建造儲(chǔ)氣庫(kù)。它能在用氣負(fù)荷低峰時(shí)儲(chǔ)存多余的天然氣，在用氣負(fù)荷高峰時(shí)補(bǔ)充管道來(lái)氣量的不足，并能調(diào)節(jié)因晝夜和季節(jié)用氣量變化而引起的輸氣不均衡。

儲(chǔ)氣庫(kù)有地下儲(chǔ)氣庫(kù)、埋地高壓管束儲(chǔ)氣庫(kù)等。地下儲(chǔ)氣庫(kù)有用枯竭的油、氣田構(gòu)造或含水層和人工鹽巖穴等建成的。地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)投資少、儲(chǔ)氣量大。其中尤以利用枯竭的油、氣田構(gòu)造建造的儲(chǔ)氣庫(kù)最簡(jiǎn)單。埋地高壓管束容量有限，而單位儲(chǔ)量造價(jià)最高。

地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地面設(shè)施分注氣和采氣兩部分。注氣時(shí)，由充氣站的壓氣機(jī)將氣體加壓注入地下儲(chǔ)氣庫(kù)；采氣時(shí)，天然氣從儲(chǔ)氣庫(kù)出口采出，進(jìn)行加熱、脫水后進(jìn)入輸氣管道。 2100433B

利用長(zhǎng)輸管線儲(chǔ)氣可解決高壓容器耗費(fèi)過(guò)大的問(wèn)題，輸送量大。其主要缺點(diǎn)是，一旦管線遭到破壞，不僅會(huì)喪失輸氣能力，儲(chǔ)氣量也將喪失相當(dāng)大的部分，除非在發(fā)生事故時(shí)能用閥門斷開。因此，對(duì)單一長(zhǎng)輸管線的儲(chǔ)氣量要慎重考慮。但如果一個(gè)地區(qū)有兩條或多條長(zhǎng)輸管線供氣，則每條管線均可用來(lái)儲(chǔ)氣，且可提供更大的差異性和可靠性。

天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)末端是指最后1個(gè)壓氣站與城市門站之間的輸氣管段。末端除了具有輸氣功能以外，還具有較大的儲(chǔ)氣能力，對(duì)于各中間站站間管段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)與終點(diǎn)的流量是相同的，即屬于穩(wěn)定流動(dòng)的工況；但對(duì)于管道末段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)流量也和其他各管段一樣保持不變，但其終點(diǎn)流量卻是變化的，并等同于城市的用氣量。作為管輸天然氣生產(chǎn)調(diào)度人員，必須了解管道儲(chǔ)氣量（管存）與管道末端壓力之間的關(guān)系，這樣可以為提前預(yù)測(cè)氣量作好準(zhǔn)備。筆者擬就管存與末端壓力兩者間的關(guān)系作一分析。

長(zhǎng)輸管道儲(chǔ)氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)末站壓力與管存的關(guān)系

自1995年7月1日開工建設(shè)靖邊—西安首條天然氣長(zhǎng)輸管道以來(lái)，經(jīng)過(guò)近二十多年的建設(shè)發(fā)展歷程，陜西省內(nèi)已經(jīng)基本形成了縱貫陜西南北、橫跨關(guān)中東西兩翼、多點(diǎn)多氣源供氣、部分地段雙管敷設(shè)的省級(jí)天然氣輸送干線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建形成了布局合理、功能較為完備的長(zhǎng)輸管道網(wǎng)絡(luò)體系。而涇河分輸站作為最后1個(gè)壓氣站與下游城市管網(wǎng)之間的中轉(zhuǎn)站，其進(jìn)站壓力與全省管道儲(chǔ)氣量之間關(guān)系密切。

輸氣管道的儲(chǔ)氣量是按照管道平均壓力計(jì)算的，因此為了計(jì)算管道儲(chǔ)氣能力，就必須知道儲(chǔ)氣開始時(shí)管道氣體的平均壓力和儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)管道的平均壓力。

若已知管道的容積V，在儲(chǔ)氣開始和結(jié)束時(shí)只要求得容積V內(nèi)的氣體在標(biāo)況下的體積V_min和V_max，則兩者之差 V_s=V_max－V_min即為儲(chǔ)氣過(guò)程中管道內(nèi)的儲(chǔ)氣量。p_1min和p_2min為儲(chǔ)氣開始時(shí)管道起、終點(diǎn)壓力最低值，p_1max和 p_2max為儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)管道起、終點(diǎn)壓力的最高值，其中p_2min應(yīng)不低于城市管網(wǎng)要求的最低壓力，p_1max應(yīng)不超過(guò)最后一個(gè)壓氣站最大出口壓力或管道容許的最大壓力。

長(zhǎng)輸管道儲(chǔ)氣輸氣管網(wǎng)末站壓力與管存實(shí)時(shí)關(guān)系

長(zhǎng)期從事天然氣調(diào)度管理工作，對(duì)所管轄長(zhǎng)輸管線及管網(wǎng)沿線場(chǎng)站壓力分布與管存有較清楚的認(rèn)識(shí)，由于涇河分輸站位于靖西長(zhǎng)輸管道末端，其進(jìn)站壓力波動(dòng)情況與長(zhǎng)輸管存大小的關(guān)系較密切，因此所討論涇河分輸站進(jìn)站壓力與管存關(guān)系即為末站壓力與長(zhǎng)輸管網(wǎng)儲(chǔ)氣能力的關(guān)系。

2011年冬季期間及2012年夏季期間全線管存與涇河進(jìn)站壓力基本保持線性關(guān)系，線性擬合度達(dá)到0.9以上，即完全可以用涇河分輸站壓力的變化來(lái)估算管存的變化。由于管存大小與進(jìn)氣量和外輸氣量的關(guān)系密切，而涇河進(jìn)站壓力波動(dòng)情況又與管存大小呈線性關(guān)系，則可進(jìn)一步根據(jù)涇河進(jìn)站壓力變化來(lái)推算出上游進(jìn)氣量和下游外輸氣量的變化情況，以提前預(yù)測(cè)長(zhǎng)輸管存情況。 2100433B