输气管道干线末段储气调峰研究.pdf
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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/第27卷第7期 油 气 储 运输气管道干线末段储气调峰研究商 丽 艳3潘 振 李 清 斌 周 玉 (辽宁石油化工大学环境与生物工程学院) (辽河石油勘探局油田建设工程一公司船舶修造公司)商丽艳 潘 振等:输气管道干线末段储气调峰研究,油气储运,2008 ,27(7) 2730。摘 要 介绍了确定城市天然气调峰量的几种方法,分析了输气管道干线末段储气调峰的原理,结合具体的工程实例,认为输气管道干线末段储气是利用管道本身
2、具有的储气能力,调节平稳 供气和不稳定用气之间的矛盾,是一种便捷灵活的方法。主题词 输气管道 末段储气 调峰 研究一、 前 言随着城市规模的不断扩大,天然气进入城市后, 供气量迅速增加。结合城市的用气规律和上游供气 特点,合理地确定日、 时调节用气量和季节调节用气量及选择储气调峰办法和设施非常必要。 城市燃气用量是不断变化的,特别是民用和商 业性的公共建筑用气量,每月、 每日、 每时都在变化, 高峰低谷差悬殊。但气源的供应不可能完全按照城 市用气时的变化同步调节。为保证用户连续供气, 解决气源供气和城市用气的平衡问题,首先应确定合理的调峰气量1。二、 调峰量的确定1、 日、 时调峰量的确定由于
3、城市居民的生活习惯,商业用户以及一般 工业企业用户的用气规律以周为周期的变化更为明 显,绝大多数居民用户和一般工业用户周一至周五工作,周六和周日休息,商业用户及饮食业周末用气量增加,因此,根据月、 周用气量计算储气系数2 ,3更为合理,储气系数的选择应以全月各周的计算结 果作为参考依据。2、 季节调峰量的确定 季节调峰是指将季节性供大于求时的余气量储存起来,并将该储存量作为补充量,在季节性供小于 求时使用,以达到总的供需平衡。计算年(达到设计 规模时年份)中供大于求的供需月不均匀系数之差 是决定储气系数的主要因数。正确确定季节调峰的 储气系数是重要的,系数过大,会增加储气设施的投资,造成浪费;
4、反之,将失去调峰的意义。季节调峰 是指将季节性供大于求时的余气量储存,在季节性 供小于求时使用,以达到全年的供需气平衡。季节 调峰储气容积系数4 ,5计算公式为:A =1 2(ki- kj)100 %式中 A 储气容积系数;ki k 1的月不均匀系数;kj k 1的月不均匀系数。可参照同类城市月不均匀系数值,并结合本地2, 陈保东:埋地热输含蜡原油管道在线修复时站间温降的计算,油 气储运,2006,25(9)。 3, 吴 明:用数值方法计算管道总传热系数的数学模型及程序系 统,管道技术与设备,1999(1)。 4, 潭浩强:C语言设计,清华大学出版社(北京) ,1999。5, 杨莜蘅:输油管道
5、设计与管理,石油大学出版社(山东) ,1996。6, 李传宪:非牛顿原油的管道摩阻特性,油气储运,1997,16(5)。(收稿日期:2007206226)编辑:孟凡强3113001,辽宁抚顺市望花区丹东路西段1号;电话:13591552636。72 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/区的发展和用气特点,预测本地区最大年份的月不 均匀系数(见表1)。3、 事故调峰 天然气由上游向下游供气时,因管道、 设备损坏以及无法抗拒的因素而引起的非正常停气,都将直
6、接影响下游的供气可靠性,因此,必须考虑气源的事 故调峰。届时需要调整市内的供气系统,减少发电 厂等大用户的供气量,以渡过事故期。表1 我国部分城市的月不均匀系数月份部分城市的月不均匀系数北京哈尔滨张家口上海南京深圳福建省11.0681.1001.2001.0601.0700.7891.12020.9481.0301.0501.4001.2000.8271.00030.9481.0201.0201.2191.1701.0490.98040.9720.9700.9600.9901.0700.9530.96051.0440.9500.9400.9950.9800.9170.95060.9480.94
7、00.9200.8600.9000.8780.94070.9000.9300.9100.9100.8800.9280.92080.9240.9400.9200.8900.9251.0020.90090.9960.9700.9500.8500.9500.9430.950101.0321.0201.0100.9400.9601.0640.980111.0501.0501.0400.8800.9001.1121.100121.1701.0801.0800.9900.9701.3211.200三、 管道储气调峰原理及算例图1给出了输气管道末端用气量变化曲线,000700是用气的低谷时段,各小时用气均低
8、于平均小时供气量。此时多余的供气量就储存在管道内,其特征是调峰曲线上升至最大值,系统压力升 高,尤其是末端压力上升至最高。7002100是用气的高峰时段,各小时用气量均高于平均小时供气量。此时不足的供气量就由管道内的气体补 充,其特征是调峰曲线逐渐下降至最小值,系统压力下降,尤其是末端压力下降至最低。21002400又重复了000700的过程,在这个过程中,管道系统压力和流量随着末端用气量的变化而 变化,从而使管道运行处于动态(瞬态)条件下。管道储气调峰技术应用的关键在于采用的分析方法6。1、 静态近似法静态近似法7是比较原始的分析方法。假设在储气高峰点时首站压力最高,在低谷点时末端压力最低(
9、见图1中的a、b两点)。图1中a、b两点的用气量等于干线的供气量,也即管段末段起点的流量, 从b点开始,供气量多于用气量,多余的气体积存于末段,末端的压力也开始上升。从a点开始,储气结束,用气量开始多于供气量,逐步从末段中取出气体以弥补不足,所以在a点,末段起点和终点的平均压力都为最高值,即Pmean , min和Pmean , max,随后,伴随着从末段取出气体以弥补不足,压力逐步降低。将a点时管道内的天然气容量减去b点时管道内的天然气容量,即为输气管道的储气量,其计算公式5为:Vs=Vmax-Vmin=D2T0L 4T ZPmean , max-Pmean , min p0式中 Pmean
10、 , min 输气管末段储气开始时的平均压力,Pa ;Pmean , max 输气管末段储气结束时的平均压力,Pa ;Vs 输气管末段的储气量,m3;Vmax 输气管末段储气开始时的存气量,m3;Vmin 输气管末段储气开始时的存气量,m3;L 输气管末段的长度,m ;p0 工 程 标 准 状 况 下 的 压 力,p= 101 325 Pa ;T 工程状况下的温度,K;T0 工程标准状况下的温度,K;82油 气 储 运 2008年 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
11、 http:/D 输气管道的直径,m ;Z 工程状况下的压缩因子。 由于天然气具有可压缩性,管道首端运行参数 随末端运行参数的变化而呈现滞后现象。末端压力 最高(a点)时,首端压力并不是最高;末端压力最低(b点)时,首端压力并不是最低。因此.按静态近似 计算的管道储气量有一定的误差,比实际储气量约 低10 %15 %。图1 用气量变化曲线和调峰工作曲线2、 瞬态分析法 瞬态分析法8 ,9是将输气管道的动态运行过程用数学物理的方法进行精确描述,并通过计算机实 现。这种方法可以分析各个时刻指气管道沿线的压 力和流量变化规律,校核管道储气能力。这些软件 编制的根据是气体运动方程、 连续方程和气体状态
12、 方程,并根据管道具体结构及运行条件,辅以相应的边界条件和初始条件进行联合求解。首末端边界条 件除了给出流量条件外,通常还需给出首末端的最 高压力和最低压力。 设管道末端平均供气量为Qg,末端用气量为Qy(t) ,储气调峰曲线为Qs( t)。根据管道储气调峰原理得到:Qs(t) =t0Qg- Qy(t) dt在进行瞬态分析时,将周期T划分为N个有限 的时刻,每一时刻( i)的理论储气调峰曲线又可 写为:Qs(i) =ij =0Qg- Qy( j) tj= 0i , i= 0N式中 t 时间间隔。静态近似法的计算精度不高,而瞬态分析法结合现代计算机技术,使得计算精度大大高于静态近 似法的计算精度
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- 关 键 词:
- 输气管道 干线 末段 储气调峰 研究
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