LPG在城市燃气供应中作为应急战略储备资源的探讨_工程实践

摘要

摘要：分别从瓶装LPG和LPG空混气的角度分析LPG城市燃气应急战略储备的可能性，并且对LPG的储备量和储备模式进行了探讨。最后以宁波为例探讨LPG城市燃气应急战略储备。关键词：LPG

摘要：分别从瓶装LPG和LPG空混气的角度分析LPG城市燃气应急战略储备的可能性，并且对LPG的储备量和储备模式进行了探讨。最后以宁波为例探讨LPG城市燃气应急战略储备。

关键词：LPG；应急战略储备

Investigate LPG as a strategic reserve of resources of emergency in the gas supply of the city

Sun Hai-rong，Hu Shao-qi

(Ningbo XingGuang Gas Group Company，Ningbo，Zhejiang，315010)

Abstract：From possibility of emergency strategic reserves in the gas supply of the city point of view，analyze LPG of cylinders and mixing of LPG and air And reserves and reserve models are investigated. Taking the example of Ningbo，LPG as emergency strategic reserves in the gas supply are investigated in the end.

Keywords：LPG；emergency strategic reserves

1. 引言

随着经济的发展，城市对燃气的依赖程度不断提高，一旦出现供应短缺或中断，将会给城市经济发展、社会安定和居民生活带来极大的负面影响。因此,，建立液化石油气(LPG，liquefied petroleum gas)城市燃气应急战略储备，对于保障城市的能源供应安全、稳定居民生活具有非常重要的意义。

建立城市燃气应急战略储备，主要考虑以下2种状况：一是上游气源供应正常，但是长输管线经过的地区因不可抗力事件(包括洪水、地震等)而破坏；二是上游气源供应方由于某种原因减产、停产，导致运输设备无“气”可运，或者因极端天气情况导致需求量成几何倍数增加，造成“气荒”。应急战略储备应保障事故期一定时间内民用、商业和采暖制冷等不可中断用户的用气量。

　2. LPG作为城市燃气应急战略储备的可能性

　2.1 瓶装LPG

　LPG作为一种耐灾害性强的分散性能源，具有建设、恢复快的特点。日本属于地震和台风自然灾害多发国家，日本政府和LPG行业认为：LPG不依靠管线与供应系统，能单独形成能源供应站，具备分散型能源可搬动、供应量有弹性、随时随地供应的优点。此外，如表1所示，LPG的热值量也相对较高。所以在燃气管道中断的情况下，LPG钢瓶入户能为居民提供正常的生活保障。缺点是要为已有的燃气用具调试或更换，此工作量较大。

表1 部分燃气特征系数

燃气类别	相对密度	低热值(MJ/m³)	爆炸极限(空气中体积，%)		理论燃烧温度(℃)
燃气类别	相对密度	低热值(MJ/m³)	上限	下限	理论燃烧温度(℃)
天然气	0 58	36.4	15	5	1970
焦炉气	0.36	17.6	35.8	4.5	1998
油制气	0.41	18.5	42.9	4.7	2009
液化石油气(气态)	1.95	120-7	9.7	1.7	2060

　 2.2 LPG空混气

　对于LPG，按照一定的比例与空气混合能成为大多数气质的替代气，LPG混合空气的比例可以通过计算得到，现在应用比较广泛的是华白数判定法和美国燃气协会(A.G.A)法，本文将利用A.G.A法对离焰指数、回火指数和黄焰指数三个互换指数进行分析，据此得到宁波液化气混空气作为天然气的替代气的燃烧特性计算表，并按此比例进行混气。

　3. 建立LPG应急战略储备的建议

　3.1 确定LPG储备-量

　确定城市LPG合理的战略储备量，最重要的是考虑日燃气消耗量以及特殊状况下可压缩的消耗量。考虑到我国能源储备属于刚刚起步阶段，参照国际惯例，储备量必须满足15天的正常供气量，以维持突发状况下正常的社会秩序。计算式①为

Q₁=Q_N/365×15×I

(Q₁—储备量，Q_N—年燃气消耗量，I—限量供应时的压缩系数，综合考虑工业用户的最小保证用气量和空混气的掺混比例，I＜1)

　其次，确定上游气源到目的地的最小运输耗时。由于长输管道因某种外部因素(地震，泥石流等)破坏导致无法输配燃气，必须依靠其他途径运输至城市内部(水运，陆运等)。可以通过建立线性规划方程算出在满足供气量等于用气量的情况下，从各气源地运输至城市供应点的最少必要时间。

　假设有m个外来气源点，n个该城区燃气供应(销售)点。则令以a₁，a₂，…a_m表示各外来气源点运至该市的输出量，b₁，b₂，…，b_n表示各供应(销售)点的燃气容纳量(销售量)，有∑a_i=∑b_j。x_ij表示气源地i运往供应点j的运气量，w_ij表示相应的单位运气量的运输时间(单位运气量的运输时间因运输方式的不同而改变)，如表2所示

　最后也必须统筹考虑城市的能源结构、经济承受能力。不能让LPG储备成为其他新能源建设和经济发展的阻碍与负担。图1显示LPG储备量的影响因素

　3.2 探讨LPG储备模式

　目前世界上的LPG储备主要有两种储备模式：如美国，有多家资本雄厚的大型燃气能源经营企业，这些企业自发建立大量储备；如日本、韩国，由政府和民间共同承担LPG储备。国家建立公共储备的同时，强制企业建立一定的商业储备。如图2所示

　鉴于我国城市发展的具体国情和经济发展水平，政府和民间共同承担更具实用性和可操作性。据悉，上海建立包括LPG在内的燃气资源应急与战略储备制度。应急储备制度的责任主体为燃气经营企业，由燃气企业根据应急调度预案建立应急储备制度，在用气高峰季节和短暂性“气荒”时，启用应急储备资源进行供气。而燃气资源战略储备制度的责任主体为政府，由政府来建立相应制度，并委托燃气经营企业来具体落实，发生重大突发性事件(地震，泥石流和战争等)或者应急储备不够保障时，启动战略储备资源。

　4. 以宁波为例分析建立LPG城市燃气应急战略储备

　4.1 宁波建立LPG城市燃气应急战略储备的条件

　宁波作为东南沿海城市，经济发展迅速，城市燃气消耗量也逐年增加，建立应急战略储备已是当务之急。其建立应急战略储备有如下有利条件：

　(1) 宁波兴光燃气集团(宁波大型的国有燃气运营公司)建有1.7万立方米的液化气储备能力。以及BP集团公司于2002年建成的50×10⁴立方米的LPG地下储库。这些为LPG应急战略储备提供了坚实的库存容器保障。

　(2) 宁波兴光燃气集团有设计能力为年供2520万m³，可提供10万户居民的联丰混气站和实际供气用户至少为3万户的北仑混气站。15座设计气化能力为0.4t/h的瓶组站。这些为LPG应急战略储备提供了坚实的设备保障。

　(3) 宁波兴光燃气集团拥有10吨的LPG运槽车2辆，15吨的LPG运槽车1辆，20吨的LPG运槽车2辆。设有3000吨级液化气专用码夰一座及LPG运槽船2艘。并且在半路涨液化气分公司和镇海炼化厂之间建设有数条螓烃管线。这些都为LPG应急战略储备提供了有力的运输保障。

　(4) 镇海炼化厂是中国石化下的骨干企业。位于宁波市区北侧，距宁波市区仅15公里。由于镇混炼化厂已经成为中国最大炼油企业，能提供充足的LPG气源，据不完全统计，其2009年的LPG产量达到了100万吨，而宁波的销售量仅为20万吨，所以这就为LPG应急战略储备提供了经济充足的气源保障。

　4.2 计算LPG混空气替代天然气的可行性

　本文利用A.G.A法，对LPG空混气为替代气替代宁波天然气的可行性进行分析。对宁波市目前的液化石油气(C₃H₆：C₄H₁₀=3：7)的离焰、回火和黄焰三个互换指数进行计算，计算结果如表3。

表3 液化气混空气作为置换气的燃烧特性计算表

	LPG：air	LPG：air	LPG：air	LPG：air	LPG：air
比例	4：6	45：55	5：5	55：45	6：4
离焰指数I_L	1.22	1.184	1.057	1.05	1.06
回火指数I_F	1.35	1.242	1.258	1.16	1.07
黄焰指数I_Y	0.63	0与6	0.506	0.46	0.43

　通过实验分析，现阶段宁波天然气作为基准气时，当I_L=1.00～1.06时，有些燃具发生轻微离焰，大部分燃具如民用灶具因燃烧器头部温度升高而不发生离焰；当IF＞1.20时燃具发生回火；当I_Y＞O.7时都不会有黄焰产生，I_Y=O.40～O.70时，发生轻微黄焰，可以通过调节燃具风门减少黄焰的产生。所以混气中液化气的比例在50%～55%左右时可以替代宁波现在的天然气。

　4.3 计算LPG储备量

　利用储备量总和式③来分析宁波2009年的储备量：宁波现阶段的气源地主要是镇海炼化以及小部分来自大连、青岛等地，在输烃管因外力受损而无法工作的情况下运输方式分别为陆路和水路。如表4所示

　根据表4所示，可以按模型②建立数学方程式，计算出

，但是由于镇海炼化到宁波市区只有15公里的路程，而大连到宁波的水路运输需要5天，青岛到宁波的水路需要3天。明显的，只要保证镇海炼化有充足气源，从镇海炼化到各供应点的时间是最短的，利用宁波已有的运槽车在1天之内即可到达(这里剔除了经济成本因素，水路运输的单位成本往往比陆路运输低)。所以对于宁波而言，从上游气源地运至目的地的最大运输耗时可以忽略不计，只需计算15天的储备量即可，按2009年宁波天然气总用量为1.2×10⁸立方米计算，15天的用气量Q₁为0.02×10⁸m³(综合考虑可压缩的用气量和空混气的掺混比例取I为O.5)。

　5. 结论

目前，我国经济处于高速的发展之中，为应对突发的不可抗力事件，地方政府可以根据自身的社会、经济状况和自然条件，拿出必要的资金进行燃气能源储备，鉴于LPG具有其独特的比较优势，是作为战略储备和天然气应急的理想气源。建立LPG战略应急储备不仅能最大程度上满足安全、连续、稳定供气的城市燃气发展要求，也能为能源储备多样化提供新的思路。

参考文献：

[1] 刘艳华.美国国家天然气委员会对于LNG和管道天然气互换性的研究[J]城市燃气，2006(8)

[2] 刘欣.宁波市城市天然气应急气源的研究宁波市2003年度建设科技重点扶持项目

[3] 颜江，蔡德强，梁卫东.LPG用作城市燃气能源战略储备的研究[J]煤气与热力，2010(5)

[4] 靳立京.浅析城市燃气战略储备问题[J]城市燃气，2007(7)

(本文作者：孙海荣胡韶琦宁波兴光燃气集团公司浙江宁波 315010)