LPG在城市燃氣供應中作為應急戰略儲備資源的探討

摘 要

摘要：分別從瓶裝LPG和LPG空混氣的角度分析LPG城市燃氣應急戰略儲備的可能性，并且對LPG的儲備量和儲備模式進行了探討。最后以寧波為例探討LPG城市燃氣應急戰略儲備。關鍵詞：LPG
摘要：分別從瓶裝LPG和LPG空混氣的角度分析LPG城市燃氣應急戰略儲備的可能性，并且對LPG的儲備量和儲備模式進行了探討。最后以寧波為例探討LPG城市燃氣應急戰略儲備。
關鍵詞：LPG；應急戰略儲備
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
    隨著經濟的發展，城市對燃氣的依賴程度不斷提高，一旦出現供應短缺或中斷，將會給城市經濟發展、社會安定和居民生活帶來極大的負面影響。因此,，建立液化石油氣(LPG，liquefied petroleum gas)城市燃氣應急戰略儲備，對于保障城市的能源供應安全、穩定居民生活具有非常重要的意義。
    建立城市燃氣應急戰略儲備，主要考慮以下2種狀況：一是上游氣源供應正常，但是長輸管線經過的地區因不可抗力事件(包括洪水、地震等)而破壞；二是上游氣源供應方由于某種原因減產、停產，導致運輸設備無“氣”可運，或者因極端天氣情況導致需求量成幾何倍數增加，造成“氣荒”。應急戰略儲備應保障事故期一定時間內民用、商業和采暖制冷等不可中斷用戶的用氣量。
　2. LPG作為城市燃氣應急戰略儲備的可能性
　2.1 瓶裝LPG
　LPG作為一種耐災害性強的分散性能源，具有建設、恢復快的特點。日本屬于地震和臺風自然災害多發國家，日本政府和LPG行業認為：LPG不依靠管線與供應系統，能單獨形成能源供應站，具備分散型能源可搬動、供應量有彈性、隨時隨地供應的優點。此外，如表1所示，LPG的熱值量也相對較高。所以在燃氣管道中斷的情況下，LPG鋼瓶入戶能為居民提供正常的生活保障。缺點是要為已有的燃氣用具調試或更換，此工作量較大。
表1 部分燃氣特征系數
燃氣類別
相對密度
低熱值(MJ/m3)
爆炸極限(空氣中體積，%)
理論燃燒溫度(℃)
上限
下限
天然氣
0 58
36.4
15
5
1970
焦爐氣
0.36
17.6
35.8
4.5
1998
油制氣
0.41
18.5
42.9
4.7
2009
液化石油氣(氣態)
1.95
120-7
9.7
1.7
2060
　 2.2 LPG空混氣
　對于LPG，按照一定的比例與空氣混合能成為大多數氣質的替代氣，LPG混合空氣的比例可以通過計算得到，現在應用比較廣泛的是華白數判定法和美國燃氣協會(A.G.A)法，本文將利用A.G.A法對離焰指數、回火指數和黃焰指數三個互換指數進行分析，據此得到寧波液化氣混空氣作為天然氣的替代氣的燃燒特性計算表，并按此比例進行混氣。
　3. 建立LPG應急戰略儲備的建議
　3.1 確定LPG儲備-量
　確定城市LPG合理的戰略儲備量，最重要的是考慮日燃氣消耗量以及特殊狀況下可壓縮的消耗量。考慮到我國能源儲備屬于剛剛起步階段，參照國際慣例，儲備量必須滿足15天的正常供氣量，以維持突發狀況下正常的社會秩序。計算式①為
   Q1=QN/365×15×I
   (Q1—儲備量，QN—年燃氣消耗量，I—限量供應時的壓縮系數，綜合考慮工業用戶的最小保證用氣量和空混氣的摻混比例，I＜1)
　其次，確定上游氣源到目的地的最小運輸耗時。由于長輸管道因某種外部因素(地震，泥石流等)破壞導致無法輸配燃氣，必須依靠其他途徑運輸至城市內部(水運，陸運等)。可以通過建立線性規劃方程算出在滿足供氣量等于用氣量的情況下，從各氣源地運輸至城市供應點的最少必要時間。
　假設有m個外來氣源點，n個該城區燃氣供應(銷售)點。則令以a1，a2，…am表示各外來氣源點運至該市的輸出量，b1，b2，…，bn表示各供應(銷售)點的燃氣容納量(銷售量)，有∑ai=∑bj。xij表示氣源地i運往供應點j的運氣量，wij表示相應的單位運氣量的運輸時間(單位運氣量的運輸時間因運輸方式的不同而改變)，如表2所示
 
　最后也必須統籌考慮城市的能源結構、經濟承受能力。不能讓LPG儲備成為其他新能源建設和經濟發展的阻礙與負擔。圖1顯示LPG儲備量的影響因素
 
　3.2 探討LPG儲備模式
　目前世界上的LPG儲備主要有兩種儲備模式：如美國，有多家資本雄厚的大型燃氣能源經營企業，這些企業自發建立大量儲備；如日本、韓國，由政府和民間共同承擔LPG儲備。國家建立公共儲備的同時，強制企業建立一定的商業儲備。如圖2所示
 
　鑒于我國城市發展的具體國情和經濟發展水平，政府和民間共同承擔更具實用性和可操作性。據悉，上海建立包括LPG在內的燃氣資源應急與戰略儲備制度。應急儲備制度的責任主體為燃氣經營企業，由燃氣企業根據應急調度預案建立應急儲備制度，在用氣高峰季節和短暫性“氣荒”時，啟用應急儲備資源進行供氣。而燃氣資源戰略儲備制度的責任主體為政府，由政府來建立相應制度，并委托燃氣經營企業來具體落實，發生重大突發性事件(地震，泥石流和戰爭等)或者應急儲備不夠保障時，啟動戰略儲備資源。
　4. 以寧波為例分析建立LPG城市燃氣應急戰略儲備
　4.1 寧波建立LPG城市燃氣應急戰略儲備的條件
　寧波作為東南沿海城市，經濟發展迅速，城市燃氣消耗量也逐年增加，建立應急戰略儲備已是當務之急。其建立應急戰略儲備有如下有利條件：
　(1) 寧波興光燃氣集團(寧波大型的國有燃氣運營公司)建有1.7萬立方米的液化氣儲備能力。以及BP集團公司于2002年建成的50×104立方米的LPG地下儲庫。這些為LPG應急戰略儲備提供了堅實的庫存容器保障。
　(2) 寧波興光燃氣集團有設計能力為年供2520萬m3，可提供10萬戶居民的聯豐混氣站和實際供氣用戶至少為3萬戶的北侖混氣站。15座設計氣化能力為0.4t/h的瓶組站。這些為LPG應急戰略儲備提供了堅實的設備保障。
　(3) 寧波興光燃氣集團擁有10噸的LPG運槽車2輛，15噸的LPG運槽車1輛，20噸的LPG運槽車2輛。設有3000噸級液化氣專用碼夰一座及LPG運槽船2艘。并且在半路漲液化氣分公司和鎮海煉化廠之間建設有數條螓烴管線。這些都為LPG應急戰略儲備提供了有力的運輸保障。
　(4) 鎮海煉化廠是中國石化下的骨干企業。位于寧波市區北側，距寧波市區僅15公里。由于鎮混煉化廠已經成為中國最大煉油企業，能提供充足的LPG氣源，據不完全統計，其2009年的LPG產量達到了100萬噸，而寧波的銷售量僅為20萬噸，所以這就為LPG應急戰略儲備提供了經濟充足的氣源保障。
　4.2 計算LPG混空氣替代天然氣的可行性
　本文利用A.G.A法，對LPG空混氣為替代氣替代寧波天然氣的可行性進行分析。對寧波市目前的液化石油氣(C3H6：C4H10=3：7)的離焰、回火和黃焰三個互換指數進行計算，計算結果如表3。
表3 液化氣混空氣作為置換氣的燃燒特性計算表
 
LPG：air
LPG：air
LPG：air
LPG：air
LPG：air
比例
4：6
45：55
5：5
55：45
6：4
離焰指數IL
1.22
1.184
1.057
1.05
1.06
回火指數IF
1.35
1.242
1.258
1.16
1.07
黃焰指數IY
0.63
0與6
0.506
0.46
0.43
　通過實驗分析，現階段寧波天然氣作為基準氣時，當IL=1.00～1.06時，有些燃具發生輕微離焰，大部分燃具如民用灶具因燃燒器頭部溫度升高而不發生離焰；當IF＞1.20時燃具發生回火；當IY＞O.7時都不會有黃焰產生，IY=O.40～O.70時，發生輕微黃焰，可以通過調節燃具風門減少黃焰的產生。所以混氣中液化氣的比例在50%～55%左右時可以替代寧波現在的天然氣。
　4.3 計算LPG儲備量
　利用儲備量總和式③來分析寧波2009年的儲備量：寧波現階段的氣源地主要是鎮海煉化以及小部分來自大連、青島等地，在輸烴管因外力受損而無法工作的情況下運輸方式分別為陸路和水路。如表4所示
 
　根據表4所示，可以按模型②建立數學方程式，計算出，但是由于鎮海煉化到寧波市區只有15公里的路程，而大連到寧波的水路運輸需要5天，青島到寧波的水路需要3天。明顯的，只要保證鎮海煉化有充足氣源，從鎮海煉化到各供應點的時間是最短的，利用寧波已有的運槽車在1天之內即可到達(這里剔除了經濟成本因素，水路運輸的單位成本往往比陸路運輸低)。所以對于寧波而言，從上游氣源地運至目的地的最大運輸耗時可以忽略不計，只需計算15天的儲備量即可，按2009年寧波天然氣總用量為1.2×108立方米計算，15天的用氣量Q1為0.02×108m3(綜合考慮可壓縮的用氣量和空混氣的摻混比例取I為O.5)。
　5. 結論
   目前，我國經濟處于高速的發展之中，為應對突發的不可抗力事件，地方政府可以根據自身的社會、經濟狀況和自然條件，拿出必要的資金進行燃氣能源儲備，鑒于LPG具有其獨特的比較優勢，是作為戰略儲備和天然氣應急的理想氣源。建立LPG戰略應急儲備不僅能最大程度上滿足安全、連續、穩定供氣的城市燃氣發展要求，也能為能源儲備多樣化提供新的思路。
參考文獻：
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[2] 劉欣.寧波市城市天然氣應急氣源的研究寧波市2003年度建設科技重點扶持項目
[3] 顏江，蔡德強，梁衛東.LPG用作城市燃氣能源戰略儲備的研究[J]煤氣與熱力，2010(5)
[4] 靳立京.淺析城市燃氣戰略儲備問題[J]城市燃氣，2007(7)
 
(本文作者：孫海榮 胡韶琦 寧波興光燃氣集團公司浙江寧波 315010)