利用SPS软件分析城市高压燃气管网工况

2010年第 29卷第 10期 油气储运 Oil & Gas Sto rag e and T ranspor tation www. yqcy. net 利用 SPS软件分析城市高压燃气管网工况 郭雁冰 � 岳志波 (江苏省徐州市华东管道设计研究院) 郭雁冰等.利用 SPS软件分析城市高压燃气管网工况. 油气储运, 2010, 29( 10) : 788 790. � � 摘要:城市高压燃气管网已逐步成为解决各级城市燃气市场供需矛盾的主要手段,它可以由 1 个长输管道气源站或 1个 LNG 气源站供气,也可以由多个气源同时供气。对于多气源管网, 可首 先通过管径优选确定最优管网设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,其次考虑单气源或多气源的调峰运行方案。某城市规划 建设运行压力低于 6. 4 M Pa的高压城市燃气管网,具有 1个长输管道气源站和 1个 LNG气源站, 3座调峰电厂和 3座城市用户用气门站,利用 SPS 仿真模拟软件,分析了管网在规定运行压力下的 合理管径,以及气源站和其中某电厂用户的压力和流量要求。 � � 主题词:城市高压燃气管网; SPS软件;仿真; 气源站;分输下载门站;气体调峰 � � 随着西气东输、川气东送以及部分沿海城市 LNG储气库等项目的实施,各级城市燃气市场逐步 得到扩展。一般城市燃气用户以电厂、居民和商业 用气为主。对于部分城市,由于城市规模较大,仅仅 依靠布置供气点,采用汽车运输的方式,不仅危险性 大,而且无法满足较大用户的供气需求。为了解决 供需矛盾,在城市周围布设高压燃气管网,其城市门 站对天然气降压后,再向城市燃气管网供气。 1城市高压燃气管网的特点 城市高压燃气管网作为气源的下游和用户的上 游, 既设有气源站,又设有用户用气分输下载门站。 其主要特点:气源供气和用户用气各有其特征曲线; 在一定周期内,管网的供气量与用气量平衡;管网运 行压力应能满足所有用户最低压力要求,且最高压 力不应超过当地政府许可的安全压力;长输管道气 源可视为等流量气源, LNG气源可先视为等流量气 源或者调峰气源; 在多气源条件下, 气源间相互影 响, 管网内的气体流向根据压力变化自动调整。 当城市高压燃气管网只有一个长输管道气源或 者 LNG 气源供气时, 可以将其视作长输管道的末 段, 因此管网应具有一定的储气功能, 以降低安全运 行对气源的要求。此种情况较为简单,计算分析可 参考文献[ 1]和文献[ 2]的方法。 若城市高压燃气管网有多个气源,例如 2 条以 上长输管道气源或者除长输管道气源外还有 LNG 气源, 城市高压管网的建设,既应该考虑在安全运行 压力下管网储气能力的充分利用,又应该考虑气源 间的相互影响, 由此选择最经济的管径方案。如果 管网中存在较大用户,例如调峰电厂用户,由于受运 行压力和管径的限制, 管网的储气能力是否满足用 户调峰要求,是否需要气源参与调峰,更是关系到气 源站建设的大问题。 对于多气源管网, 一般首先在确保气源稳定供 气的情况下试算不同的管径,如能满足用气与储气 要求, 则根据经济比较选择最优管网设计方案; 否 则,依次考虑单气源和多气源的调峰运行。气源调 峰方案应根据气源的特点具体分析, 如优先考虑 LNG气源的小时调峰,而后考虑长输管道气源的季 节调峰,直至选出合适的管径方案和气源调峰方式。 2 SPS软件 多气源管网优化的计算工作量较大, 往往需要 借助计算机模拟计算软件, 对数十乃至上百个方案 进行耐心细致的比选。Stoner Pipeline Simulator ( SPS)软件是美国 Stonr 公司开发的可用于原油、 成品油、天然气管道的动态模拟和水力分析仿真 软件,是国际上广泛认同的长输管道仿真计算软件 作者简介:郭雁冰,工程师, 1978年生, 2000年硕士毕业于抚顺石油学院油气储运专业,现主要从事长距离油气管道输送工艺的设计工作。 电话: 0516-83457164。E- mail : wu lacao@ 126. com 经验交流 � � 788 2010年第 29卷第 10期 油气储运 Oil & Gas Sto rag e and T ranspor tation www. yqcy. net 之一,已在在国内得到广泛应用。 SPS软件的气体计算模块,采用国际上 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 气体计算方程 BWRS 和 AGA 等, 适用于多种工况 (组合)的计算。例如, 多个气源同时给 1个系统供 气, 其中每个气源的气体组份不同、进气量不同; 同 一系统中有多个用气点,每个用气点的用气曲线不 同; 环状管网结构; 枝状管网结构; 环状管网结构和 枝状管网结构的组合。 3实例分析 某城市具有 2路气源,一路为长输管道气源站, 另一路为 LN G气源站;有调峰电厂 3座, 城市用户 用气门站 3 座。规划建设高压城市燃气管网 (图 1) , 运行压力低于 6. 4 M Pa。设定 1 d内城市供气 与用气平衡, 基于 24 h 气源供气和用户用气情况 (图 2、表 1) , 计算满足电厂用户的最低进厂压力 4. 0 MPa、门站用户的最低进站压力 2. 5 MPa 条件 下管网的最小管径。 设定两气源稳定供气, LNG 气源的供气量为 18. 90 � 104 m 3 / h,长输管道气源的供气量为 59. 38 � 104 m3 / h,管径采用DN1000,以用气量最高、距离 气源点最远的 A 电厂为例, 进行仿真计算(图 3)。 为使 A电厂最低进气压力为 4. 0 M Pa, A 电厂 的最高压力将达到 6. 8 M Pa, 不能满足调峰要求。 为此, 采取气源调峰, 设定长输管道气源依旧稳定供 气,根据用户的用气特点, LNG 气源按照高低比 4 �1参与调峰, 得出 A电厂48 h压力和流量的仿真 结果(图 4)。上述调峰方案,不仅可以满足 A 电厂 的调峰需要,而且两气源站也满足最高压力不超过 6. 4 MPa的要求(图 5)。 表 1� 某城市 24 h 气源供气量和用户用气量 不同供气机构的供气量 / 104 m3 LNG气源 长输管道气源 不同用气机构的用气量 / 104 m3 A 电厂 B电厂 C 电厂 A 门站 B 门站 C 门站 453. 55 1 425. 00 690. 30 148. 56 148. 56 163. 00 559. 92 168. 21 经验交流 � � 789 2010年第 29卷第 10期 郭雁冰等:利用 SPS 软件分析城市高压燃气管网工况 Guo Yanbing, et al: Running Condition Analysis of U rban H igh-pressure Gas Pipeline Netw ork Based on SPS Softw are www. yqcy. net � � 综上可见,城市高压燃气管网中如果有调峰电 厂, 由于其进厂压力要求高、用气量高且波动大, 对 整个管网影响明显,因此在条件允许的情况下,调峰 电厂宜由气源直接供气。当气源的供应量确定时, 用户的用气曲线是决定管网运行压力和选择管径的 主要依据。当用户的用气量和用气曲线确定时, 气 源的供气方式是决定管网运行压力和选择管径的主 要依据。对于多气源管网, 供气量的分配对管网运 行压力影响较大,特别是对于调峰气源,调峰幅度越 大,管网运行压力越低。 参考文献: [ 1] 姚光镇. 输气管道设计与管理[ M ] . 东营: 中国石油大学出版 社, 1991: 91-110. [ 2] 严铭卿, 宓亢琪, 黎光华, 等. 天然气输配技术[ M ] . 北京: 化 学工业出版社, 2006: 36-51. (收稿日期: 2010-01-29) 经验交流 � � 790