进口LNG与国内管道气同网运营可行性分析

中国石油规划总院 2014年1月,进口LNG与国内管道气同网运营可行性分析,汇 报 内 容,2018/1/11,中国石油规划总院,一 概述二 不同热值天然气对终端用户的影响 三 国外LNG与管道气同网运营技术四 我国LNG与管道气互换性分析五 结束语,2018/1/11,第3页,1 国内接收站分布,一、概述,不同LNG 供应资源，种类较多，组份差异大，同时热值变化范围较广。与国内现在管道气存在差异，LNG 再气化后与国内管输天然气能否混输、互换, 是LNG 进口国需考虑的关键问题。,汇 报 内 容,2018/1/11,中国石油规划总院,一 概述二 不同热值天然气对终端用户的影响 三 国外LNG与管道气同网运营技术四 我国LNG与管道气互换性分析五 结束语,自燃(发动机的敲缸) 燃烧动力特性(压力波动和脉动)回火脱焰吹灭不完全燃烧(产生CO)黄焰,氮氧化物(NOx)未燃烧的碳氢化合物一氧化碳排放控制技术的反应,燃烧现象方面的影响,排放特性方面的影响,城市燃气、天然气发电、工业燃料都是将天然气作为燃料。对于作为燃料用户来说，其最主要的设备就是燃气器具。,天然气燃烧设备的燃烧工况恶化，燃烧效率降低，污染物排放增加，燃烧设备寿命缩短，引燃火熄灭导致故障停车，往复式发动机敲缸等。,二 不同热值天然气对终端用户的影响,城市燃气,天然气的华白指数满足45.67 MJ/m354.78 MJ/m3要求，就能满足工厂所生产的燃具的正常使用，关键是在燃具使用过程中供应的天然气应保持相对稳定的热值，不能变化太大。,城镇燃气设计规范（GB500822006）,1  城市燃气用户的影响,二 不同热值天然气对终端用户的影响,由于燃气的成分发生了变化，影响燃气的燃烧特性及燃烧器的效率及稳定性，原来的灶具有可能不能适应新的燃气特性而导致离焰、回火、黄焰和不完全燃烧等情况发生，不仅浪费燃气、影响燃气器具的燃烧效率及使用寿命、污染环境、影响人体健康，而且存在一氧化碳中毒等安全隐患。,城市燃气,二 不同热值天然气对终端用户的影响,1  城市燃气用户的影响,天然气主要是为燃气轮机提供燃烧后的高温烟气。燃气轮机对于气质的快速变化特别敏感，对燃烧控制系统的信号输入准确性有影响，对燃烧器的额定流量及燃烧稳定性有影响。有可能导致燃气轮机不能正常工作。,天然气发电,二 不同热值天然气对终端用户的影响,3 对天然气发电用户的影响,工业用户,玻璃行业、电子行业（显象管制造等）、照明产品制造业、陶瓷行业和特殊的热处理行业等，通常要求燃气热值的波动低于2，有的甚至要求天然气热值在士100kcal/Nm3（士1.2%)范围内波动。如果热值波动超出这个范围，就会降低产品品质或者增加废品率。因此，要求燃气组分和热值相对平稳.,二 不同热值天然气对终端用户的影响,3 对工业用气用户的影响,三 国外LNG与管道气同网运营技术,1 天然气气质,美国：热值在950BTU/立方英尺-1110BTU/立方英尺(35.42MJ/m3- 41.38MJ/m3)(美国天然气委员会的临时性导则规定) 。英国：华白指数在47.2MJ/m351.41MJ/m3之间(英国天然气安全管理规范) 。日本：高热值一般控制在46.05MJ/m3。  韩国：典型燃气的高热值一般在40.2 MJ/m3 43.8 MJ/m3之间。欧洲：华白指数的范围在47MJ/m354MJ/m3之间（欧洲天然气工业技术委员会推荐）。,热值要求,1 天然气气质,三 国外LNG与管道气同网运营技术,上世纪七十年代之前，以液化石油气、石油气为主；燃气设备和管道都适用于这些高热值的燃气。上世纪七十年代之后开始进口LNG。,三 国外LNG与管道气同网运营技术,2 日本,进口LNG，通常在接收终端渗混液化石油气，提高其热值。,日本虽然没有全国性的管网，但日本规定各地天然气公司都要遵守46.05 MJ/m3的标准热值,1969年制定的燃气标准，热值明显偏向LPG。,修改标准会导致大量燃气设备的更换，要付出一定的经济代价日本每年进口石油上亿吨，从中提炼出LPG,掺到天然气中使其热值达到标准，并且保持管道输送的高效率正在利用电子技术开发可以适用于不同热值的设备,日本国内天然气的价格是以体积计价，日本燃气公司根据国际天然气市场价格的变化，定期调整国内燃气价格。,2 日本,三 国外LNG与管道气同网运营技术,与进口的LNG相比，美国国内生产的商品天然气的热值较低。 美国燃气用具生产商和国家标准学会认为，热值范围变化大的天然气将造成火焰上升、逆燃、黄色火焰和过分燃烧等后果。 美国天然气委员会牵头，联合LNG、天然气管道等行业及部分政府（NGC+）机构组成的工作组开展了燃气可互换性的研究。于2005年2月发布了天然气可互换性及非燃烧应用白皮书。 NGC+建议，天然气华白指数应在相应管网的历史平均值的4%5%的范围内浮动。 美国联邦能源管理委员会希望供气商、管道运输商和天然气用户根据每条管道的实际情况，尽可能通过协商解决气质和可替换性方面的问题，制定灵活的天然气管输机制，而不是采用一个地区性和全国性统一的气质标准。,3 美国,三 国外LNG与管道气同网运营技术,LNG,美国LNG接收终端主要根据其附近的液化石油气和乙烯原料的市场情况，选择LNG热值调整的方式。在美国东海岸，由于液化石油气和乙烯原料在当地需求量较少，Everett LNG接收终端和Cove point LNG接收终端通常选择掺混氮气或空气调整热值。,美国目前有12座LNG接收站，有4座站将改造成为LNG液化厂，开始出口LNG。,3 美国,美国天然气市场以体积计价的方式已逐渐被热值计价的方式替代，到目前为止，除了一些集气和分输的合同仍然以体积计价外，其余所有商业天然气运输和销售合同都以热值计价。这种做法简化而且使合同更加标准化。,随着英国的天然气需求量的迅速增长，2005年，英国的GrainLNG接收终端投入运行，英国开始大量进口LNG。英国贸易工业部对25种典型的英国燃气用具进行了燃烧试验（采用热值较高的天然气），试验结果显示：天然气的华白指数增长导致氮氧化物的排放增加和一氧化碳的排放增加，用于发电的燃气轮机对于热值的快速变化特别敏感。英国政府目前没有改变对天然气气质的要求，为了使LNG气质达到英国天然气气质规范的要求，LNG接收终端采用掺混氮气的方式降低天然气热值。但在将来，随着燃气用具设计和燃烧技术的改进，现有气质要求可能会发生变化。,英国的天然气是以热值计价,三 国外LNG与管道气同网运营技术,4 英国,由于欧洲的天然气供应一直是多元化，包括进口LNG、管道气进口和北海生产的天然气，气源的这种多元化导致欧洲大陆各国可以接收的天然气组分的变化范围较大。根据欧洲天然气工业技术委员会的规定，欧洲天然气分为L类标准和H类标准。 符合L类标准的天然气的华白指数较低   L类天然气是荷兰生产的天然气 符合H类标准的天然气华白指数较高   H类天然气的来源包括英国北海、俄罗斯、阿尔及利亚和尼日利亚 这2类天然气是不能相互替换的，各自在相对独立的管道内输送。 欧洲各国的管道大多输送H类天然气；只有4个国家（荷兰、法国、比利时和德国的局部地区）的一些地区性管网输送L类天然气。 在荷兰，L类天然气管网负责向民用、商用和小型工业用户供气；H类天然气管网负责向大型工业用户供气。,5 欧美大陆,三 国外LNG与管道气同网运营技术,在荷兰，L类管道输送的天然气的华白指数在39.144.8 MJ/m3 之间 在西班牙，H类管道输送的天然气华白指数在40.954.7 MJ/m3 之间 欧洲天然气工业技术委员会推荐华白指数的范围在47MJ/m354MJ/m3之间 欧洲大陆国家的LNG接收终端可以接收热值范围波动较大的LNG，LNG接收终端通常采用不同热值LNG之间、或与当地天然气掺混的方式将华白指数的范围调整到一个较窄的范围内。 多数欧洲国家通过规定天然气华白指数的限值，保证燃烧的安全性。,欧盟委员会指定欧洲标准组织制订欧洲气质标准，该组织准备对欧盟各国的典型燃气设备进行调查和测试，从而为分析气质对燃气设备的安全和效率的影响提供数据。这项测试工作结束后，该组织将考虑制订新测试标准和燃气用具运行标准，从而生产新的燃气用具（可以适用气质变化范围更广的天然气）。,5 欧美大陆,三 国外LNG与管道气同网运营技术,注：表中华白数按燃气高发热量计算,城镇燃气分类和基本特性GBT136112006天然气分类,10T和12T天然气华白数W（MJ/m3）波动范围,四 我国LNG与管道气互换性分析,当燃气互换时两种燃气必须属于同等参比条件下的同一类，且华白数W的变化不大于（510）%,1 燃气互换性的判定,四 我国LNG与管道气互换性分析,2 上海多气源天然气互换性分析,上海的多气源天然气供气已有多年历史，平湖油气田于1999 年开始向上海供气，是上海城市天然气的主要气源之一。西气东输于2004 年元旦正式向上海商业供气，包括西气东送的普光气田及进口的LNG，上海天然气来源多，气源情况复杂多样，而上海市天然气主干管网系统是相互连通的。,四 我国LNG与管道气互换性分析,2 上海多气源天然气互换性分析,上海进口进口的LNG也均属于12T,四 我国LNG与管道气互换性分析,2 上海多气源天然气互换性分析,当来自平湖油气田输气管道、川气东送的输气管道、西气东输一线及西气东输二线的任何一条管道出现故障时，由进口的LNG与之互换时，LNG华白数W1采用各国LNG分别计算出华白指数的差值,以主气源为平湖油气田、川气东送的气及西气东输系统天然气为基准气。上海及江苏LNG接收站引进的LNG与基准气互换时，华白指数的差值均在（510）% 范围，目前上海地区的主气源虽是陆上平湖油气田、川气东送的气及西气东输系统陆上管道天然气，但LNG与其均具有互换性,四 我国LNG与管道气互换性分析,3 北京多气源天然气互换性分析,目前北京除陕京一线、二线、三级供气外，还有近期投产的唐山LNG，这将为华北地区增加一个新的可靠供气气源，用以补充京津冀地区的天然气需求，并可满足天津、唐山、秦皇岛等地区季节性天然气调峰需求，对保证天然气用户安全平稳用气具有重要的保障作用。因此，北京有4个气源保障城市天然气安全供应。,四 我国LNG与管道气互换性分析,3 北京多气源天然气互换性分析,陕京一线、陕京二线、陕京三线和唐山LNG的天然气都属于12T，只是陕京二线和陕京三线部分年份的天然气燃烧势略低于城镇燃气分类及基本特性表中的范围，但仍接近于12T。    当陕京一线、陕京二线、陕京三线的任何一条管道出现故障时，由唐山LNG与之互换时，LNG华白数W1采用各国LNG分别计算出华白指数的差值，,以主气源为陕京系统天然气为基准气。唐山LNG接收站引进的LNG与基准气互换时，华白指数的差值均在（510）% 范围，目前北京地区的主气源虽是陕京系统的天然气，但LNG与其均具有互换性。,汇 报 内 容,2018/1/11,中国石油规划总院,一 概述二 不同热值天然气对终端用户的影响 三 国外LNG与管道气同网运营技术四 我国LNG与管道气互换性分析五 结束语,五 结束语,1 现有天然气品质标准存在不足    由于各类用户对气质的要求不同，作为同一天然气管网，建立统一的入网气质标准, 使得用户可以按照统一的天然气标准进行设计、订购用气设施和设备，避免由于气质变换而可能带来的问题。   城镇燃气分类及基本特性中的4T，6T甚至10T类别气体的热值不能满足天然气（GB17820-2012）中热值指标的要求。天然气（GB17820-2012）中对热值指标规定：大于31.4 MJ/m3 (20,101.325kPa时，7500 kcal/m3)，范围太广，且对天然气组分，燃烧特性参数无具体规定，不利于燃气互换。2 在事故工况、调峰或以一种气源天然气代替另一种气源天然气时，应要考虑其互换性问题。,五 结束语,3 如果今后引进的LNG，与管道气的华白数相差超过10%时，可采用降低LNG的热值调整方式，达到互换条件。降低LNG热值可采用气化的天然气中掺混N2、空气或其他不可燃气体