壓縮天然氣（CNG）供氣是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新的供氣方式，它采用了一些新的技術(shù)，并且已在中小城鎮(zhèn)的供氣中發(fā)揮作用。
一、天然氣的前景
近年來我國城市的天然氣供應(yīng)發(fā)展迅速，整體形勢非常好。1996年陜甘寧天然氣田向北京供氣，東海氣田向上海浦東供應(yīng)天然氣，并相繼在新疆的塔里木，吐哈和青海的柴達(dá)木盆地發(fā)現(xiàn)了新的氣田，為西氣東輸在氣源上做了充分的準(zhǔn)備，最近在內(nèi)蒙古的鄂爾多斯地區(qū)天然氣勘探又有了新的成果，儲量可達(dá)5000億立方米。僅目前已掌握的儲量可以至少供應(yīng)30-50年。
與此同時，進(jìn)口俄羅斯天然氣的工作也在緊張有序地進(jìn)行，預(yù)計2007年可以供應(yīng)每年100億立方米，從而有效地滿足我國東北、華北地區(qū)的天然氣需求。
要發(fā)展天然氣供氣，氣源是關(guān)鍵，有了足夠的天然氣，城市供氣才有保證。
二、中小城鎮(zhèn)的天然氣供氣
西氣東輸和引進(jìn)俄羅斯天然氣的輸送管線將經(jīng)過那些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，環(huán)保要求高，工業(yè)集中的大型中心城市，并向它們供氣。這是我國十五計劃的重點(diǎn)，是國務(wù)院的重點(diǎn)工程，也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大項(xiàng)目。
但是，對于距長輸管線較遠(yuǎn)的中小城市，怎么辦？如果從干線上接一條幾百公里的管道，建設(shè)費(fèi)用高，需要地方自籌，干線開口又有一定的位置，距市近的地方不一定有預(yù)留采氣口，開口還需付開口費(fèi)。這些，對于用氣規(guī)模較小的城市在經(jīng)濟(jì)上劃不來。那么，有沒有辦法讓中小城市也經(jīng)濟(jì)地用上清潔方便的天然氣呢？有。這就是壓縮天然氣（CNG）供氣。
三、CNG供氣的適用范圍
CNG供氣并不適用于所有地區(qū)、所有城鎮(zhèn)，它有一定的適用范圍。
1．用氣地區(qū)距天然氣管線不太遠(yuǎn)，且有CNG采氣的地方（即“采氣站”）；CNG的運(yùn)輸距離最好在300公里以內(nèi)，最遠(yuǎn)不應(yīng)超過500公里，應(yīng)根據(jù)具體情況認(rèn)真核算。一般講，遠(yuǎn)距離輸送超過500公里就不經(jīng)濟(jì)了。
2．運(yùn)輸方面要有良好的道路條件，在較惡劣的氣候條件下仍能保證暢通的運(yùn)輸，即使在大雨、洪水、大雪、大霧等情況下也不會造成長時間的交通斷絕。城市天然氣儲備量一般按2-3日考慮，不超過一周，否則需較大的設(shè)備投資。
3．CNG的供氣規(guī)模不宜太大，一般在5萬戶以內(nèi)；對工業(yè)用戶的供氣量也不宜太大，以天然氣為原料或燃料的大型工業(yè)企業(yè)，用CNG的方式供氣也是不適宜的。
4．CNG可以作為城市/小區(qū)先期供氣的一種方式；例如在規(guī)模很大，長輸天然氣管道已有計劃，但一時來不了，卻又有迫切供氣要求的城市，可先采用CNG的方式部分供氣，待天然氣管道建成以后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣既解決了燃眉之急，又省去了燃?xì)庵脫Q的種種麻煩。因?yàn)閷τ脩艄獾母黜?xiàng)參數(shù)，如燃?xì)獾膲毫Α⑷A白數(shù)以及管線的材質(zhì)、管徑及表灶等來說，先期CNG供氣和以后的管路天然氣供氣是完全一致的，將來只需將管道連接好，拆除CNG供氣設(shè)備，即可進(jìn)行轉(zhuǎn)換，非常簡單方便。
四、經(jīng)濟(jì)性比較
對于城市燃?xì)鈦碚f，天然氣的優(yōu)質(zhì)、廉價是其他燃?xì)鉄o法與之競爭的。當(dāng)然，在用戶稀少且分散的偏遠(yuǎn)地區(qū)，還需發(fā)揮瓶裝液化石油氣的優(yōu)勢。
1．與人工煤氣相比
人工煤氣具有污染嚴(yán)重，投資高，建設(shè)周期長，成本高，效益低等缺點(diǎn)，經(jīng)營人工煤氣的企業(yè)很少有不虧損的，即使不計較是否盈利，人工煤氣項(xiàng)目也越來越難通過環(huán)保部門的審核。只有煤礦附近的居住區(qū)，原料非常便宜，且礦區(qū)一般地處偏遠(yuǎn)，對環(huán)境要求不高，才有可能建設(shè)人工煤氣項(xiàng)目。對于人口密集的大中城市，人工煤氣的新建項(xiàng)目往往由于不能通過環(huán)境評估而不能立項(xiàng)。所以，人工煤氣無論從經(jīng)濟(jì)效益還是從環(huán)境保護(hù)的角度，都無法與天然氣相比。
2．與液化石油氣相比
液化石油氣的供氣方式有：瓶裝液化石油氣供氣方式；液化石油氣混空氣管道供氣方式；純液化石油氣汽化后管道供氣方式等。不論那種方式都以液化石油氣價格為基準(zhǔn)價格。
這里按一般的價格情況進(jìn)行對比，如：
液化石油氣3000元/噸
壓縮天然氣1.8元/立方米
那么換算成單位熱值的價格可見下表：
通過上表可知單位熱值的燃?xì)馀l(fā)交割價CNG只相當(dāng)于LPG的80%，而CNG廠站的基本建設(shè)費(fèi)用和日常管理費(fèi)用都明顯低于LPG供氣方式。
五、工藝
CNG的中小城鎮(zhèn)供氣系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：
1．采氣點(diǎn)加壓站
由天然氣田或輸氣管線引進(jìn)天然氣后，經(jīng)過調(diào)壓，然后進(jìn)入凈化裝置，脫水，脫硫，脫二氧化碳，凈化后的天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓至15-25MPa。
2．CNG鋼瓶拖車
在加壓站向CNG鋼瓶拖車充氣，到達(dá)規(guī)定壓力后，拖車將CNG送往用氣城鎮(zhèn)。
3．卸氣站（儲配調(diào)壓站）
4．城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)
在卸氣站內(nèi)，天然氣一般經(jīng)過加熱、調(diào)壓、計量、加臭后進(jìn)入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。
減壓輸送工藝是壓縮天然氣（CNG）供氣技術(shù)的核心部分。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，典型的流程可有以下兩種：
工藝一：無儲氣裝置，天然氣經(jīng)兩級調(diào)壓后將壓力減至管網(wǎng)運(yùn)行壓力（一般為0.3～0.4MPa）,再經(jīng)計量加臭后，輸入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。此工藝適用于小規(guī)模的城鎮(zhèn)或小區(qū)供氣，或應(yīng)用于用氣量較小的專用戶，一般用氣量不超過4000Nm3/d，而CNG鋼瓶拖車的運(yùn)載能力應(yīng)能滿足2～3日的用氣量要求。
工藝二：應(yīng)用于供氣量較大的場合，采用三級減壓，其中天然氣經(jīng)二級減壓至1.6MPa后一部分進(jìn)入調(diào)峰儲氣設(shè)備，另一部分經(jīng)第三級減壓至管網(wǎng)運(yùn)行壓力（一般為0.3～0.4MPa），再經(jīng)計量加臭后，輸入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。一般此工藝的供氣規(guī)模在5000Nm3/h以下。
上述兩種工藝，其核心減壓、加熱部分均可采用箱式或橇裝調(diào)壓站的方式，這種調(diào)壓站結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小，總體造價低，其優(yōu)越性已逐漸為越來越多的用戶所認(rèn)同，并得到廣泛應(yīng)用，如北京周邊的密云、平谷、昌平，青島的黃島等。僅在京津地區(qū)，已有愈10座投入使用。其中，北京密云的CNG調(diào)壓站采用意大利飛奧公司進(jìn)口設(shè)備，于2000年元月投用，作為國內(nèi)第一套全進(jìn)口設(shè)備，已成為CNG調(diào)壓站的典范。
六、CNG調(diào)壓站
由于CNG調(diào)壓站超高壓減壓的特點(diǎn)，比之常規(guī)的調(diào)壓系統(tǒng)，有以下一些特點(diǎn)和需要注意的地方：
1．CNG調(diào)壓站由調(diào)壓器、緊急切斷閥、放散閥、熱交換器及截斷閥（一般為球閥）等關(guān)鍵設(shè)備組成，并配以相應(yīng)的管道、管件、儀表等。如配置有對熱交換器提供熱水的專用鍋爐，則調(diào)壓裝置中還應(yīng)配置該專用鍋爐的燃?xì)猓ㄌ烊粴猓┕?yīng)系統(tǒng)。
2．進(jìn)入調(diào)壓裝置的CNG應(yīng)是清潔無油的，如不能保證這一點(diǎn)，則在調(diào)壓裝置前應(yīng)設(shè)除油及過濾裝置。
3．調(diào)壓一般至少分兩級進(jìn)行，這樣比較安全合理。在每級調(diào)壓器的燃?xì)獬隹谔幘鶓?yīng)設(shè)緊急切斷閥和安全放散閥，在調(diào)壓器出口壓力過高時，緊急切斷閥立即動作切斷氣流以保障安全。緊急切斷閥宜選用人工復(fù)位型。
4．調(diào)壓裝置中宜設(shè)置備用調(diào)壓路，以保證不因發(fā)生故障而中斷供氣。
5．調(diào)壓裝置中應(yīng)設(shè)置熱交換器，在每級減壓之前加熱天然氣以避免因減壓節(jié)流帶來的大幅度溫度降低而發(fā)生冷凝結(jié)冰等現(xiàn)象。加熱介質(zhì)一般為80℃的熱水，取自現(xiàn)成的熱水源或?qū)ｉT設(shè)立的鍋爐，鍋爐可直接利用CNG調(diào)壓裝置中的經(jīng)減壓后的天然氣作能源。
6．調(diào)壓裝置中在每級調(diào)壓器的進(jìn)出口均應(yīng)設(shè)置壓力表和溫度計，每級熱交換器后應(yīng)有溫度計并宜設(shè)置溫控開關(guān)。
7．CNG調(diào)壓裝置內(nèi)各器件及管道的布置應(yīng)便于操作和維護(hù)檢修；CNG調(diào)壓站裝置可設(shè)置在地上單獨(dú)的箱內(nèi)或地上單獨(dú)的建筑物內(nèi)；設(shè)置于空曠地帶的CNG調(diào)壓站應(yīng)單獨(dú)設(shè)置避雷裝置。
CNG供氣由于具有工藝簡單、建設(shè)周期短、投資省、運(yùn)營成本低等特點(diǎn)，對于距離氣源較近或長輸管線所到達(dá)的大城市的周邊地區(qū)，對用氣量不大的城鎮(zhèn)的居民用氣或中小型工業(yè)用戶，不失為一種很好的供氣方式。在天然氣管網(wǎng)已經(jīng)十分密集的歐洲各國，由于CNG供氣方式獨(dú)特的優(yōu)越性，近年來，在管網(wǎng)鋪設(shè)不到的偏遠(yuǎn)地區(qū)或地形復(fù)雜的山區(qū)，這種方式也越來越多地被采納。隨著CNG供氣站在國內(nèi)的逐步推廣應(yīng)用，有關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也將逐步完善，這種供氣技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟。實(shí)踐證明，CNG供氣在中小城鎮(zhèn)有頗高的推廣價值。
一、天然氣的前景
近年來我國城市的天然氣供應(yīng)發(fā)展迅速，整體形勢非常好。1996年陜甘寧天然氣田向北京供氣，東海氣田向上海浦東供應(yīng)天然氣，并相繼在新疆的塔里木，吐哈和青海的柴達(dá)木盆地發(fā)現(xiàn)了新的氣田，為西氣東輸在氣源上做了充分的準(zhǔn)備，最近在內(nèi)蒙古的鄂爾多斯地區(qū)天然氣勘探又有了新的成果，儲量可達(dá)5000億立方米。僅目前已掌握的儲量可以至少供應(yīng)30-50年。
與此同時，進(jìn)口俄羅斯天然氣的工作也在緊張有序地進(jìn)行，預(yù)計2007年可以供應(yīng)每年100億立方米，從而有效地滿足我國東北、華北地區(qū)的天然氣需求。
要發(fā)展天然氣供氣，氣源是關(guān)鍵，有了足夠的天然氣，城市供氣才有保證。
二、中小城鎮(zhèn)的天然氣供氣
西氣東輸和引進(jìn)俄羅斯天然氣的輸送管線將經(jīng)過那些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，環(huán)保要求高，工業(yè)集中的大型中心城市，并向它們供氣。這是我國十五計劃的重點(diǎn)，是國務(wù)院的重點(diǎn)工程，也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大項(xiàng)目。
但是，對于距長輸管線較遠(yuǎn)的中小城市，怎么辦？如果從干線上接一條幾百公里的管道，建設(shè)費(fèi)用高，需要地方自籌，干線開口又有一定的位置，距市近的地方不一定有預(yù)留采氣口，開口還需付開口費(fèi)。這些，對于用氣規(guī)模較小的城市在經(jīng)濟(jì)上劃不來。那么，有沒有辦法讓中小城市也經(jīng)濟(jì)地用上清潔方便的天然氣呢？有。這就是壓縮天然氣（CNG）供氣。
三、CNG供氣的適用范圍
CNG供氣并不適用于所有地區(qū)、所有城鎮(zhèn)，它有一定的適用范圍。
1．用氣地區(qū)距天然氣管線不太遠(yuǎn)，且有CNG采氣的地方（即“采氣站”）；CNG的運(yùn)輸距離最好在300公里以內(nèi)，最遠(yuǎn)不應(yīng)超過500公里，應(yīng)根據(jù)具體情況認(rèn)真核算。一般講，遠(yuǎn)距離輸送超過500公里就不經(jīng)濟(jì)了。
2．運(yùn)輸方面要有良好的道路條件，在較惡劣的氣候條件下仍能保證暢通的運(yùn)輸，即使在大雨、洪水、大雪、大霧等情況下也不會造成長時間的交通斷絕。城市天然氣儲備量一般按2-3日考慮，不超過一周，否則需較大的設(shè)備投資。
3．CNG的供氣規(guī)模不宜太大，一般在5萬戶以內(nèi)；對工業(yè)用戶的供氣量也不宜太大，以天然氣為原料或燃料的大型工業(yè)企業(yè)，用CNG的方式供氣也是不適宜的。
4．CNG可以作為城市/小區(qū)先期供氣的一種方式；例如在規(guī)模很大，長輸天然氣管道已有計劃，但一時來不了，卻又有迫切供氣要求的城市，可先采用CNG的方式部分供氣，待天然氣管道建成以后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣既解決了燃眉之急，又省去了燃?xì)庵脫Q的種種麻煩。因?yàn)閷τ脩艄獾母黜?xiàng)參數(shù)，如燃?xì)獾膲毫Α⑷A白數(shù)以及管線的材質(zhì)、管徑及表灶等來說，先期CNG供氣和以后的管路天然氣供氣是完全一致的，將來只需將管道連接好，拆除CNG供氣設(shè)備，即可進(jìn)行轉(zhuǎn)換，非常簡單方便。
四、經(jīng)濟(jì)性比較
對于城市燃?xì)鈦碚f，天然氣的優(yōu)質(zhì)、廉價是其他燃?xì)鉄o法與之競爭的。當(dāng)然，在用戶稀少且分散的偏遠(yuǎn)地區(qū)，還需發(fā)揮瓶裝液化石油氣的優(yōu)勢。
1．與人工煤氣相比
人工煤氣具有污染嚴(yán)重，投資高，建設(shè)周期長，成本高，效益低等缺點(diǎn)，經(jīng)營人工煤氣的企業(yè)很少有不虧損的，即使不計較是否盈利，人工煤氣項(xiàng)目也越來越難通過環(huán)保部門的審核。只有煤礦附近的居住區(qū)，原料非常便宜，且礦區(qū)一般地處偏遠(yuǎn)，對環(huán)境要求不高，才有可能建設(shè)人工煤氣項(xiàng)目。對于人口密集的大中城市，人工煤氣的新建項(xiàng)目往往由于不能通過環(huán)境評估而不能立項(xiàng)。所以，人工煤氣無論從經(jīng)濟(jì)效益還是從環(huán)境保護(hù)的角度，都無法與天然氣相比。
2．與液化石油氣相比
液化石油氣的供氣方式有：瓶裝液化石油氣供氣方式；液化石油氣混空氣管道供氣方式；純液化石油氣汽化后管道供氣方式等。不論那種方式都以液化石油氣價格為基準(zhǔn)價格。
這里按一般的價格情況進(jìn)行對比，如：
液化石油氣3000元/噸
壓縮天然氣1.8元/立方米
那么換算成單位熱值的價格可見下表：
|
燃?xì)?/div>
|
熱值
|
批發(fā)價格
|
單位熱值價格
|
|
LPG
|
93MJ/M3
|
3000元/噸
|
0.27元/4.18MJ
|
|
CNG
|
35MJ/M3
|
1.8元/立方米
|
0.215元/4.18MJ
|
通過上表可知單位熱值的燃?xì)馀l(fā)交割價CNG只相當(dāng)于LPG的80%，而CNG廠站的基本建設(shè)費(fèi)用和日常管理費(fèi)用都明顯低于LPG供氣方式。
五、工藝
CNG的中小城鎮(zhèn)供氣系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：
1．采氣點(diǎn)加壓站
由天然氣田或輸氣管線引進(jìn)天然氣后，經(jīng)過調(diào)壓，然后進(jìn)入凈化裝置，脫水，脫硫，脫二氧化碳，凈化后的天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓至15-25MPa。
2．CNG鋼瓶拖車
在加壓站向CNG鋼瓶拖車充氣，到達(dá)規(guī)定壓力后，拖車將CNG送往用氣城鎮(zhèn)。
3．卸氣站（儲配調(diào)壓站）
4．城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)
在卸氣站內(nèi)，天然氣一般經(jīng)過加熱、調(diào)壓、計量、加臭后進(jìn)入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。
減壓輸送工藝是壓縮天然氣（CNG）供氣技術(shù)的核心部分。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，典型的流程可有以下兩種：
工藝一：無儲氣裝置，天然氣經(jīng)兩級調(diào)壓后將壓力減至管網(wǎng)運(yùn)行壓力（一般為0.3～0.4MPa）,再經(jīng)計量加臭后，輸入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。此工藝適用于小規(guī)模的城鎮(zhèn)或小區(qū)供氣，或應(yīng)用于用氣量較小的專用戶，一般用氣量不超過4000Nm3/d，而CNG鋼瓶拖車的運(yùn)載能力應(yīng)能滿足2～3日的用氣量要求。
工藝二：應(yīng)用于供氣量較大的場合，采用三級減壓，其中天然氣經(jīng)二級減壓至1.6MPa后一部分進(jìn)入調(diào)峰儲氣設(shè)備，另一部分經(jīng)第三級減壓至管網(wǎng)運(yùn)行壓力（一般為0.3～0.4MPa），再經(jīng)計量加臭后，輸入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。一般此工藝的供氣規(guī)模在5000Nm3/h以下。
上述兩種工藝，其核心減壓、加熱部分均可采用箱式或橇裝調(diào)壓站的方式，這種調(diào)壓站結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小，總體造價低，其優(yōu)越性已逐漸為越來越多的用戶所認(rèn)同，并得到廣泛應(yīng)用，如北京周邊的密云、平谷、昌平，青島的黃島等。僅在京津地區(qū)，已有愈10座投入使用。其中，北京密云的CNG調(diào)壓站采用意大利飛奧公司進(jìn)口設(shè)備，于2000年元月投用，作為國內(nèi)第一套全進(jìn)口設(shè)備，已成為CNG調(diào)壓站的典范。
六、CNG調(diào)壓站
由于CNG調(diào)壓站超高壓減壓的特點(diǎn)，比之常規(guī)的調(diào)壓系統(tǒng)，有以下一些特點(diǎn)和需要注意的地方：
1．CNG調(diào)壓站由調(diào)壓器、緊急切斷閥、放散閥、熱交換器及截斷閥（一般為球閥）等關(guān)鍵設(shè)備組成，并配以相應(yīng)的管道、管件、儀表等。如配置有對熱交換器提供熱水的專用鍋爐，則調(diào)壓裝置中還應(yīng)配置該專用鍋爐的燃?xì)猓ㄌ烊粴猓┕?yīng)系統(tǒng)。
2．進(jìn)入調(diào)壓裝置的CNG應(yīng)是清潔無油的，如不能保證這一點(diǎn)，則在調(diào)壓裝置前應(yīng)設(shè)除油及過濾裝置。
3．調(diào)壓一般至少分兩級進(jìn)行，這樣比較安全合理。在每級調(diào)壓器的燃?xì)獬隹谔幘鶓?yīng)設(shè)緊急切斷閥和安全放散閥，在調(diào)壓器出口壓力過高時，緊急切斷閥立即動作切斷氣流以保障安全。緊急切斷閥宜選用人工復(fù)位型。
4．調(diào)壓裝置中宜設(shè)置備用調(diào)壓路，以保證不因發(fā)生故障而中斷供氣。
5．調(diào)壓裝置中應(yīng)設(shè)置熱交換器，在每級減壓之前加熱天然氣以避免因減壓節(jié)流帶來的大幅度溫度降低而發(fā)生冷凝結(jié)冰等現(xiàn)象。加熱介質(zhì)一般為80℃的熱水，取自現(xiàn)成的熱水源或?qū)ｉT設(shè)立的鍋爐，鍋爐可直接利用CNG調(diào)壓裝置中的經(jīng)減壓后的天然氣作能源。
6．調(diào)壓裝置中在每級調(diào)壓器的進(jìn)出口均應(yīng)設(shè)置壓力表和溫度計，每級熱交換器后應(yīng)有溫度計并宜設(shè)置溫控開關(guān)。
7．CNG調(diào)壓裝置內(nèi)各器件及管道的布置應(yīng)便于操作和維護(hù)檢修；CNG調(diào)壓站裝置可設(shè)置在地上單獨(dú)的箱內(nèi)或地上單獨(dú)的建筑物內(nèi)；設(shè)置于空曠地帶的CNG調(diào)壓站應(yīng)單獨(dú)設(shè)置避雷裝置。
CNG供氣由于具有工藝簡單、建設(shè)周期短、投資省、運(yùn)營成本低等特點(diǎn)，對于距離氣源較近或長輸管線所到達(dá)的大城市的周邊地區(qū)，對用氣量不大的城鎮(zhèn)的居民用氣或中小型工業(yè)用戶，不失為一種很好的供氣方式。在天然氣管網(wǎng)已經(jīng)十分密集的歐洲各國，由于CNG供氣方式獨(dú)特的優(yōu)越性，近年來，在管網(wǎng)鋪設(shè)不到的偏遠(yuǎn)地區(qū)或地形復(fù)雜的山區(qū)，這種方式也越來越多地被采納。隨著CNG供氣站在國內(nèi)的逐步推廣應(yīng)用，有關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也將逐步完善，這種供氣技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟。實(shí)踐證明，CNG供氣在中小城鎮(zhèn)有頗高的推廣價值。
