上海市天然气管网天然气特性分析.docx
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上海市天然气管网天然气特性分析
上海市天然气供气特性分析
二 00 四年六月
前言
1.上海市天然气的发展:
上海市是国际化特大型城市,是我国最早使用城市燃气的城市,城镇居民
已实现全气化。
随着城市的发展,目前已形成人工煤气 250 万户、天然气 100
万户、液化石油气 240 万户的城市燃气供应系统。
由于人工煤气的生产过程效
率低、污染严重、成本高,需要大量的煤、油的运输,鉴于上海环境保护、地
理位置、运输条件和能源结构的调整,上海市将逐步淘汰煤制气和油制气,用
天然气逐步替代人工煤气。
东海天然气的供气和西气东输工程的投产,为上海
目前和今后城市燃气提供了充足稳定的气源,使上海这一有一百多年人工煤气
生产和使用历史的特大型城市获得了燃气事业再一次大发展的机遇。
根据上海
市的有关规划,上海将在 7-10 年内在市区基本完成天然气转换,预计天然气
供应量 2005 年将达到 22 亿立方米、2010 年达到 80 亿立方米,分别占上海市
一次能源的 6%和 11%。
对于上海这一国际化大都市而言,保证稳定地供气和
安全使用天然气、降低燃气安全事故,是头等大事。
2.天然气来源的不同和性质上的差异:
国家统计局公布的数据显示,2001 年,中国的天然气产量为 303.4 亿立方
米。
而据预测,到 2005、2010 和 2020 年,中国的天然气需求量将分别达到
645、1120 和 2520 亿立方米;同期,中国的天然气产量将分别达到 625、968
和 1420 亿立方米。
我国的天然气生产,主要集中在中西部地区的四川、塔里
木、柴达木、鄂尔多斯和沿海大陆架区域以及油田伴生气。
除了本国生产外,
中国需要通过从俄罗斯、中亚等地进口天然气以及进口液化天然气等办法来弥
补供需缺口。
不同的油气田的天然气由于原始生物的种类、地质生成的条件的
不同,其成分会略有差异,比如四川气田的天然气含有较多的氮气、油田伴生
气会有一部分轻烃类成分等,它们的热值、密度等特性都有所不同。
3.天然气的成分和特性对民用燃烧器具的影响,燃具的燃气适配性问题:
每一种燃气燃烧器具都必须正常地燃烧,因此都是根据的一定的燃气的特
性进行设计的。
燃气的密度、理论空气量、燃烧速度等等特性不同,在燃气器
具上形成的一次空气量、火焰状况也是有差异的。
我国的城市燃气分类国家标
准 GB13611 将天然气分为 10T、12T、13T。
燃气器具的生产也是按照燃气分类
的基准气或者按照销售地区的气源特性进行设计、测试,以适应当地气源的特
性,保证正常燃烧。
由于上海市的特殊的地理位置和天然气发展规划,将在同
一区域存在着不同来源的天然气,其成分和特性有一定差异,这必将对在上海
使用的天然气器具的燃气适配性产生一定程度的影响。
第一部分:
上海市目前和今后数年天然气气质的特性
一、天然气的来源
根据上海市发展规划、上海市天然气管网公司、中国石油天然气股份有限
公司所披露的信息,目前至今后若干年一段时期内上海市天然气的主要来源为:
东海平湖天然气
东海平湖油气田于 1999 年 4 月开始向上海浦东供气,一期规模为 120 万
立方米/日,并于 1999 年 8 月向上海浦西部分地区供气,二期扩建工程于 2003
年投产向上海供气,目前总供气能力达到 180 万立方米/日,稳定向上海供气。
是西气东输工程向上海供气前上海唯一的天然气气源,也将是上海今后一个时
期城市天然气的主要气源之一。
西气东输天然气
西气东输工程 2004 年元旦正式向上海商业供气,按照西气东输管道工程
时间表,2004 年开始靖边-上海建成投产,由鄂尔多斯长庆气田向上海供气,
2005 年初轮南-靖边管线投产,由塔里木的库车-塔北地区天然气田向管道
供气,其中 2005 年-2006 年由克拉 2 号气田供气,2007 年开始由克拉 2 号和
迪那 2 号气田联合供气,稳定供气至 2020 年,2020 年后将有新的气田加入供
气。
西气东输工程启动气源的长庆气田,目前已建成 73 亿立方米年产能力,
预计 2004 年累计建成产能将超过 80 亿立方米。
位于西气东输管线中部地区的
长庆鄂尔多斯盆地,拥有天然气资源量 10.7 万亿立方米,目前已累计探明天
然气地质储量 1.11 万亿立方米,可采储量 7510 亿立方米。
长庆气田目前是北
京及华北地区天然气供应的主要气田。
规划建设中的西气东输工程的主力气源是塔北地区的天然气,西气东输源
头的新疆塔里木盆地拥有天然气资源量 8.39 万亿立方米,其中主力气区库车
-塔北地区目前已累计探明天然气地质储量 6224 亿立方米,可采储量 4372 亿
立方米,预计到 2010 年,累计探明天然气地质储量将达 1 万亿立方米以上。
克拉 2 号气田是迄今我国储量规模最大,单位面积储量丰度最大,单井产量
最高的气田,目前探明储量 2840 亿立方米,可采储量 2130 亿立方米,按年
产 100 亿立方米供气规模,可稳定供气 20 年。
液化石油气混空气作为应急气源
由于天然气供应对上海这个国际化大都市的重要性,上海市市政府、市
政管理局、上海市燃气管理处、燃气销售公司对上海的天然气的调峰和事故应
急方案进行了科学的研究和规划,在闵行区昆阳路建立了一座液化石油气掺混
空气作天然气应急气源装置,计划应急日供气量 20 万立方米/天。
石洞口煤气制气有限公司天然气紧急事故储备气源
作为天然气管网供应调峰及事故应急气源,石洞口煤气制气有限公司将提
组分
氮气(%)
0.67
甲烷(%)
88.75
乙烷(%)
6.81
丙烷(%)
0.34
异丁烷(%)
0.017
正丁烷(%)
0.009
异戊烷(%)
0.003
正戊烷(%)
0.002
二氧化碳(%)
3.40
C6+(以正己烷计)
(%)
0.005
相对密度 S
0.6283
3
华白指数 W(MJ/Nm )
51.12
燃烧势 CP
39.02
3
高热值 Hh(MJ/Nm )
40.52
3
低热值 Hl(MJ/Nm )
36.59
供 80 万立方米/天的轻油制气代用天然气(SNG)供气能力,其工艺是利用轻
油制气工艺生产的人工煤气,混合一定比例的液化石油气,生产与天然气的燃
烧特性(华白数、燃烧势)相同或相近的代用天然气。
规划中远期供气气源:
进口液化天然气
根据“上海液化天然气接收站和海底输气干线项目总体可行性研究报告”
上海预计 2008 年在上海大小洋山港西门堂设液化天然气接收站,一期规模
300 万吨,二期规模 600 万吨。
东海西湖凹陷天然气
近年来,上海海洋石油局对西湖凹陷的油气发现开展了大量储量计算评
价工作,估计可采资源 3500 亿立方米,如果近期实施开发,将成为上海中远
期供气气源之一。
二、天然气组分及特性
东海天然气
东海天然气产于东海平湖天然气田,是上海目前天然气主要供气气源之一。
上海天然气公司对于从新港首站接收的天然气进行了定期的成分检测,(见附
件 4),本站也对管道中的天然气进行了不定期的成分检测。
表 1 东海天然气典型成分
东海平湖天然气的成分接近油田伴生气,除了主要可燃成分甲烷以外,还
伴有一定量的轻烃组分,如乙烷、丙烷、丁烷等,天然气上岸后,经过天然气处
理厂净化处理后,除去了部分较重的成分后,输入管道的天然气仍然含有一定量
的乙烷、丙烷,含量达到 6-10% 。
西气东输天然气
组分
氮气(%)
0.45
甲烷(%)
97.6
乙烷(%)
0.62
丙烷(%)
0.41
丁烷(%)
0.21
戊烷(%)
0.01
二氧化碳(%)
0.65
C6+(以正己烷计)(%)
0.05
相对密度 S
0.5735
3
华白指数 W(MJ/Nm )
52.96
燃烧势 CP
39.69
3
高热值 Hh(MJ/Nm )
40.10
3
低热值 Hl(MJ/Nm )
36.08
组分
氮气(%)
0.147
甲烷(%)
96.12
乙烷(%)
0.501
丙烷(%)
0.118
丁烷(%)
0.0033
戊烷(%)
0.012
二氧化碳(%)
2.6
C6+(以正己烷计)
(%)
/
相对密度 S
0.5807
3
华白指数 W(MJ/Nm )
50.89
燃烧势 CP
38.34
3
高值 Hh(MJ/Nm )
38.78
3
低值 Hl(MJ/Nm )
34.88
表 4 克拉 2 号气田天然气组分
西气东输的天然气于 2004 年 1 月 1 日正式向上海供气,目前供应上海的
天然气是鄂尔多斯长庆气田的天然气,在中石油《关于西气东输管道输送的中
国石油生产的天然气品质的报告》中提供了鄂尔多斯长庆气田的天然气的组分:
表 2 《关于西气东输管道输送的中国石油生产的天然气品质的报告》提供的
鄂尔多斯长庆气田的天然气的组分
根据西气东输的供气计划,2005 年 1 月起由塔里木天然气田向管道供气,
2005 年至 2006 年由克拉 2 号气田供气,2007 年以后由克拉 2 号与迪那 2 号联
合供气。
根据中石油《关于西气东输管道输送的中国石油生产的天然气品质的
报告》,克拉 2 号和迪那 2 号气田的天然气的组分如表示:
组分
氮气(%)
1.13
甲烷(%)
88.63
乙烷(%)
7.32
丙烷(%)
1.42
丁烷(%)
0.58
戊烷(%)
0.2
二氧化碳(%)
0.46
C6+(以正己烷计)(%)
0.26
相对密度 S
0.6308
3
华白指数 W(MJ/Nm )
54.61
燃烧势 CP
40.86
3
热值 Hh(MJ/Nm )
43.38
3
热值 Hl(MJ/Nm )
39.14
组分
氮气(%)
0.56
甲烷(%)
96.1
乙烷(%)
1.74
丙烷(%)
0.58
丁烷(%)
0.28
戊烷(%)
0.03
二氧化碳(%)
0.62
C6+(以正己烷计)(%)
0.09
表 5 迪那 2 号气田天然气组分
表 6 克拉 2 号和迪那 2 号气田联合供气天然气组分
从报告提供的两个气田的组分来看,克拉 2 号气田的天然气属于比较典
型的天然气田的天然气,甲烷含量达到 97%以上,与鄂尔多斯长庆气田的天然
气的组分比较接近;迪那 2 号气田的天然气含有较多的轻烃组分,乙烷、丙烷、
丁烷含量达到 8%以上,热值相对较高,密度较大,与东海平湖天然气相类似。
从报告提供的克拉 2 号和迪那 2 号气田联合供气天然气组分估计,克拉 2 号气
田和迪那 2 号气田天然气混合比约为 83:
17,但是克拉 2 号气田和迪那 2 号气
田供气是否能够保持稳定的比率尚难确定。
液化气混空做天然气应急气源
日供气 20 万立方米,根据设计单位太平洋液化气有限公司的设计参数和
装置运行单位上海市液化气经营有限公司试运行的情况,供气组分为液化气:
方案 1
轻油制气产品气
脱 CO2+20%LPG
方案 2
轻油制气产品气
+30%LPG
方案 3
轻油制气产品气
+35%LPG
乙烷(%)
0.19
0.38
0.44
丙烷(%)
0.40
0.82
0.95
丙稀(%)
12.44
9.3
10.89
丁烯(%)
0.02
0.26
0.30
正丁烷(%)
1.76
7.16
8.35
异丁烷(%)
4.73
12.06
14.07
氢气(%)
45.68
39.2
36.4
一氧化碳(%)
2.76
1.54
1.3
二氧化碳(%)
5.56
14.7
13.7
甲烷(%)
26.85
14.7
13.6
3
高热值,(MJ/NM )
37.69
47.48
52.74
3
低热值,(MJ/NM )
33.92
43.27
48.20
燃烧势 CP
85.3
65.9
63.3
3
华白数 W(MJ/NM )
48.09
50.03
53.63
空气=70:
30,其中液化气的比例为:
丙烷:
丁烷=70:
30。
石洞口煤气制气有限公司天然气紧急事故储备气源
其供气方案提供的燃气(SNG)的成分为:
中远期天然气组分情况:
东海西湖凹陷天然气和上海的 LNG 项目尚处于初步勘探和初步规划阶段,
目前还没有资料表明其天然气成分及特性。
三、天然气输配管网的情况
根据上海市发展规划(附件 1),上海市天然气管网采用 X+1+X 的模式,
在建立一张整体的天然气输配管网系统的基础上,接受东海天然气和西气东输
集输管道的天然气以及以后可能输送到上海的天然气,如中远期规划的东海凹
陷的天然气和 LNG。
按照上海市天然气规划的接受气源分布和城市管网总体布局,在西部沿
郊环线布置高压输气干管,接收西气东输天然气,向南、北供气,同时向东经
降压后通过沿外环线布置的输配气管网供应中心城区,并与现有东海天然气管
网连接。
东海平湖天然气经新港首站,通过 2.5MPa 高压管线输送至北蔡储配
站和川沙门站,调压至 1.6MPa 向浦东供气,并穿越黄浦江进入浦西地区,经调压
站向浦西供气。
从整个管网接收气源的格局来看,东海天然气和西气分别从东
西两侧进入高压管线,并逐级调压向中心城区输送。
,整个管网依靠中央管理
和调度系统(SCADA 系统)调度运行。
LPG 混空的天然气应急气源,装置设在闵行昆阳路,通过专门输气管线,
在闵行外环线附近并入天然气管网,运行时供应闵行部分区域,替代部分天然
气,供气区域基本局限于闵行地区。
天然气类别
高热值,
MJ/Nm3
相对密度,
MJ/Nm3
华白数,
MJ/Nm3
燃烧势
10T
34.2
0.6125
43.8
33
12T
39.8
0.5548
53.5
40
13T
46.0
0.6548
56.8
41
长庆气田
38.78
0.5807
50.89
38.3
克拉 2 号
40.10
0.5735
52.95
39.7
迪那 2 号
43.38
0.6308
54.61
40.9
东海平湖
40.50
0.6265
51.17
39.1
氮气(%)
甲烷(%)
乙烷(%)
丙烷(%)
丁烷(%)
戊烷(%)
二氧化碳
(%)
C6+(以正己
烷计)(%)
10T
14
86
12T
100
13T
90
10
东海
0.67
88.75
6.805
0.345
0.026
0.005
3.4
0.005
长庆
0.147
96.12
0.501
0.118
0.0033
0.012
2.6
0
克拉
0.45
97.6
0.62
0.41
0.21
0.01
0.65
0.05
迪那
1.13
88.63
7.32
1.42
0.58
0.2
0.46
0.26
远期气源东海凹陷天然气和 LNG 工程目前在规划中尚未实施,未能确定
其未来对天然气供应的影响。
四、上海天然气不同来源的天然气的特性有关燃具适配性参数
上海天然气近期主要的 4 种气源分为两种类型,目前西气长庆气田天然气
和克拉 2 号气田为一种类型,是典型气田气,甲烷 96%以上,按照我国国家
燃气分类标准,组分上接近 12T 天然气;东海平湖天然气和迪那 2 号气田,属
于另一种类型,甲烷 88-90%,有 6-10%的乙烷、丙烷和丁烷等轻烃组分,
介于 12T 和 13T 的一种天然气。
因此在燃气器具设计参数的确定时应考虑在上
海销售的燃具应兼顾天然气供气特性的波动。
在实际燃气器具适配性检测中经
常存在的问题是由于一次空气量的适应范围不够导致一氧化碳不符合标准要求。
表 7 四种类型天然气的组分与燃气分类标准中基准气比较
表 8 四种类型天然气的燃气特性与燃气分类标准中基准气比较
四、小结
从今后一段时期里供应上海城市天然气管网的气源情况看,主要是东海
平湖天然气、长庆气田的天然气、克拉 2 号和迪那 2 号气田的天然气四个供气
气源,加上 LPG 混空应急气源等小规模补充气源。
供应上海市主力气源的天然气主要由两种类型,一种是甲烷成分达到 96-
97%,1%以下的乙烷和丙烷,以及少量二氧化碳、氮气等惰性气体,如长庆气
田天然气和克拉 2 号气田的天然气;第二种是甲烷成分 88-90%,组分中含有
较多的轻烃成分,如乙烷、丙烷、丁烷等,达到 7-10%左右,这种天然气热值
较高,密度较大。
从上海天然气管网及其发展规划看,上海天然气输配管网分别从东西两
侧接收东海天然气和西气,通过调压系统逐级降压后向城市供气,两个接收点
进入管网的天然气虽然使用统一管网,但并不能完全混合,形成浦东以东气为
主,西部以西气为主,中部城区两种气混杂,不能够确定比例,有时为了调度、
检修等原因可能整个管网只有一种天然气。
由于西气的开发规划,今后一段时期进入上海的西气成分将有一定的改
变,从目前的数据来看,同一气田的天然气的成分相对稳定。
在燃气器具设计参数的确定时应考虑在上海销售的燃具应兼顾天然气供
气特性的波动。
参考资料
1.上海市燃气规划(节选)
2.中国石油天然气总公司关于西气东输天然气气质的报告
3.中国石油西气东输管道分公司天然气分析报告
4.上海市天然气管网有限公司天然气质量报表
5.石洞口制气有限公司天然气储备气源可行性方案初探
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