熊永强1, 2 华贲1, 2 罗东晓2, 3
（1.华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室 2.华南理工大学天然气利用研究中心 3.广州市煤气公司）
摘 要 管道天然气的长途输送都是采用高压管输的方式，高压天然气经各地的调压站降压后才能供应给普通用户使用，调压的过程有大量的压力能损失。为解决城市燃气用户特有的用气不均匀性问题，文章介绍了一种利用高压天然气调压过程的压力能膨胀制冷的管道天然气液化流程。应用此流程将管道里的一部分天然气液化制成液化天然气（LNG）并储存起来，在用气高峰时再将储存的LNG汽化增加供气量，满足下游用户的需求，这样能够增强燃气企业的“调峰”能力，有利于天然气管网的平稳运行。同时，利用本流程可以回收天然气中的轻烃资源，为我国的石化工业提供优质的化工原料。
主题词 城市燃气 调峰 调压站 天然气液化 回收轻烃
随着中国经济的持续快速发展和能源结构的调整，使用清洁能源、大力发展天然气工业是必然的趋势。天然气产业具有典型的产业链特征，其上、中、下游之间的贸易，都采用“照付不议”的形式来分担风险和规范贸易各方的行为。作为天然气下游主要用户之一的城市燃气用户，其用气负荷随时段、季节、气候和风俗习惯的影响，波动量非常之大，每天都面临着气源“调峰”的压力。因此，各城市燃气经营企业均需投巨资建设一些调峰设施，如地下储气库、高压储罐、高压储气管网、液化天然气（LNG）调峰厂等，以此来满足用户高峰期的用气需要。此外，作为一种优质的清洁能源，大部分天然气，特别是油田伴生气中，含有大量的轻烃资源，这些轻烃都是非常好的化工原料。从天然气中回收轻烃资源，将有利于解决我国乙烯工业发展的原料瓶颈以及增强我国乙烯行业的国际竞争力[1]。
一、天然气的调峰
目前常用的储气调峰方式主要有地下储气、高压储罐储气、高压管网储气、LNG液化工厂储气等，以上几种储气方式的投资费用比较如表1[2]所示。从表1可以看出，上述各种储气方式中以修建地下储气库最经济，储气量较大，以高压球罐和高压管网的单位储气量投资费用最高。但是修建地下储气库需要有良好的地质条件，而且储气时要将天然气压缩到20MPa左右的压力储存，需要耗费大量的能量来压缩天然气，且只适合天然气耗量特别巨大的城市。因此，很多不具备建设地下储气库条件的天然气消费区，一般采用高压管网储存或将天然气液化制成LNG来储气调峰。如建于上海浦东的东海LNG事故调峰站，是我国第一座调峰型天然气液化装置，其日液化能力为165m3 LNG[3]。目前，天然气液化装置的工艺路线主要有阶式制冷工艺、混合制冷工艺和膨胀制冷工艺这三种。阶式制冷工艺和混合制冷工艺其天然气液化所需的冷量都是通过冷剂的制冷循环来提供的，而膨胀制冷工艺则是利用原料天然气的压力能对外做功来提供所需的冷量[4]。
表1 几种储气方式的投资费用比较
