重慶市城口縣城燃氣氣源的選擇

  重慶市城口縣位于重慶市東北部的大巴山區，處在川、陜、渝三省市交界處，南接重慶市開縣、巫溪縣，全境幅員面積3296.96km2，人口22.58萬，境內有豐富的旅游資源和礦產資源。該縣屬于重慶市七大經濟區中的“大巴山林牧發展區”，該區是我國18個聯片貧困地區的一部分，山高地少，交通不便，系典型的“資源大縣，人口小縣，經濟窮縣”。

    城口縣的城鎮發展規模規劃如表1：

 

    縣城葛城鎮為城口縣的政治、經濟和文化中心，該鎮距重慶530km、開縣179km、巫溪縣140km，對外交通僅依靠3條建于山嶺重丘區的縣際公路。葛城鎮的城市建設相對落后，基礎設施不完善，配套較差，城市建設用地嚴重不足。

    2．城市燃氣概述

    城市燃氣是城鎮的重要基礎設施，也是城鎮現代化的重要標志之一。城市燃氣的發展，不僅能夠節約能源、保護大氣環境，而且能夠提高人民生活水平、改善勞動條件、節約勞動力以及減少交通運輸量。

    城市燃氣包括人工煤氣、天然氣和液化石油氣 (LPG)等，其中天然氣具有安全、清潔、熱值高、價格低和管道輸送進戶等特點，是優質燃氣和當代典型的氣源。城鎮天然氣供應系統一般由長輸管線、門站、各級輸配管網、用戶調壓設備和戶內管道等組成。

    3．城口縣城燃氣現狀

    城口縣擁有豐富的礦產資源，其縣域內尚未發現天然氣資源。鄰近的開縣、宣漢雖探明了儲量豐富的天然氣，但從最近的氣源點開縣敷設天然氣長輸管線至城口，不僅距離長、投資達數千萬元，而且管線建設需翻山越嶺，實施難度大，沿途的地質條件亦難以保證管線的安全運行。

    因此，至今城口縣城沒有天然氣設施，僅發展了少量的LPG用戶。全年LPG用量約300t，儲存能力僅25t，供氣能力的擴展潛力較小，氣源保障能力不能滿足縣城城市建設的發展需要。其中，多數LPG用戶采用瓶裝供氣，幾年前曾發展了580戶管道LPG用戶，卻由于成本高、輸差大，僅運行了很短的時間即停止了供氣。葛城鎮其余的居民和公共建筑仍然以燃煤、電為燃料，其中燃煤造成縣城空氣污染嚴重，居民對管道燃氣呼聲很高。

     4．城口縣城燃氣發展設想

     國務院于2007年批準重慶市作為全國統籌城鄉綜合配套改革試驗區，重慶市也提出了“一圈兩翼”的戰略發展部署，努力促進渝東北、渝東南“兩翼”地區的社會、經濟發展，提高和改善當地居民的生活條件，共享改革發展成果。所以，實施渝東北最北端的城口縣管道燃氣供應工程、提高其城鎮氣化率已成當務之急。根據葛城鎮城市總體規劃，將建成以發展生態旅游產業和地方土特產品加工為主的生態型山水園林小城市，城市燃氣作為現代化城市的重要基礎設施，必須滿足該鎮社會、經濟的發展和提高居民生活水平的需要，居民氣化率應接近100％，公共建筑也應普及燃氣的使用。由于近期氣源較為緊張，近期工業用燃氣暫不考慮，待中遠期氣源較為充足時再發展。

二城口縣城燃氣氣源選擇

  1．氣源類型選擇

  人工煤氣是我國城市燃氣的傳統氣源，在我國的發展歷史達100多年，包括干餾煤氣、氣化煤氣、油制氣等。在20世紀80年代以前，城市燃氣以人工煤氣為主。但由于人工煤氣的生產廠投入大、污染環境、產氣成本高、氣質較差等原因，現在已逐步淘汰，國內人工煤氣廠基本上已關閉或即將停產。重慶的城市燃氣一直以天然氣為主，沒有大規模地發展人工煤氣，僅個別地區(如萬盛)發展了少量化肥廠的尾氣作為城市燃氣。

    因此，從經濟方面、環境方面、資源方面和燃氣發展趨勢上分析，人工煤氣不適宜作為城口縣城的城市燃氣氣源。20世紀80年代至90午代初，LPG和天然氣得到了很快的發展，形成了煤制氣、LPG、天然氣等多種氣源并存的格局。沿海經濟發達而能源缺乏的地區首先使用了進口LPG，推廣管道LPG的應用，從而推動丁LPO在城市的充分利用，使LPG成為我國城市燃氣的主要氣源之一。

    20世紀90年代后期至今，隨著天然氣勘探、開發的力度加強，陜氣進京、西氣東輸、川氣東送、沿海液化天然氣(LNG)等工程為全國天然氣供應工程拉開了序幕，我國城市燃氣進入前所未有的大發展階段，也標志著城市燃氣中的天然氣時代的來臨。

    由于重慶本地無LPG氣源，需從外地調運，故LPG成本較高、保障能力差。重慶市是中石油西南地區天然氣的主產區，探明可采儲量超過3200億立方米，年產氣量超過80億立方米，具有產氣區得天獨厚的資源和價格優勢，同時天然氣在輸送、安全性、持續性等方面具有巨大的優勢，因此葛城鎮仍應以天然氣為氣源。

2．天然氣與LPG比較

(1)氣源保障

    葛城鎮目前燃氣為LPG，主要來自西北的煉油廠，運輸路途遠，供應并不穩定；重慶地區盛產天然氣，氣源保障能力遠遠高于LPG。

(2)生活質量

    LPG主要采用瓶裝供應的方式，運輸勞動強度大，需要頻繁更換，造成用戶生活不便。天然氣采用管道輸送直接進戶，省去了運輸環節，方便了居民生活。LPG的主要成分為丙、丁烷，但還容易含有重烴、硫等雜質，燃燒后易生成殘留物或二氧化硫，將會對廚房產生污染，而天然氣成分中95％以上為甲烷，燃燒后不會污染環境。

    (3)安全性

    由于氣態LPG的密度大于空氣，容易積聚在低洼地帶或地面，發生燃爆的可能性大大高于天然氣。同時，LPG鋼瓶系壓力容器，LPG具有加熱易氣化、膨脹的特性，在操作、使用、保管、維護方面要求較高，安放在居民家中容易產生安全隱患。天然氣則為低壓管道進戶，使用方便，而且密度小于空氣，易于擴散，是最安全的城市燃氣。

    (4)供氣價格

     LPG實行市場化定價，其價格隨石油價格的起伏陽季節、供求變化而波動，近年來價格持續上升。目菏15kg的LPG鋼瓶充裝價格約為100元／瓶，由于瓶{j留有殘液，實際充裝量約13kg，按熱值換算約相當于19.5m。天然氣，故LPG的價格約相當于天然氣價格5.12元／立方米。

    城口縣物價局已核定葛城鎮的管道天然氣開戶費為3000元／戶、氣價為3．5元／立方米。按每戶年使用天然氣300m3計，每年節約的氣費為486元，約6年即可收回開戶費投入，因此天然氣不僅在使用方面，而且在價格方面也具有明顯優勢。

問題，給配送帶來了一定難度。

    1．工藝方案

    建立山區小城鎮天然氣供應系統的主要障礙是氣源線，山區地形和地質復雜、高差較大、距離較遠、經濟效益差等因素均不利于長輸管線的建設。因此，近期(2015年)建立虛擬輸氣管網，即以壓縮天然氣 (CNG)或LNG通過汽車運輸至小城鎮門站的方式替代長距離輸氣管線的供氣方案被提出，這樣可望達到保證合理的工程投資和便于維護、管理的目的。虛擬輸氣管網的主要技術核心是以壓縮或液化技術減小天然氣體積來達到采用汽車、輪船等的運輸條件。重慶地區目前無LNG生產商，故葛城鎮的虛擬輸氣管網氣源應為CNG。

    CNG虛擬輸氣管網總體方案為：CNG通過虛擬管網(汽車CNG儲氣式特種集裝箱)運送至小城鎮后，通過減壓站(可與門站合并)進入門站的調壓、計量工藝，門站后的輸配方式與常規城市天然氣的配氣方式相同。主要工藝流程示意圖如下：

CNG加氣站→CNG運輸車→CNG減壓站→城區管網→各類用戶      

    重慶市開縣境內天然氣資源豐富，開縣縣城建有CNG加氣站1座(即安康CNG加氣站)，同時也是距離城口縣最近的氣源點(約179km)，具備作為城口氣源點的條件和能力。因此，葛城鎮CNG供氣系統的氣源點確定在開縣縣城安康CNG加氣站。

    隨著渝東北天然氣資源勘探、開發的推進，城口境內發現天然氣資源的可能性較大，中遠期(2020年)擬以城口境內的天然氣氣井為氣源點，建設供應縣城以及坪壩、修齊、明通等重點鎮的天然氣輸氣管線，形成縣域內的天然氣輸氣管網。   

     3．CNG運輸車

    虛擬輸氣管網的運輸工具為CNG運輸車，包括運輸車和儲氣裝置兩個部分。

    開縣至城口之伺的省道202線為山嶺重丘公路，對運輸車輛長度和拖運方式有較大限制。所以，城口縣CNG運輸車不能選擇平原地區常用的臥式管束半掛車(最長可達16.5m)，而是采用CNG儲氣式特種集裝箱運輸車，由15噸柴油載重汽車和144只儲氣鋼瓶組成，總容積為11.520ma，總長度為9.54m，可充裝天然氣約2900m3。

     4．CNG減壓站

     CNG運輸車上的儲氣壓力高達20MPa，而城市燃氣管網中壓A最高壓力則為O.4MPa，故必須對運輸車內的高壓天然氣進行2級減壓后方可輸入城區管網。CNG減壓站包括了城市門站的功能，主要由卸氣柱、橇裝調壓柜、換熱鍋爐、加臭裝置、緩沖(儲氣)管束、出站控制及計量裝置等組成。 

    5．虛擬管網與長輸管線比較

    從最近氣源點開縣縣城敷設天然氣長輸管線至葛城鎮，則需要敷設的輸氣管線口徑如表2(開縣壓力為1.6MPa，葛城鎮壓力為O.2MPa，公共建筑用氣量取居民用氣量的30％)。

    表2需敷設的輸氣管線口徑情兄

 

    按D141.3×5.6投資為40萬元／公里計，長輸管線179km的投資將達到7160萬元，另外門站投資約100萬元，總投資則為7260萬元，平均每戶的氣源方面投資高達5580元。

    采用虛擬輸氣管網的投資情況見表3。

 

    因此，虛擬輸氣管網的投資僅為長輸管線投資的22.7％，而且長輸管線必須一次性投資建設完成，虛擬輸氣管網的設備還可以逐步到位，具有較大的靈活性，性價比優勢明顯。開縣至城口179km沿途的地形、地質變化極大，對于長輸管線的敷設和維護的難度較大。重慶市已經實施完成的“8小時重慶”工程，極大地改善了省道202線的路況，減少了冰雪天氣和路基垮塌、巖石滑坡對交通的影響，為CNG運輸車的安全運行提供了保障。

     6．虛擬管網向管道輸氣過渡

     由于重慶市內距離天然氣主管網較近的地區天然氣價格明顯低于城口縣天然氣價格，而且近期還未將城口縣工業用戶納入供氣范圍，因此為達到城鄉統籌的目標，城口縣的中遠期天然氣解決方案仍以城口縣域內的氣井為氣源點、以輸氣管線作為氣源線進行供氣，其供氣價格、供氣保障能力才可能進一步優化。