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瓶装压缩天然气输配工艺研究
一、引 言
当今世界各国，对于天然气在世界能源中所占地位的认识，已经上升到了一个极其重要的高度。天然气作为继煤炭、石油之后的第三大天然能源，被誉为二十一世纪的新型环保能源。天然气消耗量将在二十一世纪上升到第一位。因此，各国对于天然气的开发利用，都投入了大量的人力和物力。我国以“陕气进京”工程为标志，拉开了天然气大发展的序幕。“西气东输”工程将成为我国规模最大的天然气建设工程。这意味着我国已经进入了天然气大发展时代。
但是，在天然气输配过程中，仍有诸多因素制约着天然气建设的发展。我们认为主要有以下三方面问题：
1、天然气管网建设投资巨大
2、天然气消费结构不合理
3、管理体制不适和天然气发展的需要
基于上述观点，许多中小城镇，特别是地理位置远离天然气管网的城镇，天然气建设非常困难。本文讨论以瓶装压缩天然气输配工艺，满足中小城镇对天然气需要的可行性。
二、瓶装压缩天然气输配工艺简介
瓶装压缩天然气输配工艺，将压缩天然气技术灵活应用到城市燃气输配系统，解决了超高压天然气系统与城市燃气管网系统的衔接、调压问题。主要工艺分为三个部分：
1、天然气的加压充装
在气源地，天然气净化处理后，压缩至205 兆帕，经灌装设备充装进压缩天然气钢瓶中。
在这一过程中，天然气气质必须满足高压运送要求，其中水、C02含量必须严格控制。
(天然气气质要求见表一)
表一：
2、压缩天然气的输送
利用汽车或船运，将压缩天然气瓶组运送到用气点(中小城镇、用户)。这一过程充分利用公路运输、船运便利灵活的优点。同时利用压缩天然气瓶组量可随意调整的特点，满足不同用户的需要。目前，我们开发的橇装式瓶组符合劳氏船籍社标准，并取得国家专利。
3、减压输送系统
瓶装压缩天然气瓶内压力20.25兆帕，为满足城市燃气系统的需要，需将压力减至城市燃气管网的压力级别(高、中、低压均可)。根据用户或城市燃气管网的压力级制，可选用多种工艺、设备，满足压力需要。目前常用伴热调压器或回型管束解决。减压流程还设置超压放散、紧急切断、低压切换等控制设施。
上述工艺见工艺流程图
综上所述，瓶装压缩天然气工艺，主要设备我国均以实现国产化，并己形成国标或部颁标准。超高压天然气连接，在石油系统已有实用设备。因此，瓶装压缩天然气工艺在技术上是完全可行的。
瓶装压缩天然气输配工艺具有以下优点：
1、运行灵活可靠，可满足不同类型用户需要。
2、工艺简单，占地少。
3、建设周期短。
三、经济可行性分析
瓶装压缩天然气输配工艺，是为满足中小城镇或工业用户天然气需要，开发出来的燃气输配工艺，因此，其经济性比较应以中小城镇燃气开发方式为测算基础。目前，作为中小型城镇，常用的管道燃气供应方式有以下三种：
1、天然气管网输送(长输管线)
2、液化石油气管道输送
3、液化石油气混气输送
就第一种输送方式而言，如果城镇的地理位置靠近天然气管网，无疑，第一种输送方式最为经济。否则，第一种输送方式将面临亏损运营(管线长、投资大、用量小，管输费用高)。在此情况下，第二种、第三种输送方式将被选择。
因此瓶装压缩天然气输配工艺经济可行性，应同液化石油气管道输送和液化石油气湿气输送的经济性进行比较，比较结果见表二、表三。
基础数据；
1、液化石油气价格2600元/吨；天然气价格1.2元/际方(管网价)。
2、液化石油气低热值108兆焦/标方；天然气低热值40兆焦/标方。
3、运输距离200公里以内。
表二：
工程建设比较 （万元）
表三：
成本比较
几点说明：
1、压缩天然气的原料成本，考虑了加压成本和运输成本。
2、天然气为石油伴生气
3、混气工艺按比例调节福气工艺考虑。
从抗风险性分析，按照目前我国天然气、液化石油气的实际价格：
液化石油气：3000元／吨
天然气价格：1.2无/标方，CNGl.9.0元/标方(考虑运输燃料涨价因素)
燃气销售价格如果保持不变，经济比较见表四
通过比较得出以下结论：
1、瓶装压缩天然气输配工艺，在抗风险上优于其它两种工艺。
2、从经济效益分析，瓶装压缩天然气输配工艺在经济上是可行的。
3、瓶装压缩天然气输配工艺规模效益明显；
4、500户以下居民小区不适宜瓶装压缩天然气输配方式。
5、户小区应为瓶装压缩天然气输配工艺的启动规模。
四、实际使用事例及完成的'工作
12月，北京怀柔大地煤气公司，首例完成瓶装压缩天然气输配工程，向怀柔11000户居民提供压缩天然气，日供气量4500立方米。从该项目运行9个月的实际情况看，瓶装压缩天然气输配工艺具有很好的可靠性、安全性。经济效益明显(公司原使用液化石油气混气)，得到有市县有关领导的好评。
瓶装压缩天然气输配工艺已获得国家一项发明专利，两项实用新型专利。并通过北京科委和资产评估部门的技术鉴定和资产评估。
至今，瓶装压缩天然气输配工艺，已经在京律两地多处小区使用，均取得良好效果和收益。
五、瓶装压缩天然气输配工艺存在的问题
瓶装压缩天然气输配工艺，虽然取得了一定的成果，但是仍有许多技术问题亟待解决。
主要问题有以下几点：
1、规范解释问题
瓶装压缩天然气输配工艺是一项新技术，城镇燃气设汁规范中未涉及有关问题，因此在该工艺的规范解释上存在空白。
2、设备完善问题
目前使用的设备多为国产，设备的自控程度不高，控制手段落后，需要开发高控制水
平的产品，此项工作，我们正在积极进行，同时需要广大燃气同行的支持和帮助。
3、供气范围受限
由于目前具有压缩天然气供应能力的气源地较少，该项技术还不能大范围推广。
一、必要性及可行性
必要性：
郑州市燃气管网地下设施从1985年开始敷设至今，已有十六年的时间。据最新资料统计，截止初，已敷设长输管线76KM，市区中压管道380KM，庭院管道1100KM，门站两个，干式储气柜3个(共20万立方米)，年供气量8500万立方米， 日最大供气量42万立方米，供气面积覆盖120平方公里，民用户36万户，公福户860户，工业用户38户。以往对这些信息的保存、调用，均以图纸档案的方式。随着管网建设规模的不断扩大及时间的流逝，新老资料越积越多，许多已铺设的管线需要维修、维护，同一管线由于改造会．出现多份资料，从而给管理带采混乱。随着类似问题的积累，给管网正常，维护与维修造成困难，影响对故障的抢修，而抢修时间的延误会造成更大的经济损失。随着计算机应用技术的不断发展，对地下管网设施信息的保存、调用，目前已发展到“智能”化的程度。基于计算机地理信息系统技术，可高效、快速、准确的调出所需要的管网信息，并具有一定的分析功能，为抢险、维修、规划燃气管网提供了方便、快捷的手段。地理信息系统的开发，是行业发展、迈向高效管理的必由之路。国外发达国家的发展证实了这一点。结合公司已建和在建的CAD设计系统，计算机调度系统，用户服务系统以及内部网办公自动化系统，开发天然气输配管网地理信息系统是十分必要的。
可行性：
目前，国内流行的地理信息开发软件有Maplnfo，ArcView，MAPGIS，GeoStar等。比较这些软件开发平台，ArcView适用于较大的地理信息系统，它是由美国ESRI公司研制的ARC/INFO平台系列产品，是GIS技术的先驱，适用于各种尺度应用系统的开发，尤其是较大的系统多采用该稳定的开发平台。其它系统则用于开发较小型的地理信息系统、桌面制图及管理系统。
经考察，分析如下：
1．地理信息系统的开发，属于计算机领域的应用开发，能否成功，取决于开发人员对应用软件的熟悉程度。基于平台的开发工作，是一种高级语言的开发，系统提供了大量的基本工具库，经过短期学习和培训，能够较快的掌握平台，具备基本的应用能力。
2. 地理信息系统的开发，需要有燃气行业地下管网的知识、资料，公司有这方面的优势。综上所述，开发郑州市天然气输配管网地理信息系统是可行的。
二、系统设计原则
为使地理信息系统的实施满足公司现阶段的需要，并使之成为郑州市综合地理信息的一部分，另外考虑在系统内容及功能方面进一步拓展的需要，系统设计应遵循，以下原则：
1．标准化原则：系统数据的分类编码应严格遵循现有的国家标准、行业标准，除此之外，还应制定适合郑州市特点的具有区域推广应用价值的地方标准。
2．完备性原则：数据库中存储的图形及属性等信息，应能满足系统的正常运行和用户日常工作的需求。系统具有的功能应当完成系统总体方案定义的全部功能，并提供友好的用户界面。
3．可靠性的原则：一是数据可靠性，图形信息和属性数据准确可靠，并可及时补充、更新和备份已变动的数据。二是系统的可靠性，系统无故障率须达到用户的管理要求，并具备良好的安全保密措施。此外，系统还考虑到数据的兼容性及技术先进性等原则。
三、系统开发硬件环境
系统开发硬件环境建设原则是：依托公司现有的或即将建设的网络环境及设备基础，增加具有适合地理信息系统开发的图形工作站，可进行数据共享的网管地理信息服务器。
四、系统软件
系统采用windows NT 或(windows 2000)操作系统。GIS软件的选择：经考察国内已建成的天然气管网地理信息系统，大多采用国外的GIS软件。国内自行研制的GIS软件，虽经几年发展有了相当的基础，但在功能的稳定性和二次开发上与国外软件尚存在距离。
国外典型GIS性能比较：
经调研分析，专业软件采用美国ESRI公司的ARC／INFO系列产品。
理由如下：
1．ESRI公司于20世纪70年代开始研制GIS软件产品，是公认的GIS软件鼻祖，现仍是GIS软件的领头羊。产品系列全，稳定性。
2．ARC／工NFO系列产品不仅具有强大的空间数据管理功能，而且其分析功能是其它GIS软件所无法比拟的。尤其是网络分析功能十分强大，这一功能在管网故障分析中是不可或缺的，它对系统的深层次开发具有重要意义。
3．在数据兼容方面具有优势。由于系统采用数据开放功能，可直接读取关系数据库文件，可无须转换直接读取AUTOCAD图形文件。目前，设计室采用的AUTOCAD设计图纸，本系统可直接引用。
4．郑州市规划局及郑州市房地产局所建的市区1：10000和1：500电子地图均采用ARC／INFO系统，为以后使用大比例尺图提供可能。
五、系统前期的'预研
天然气管网地理信息系统是一个较为复杂的图形和数据库相结合的系统。系统基础信息资料的规范化采集输入以及日后的系统维护是本项目的难点所在。应该本着“统一规划，分步实施”，边建设边应用，有投入有效益的原则，既要为公司节约项目开发资金，又要建立起稳定可靠，切实可用的天然气管网地理信息系统。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的开发思想，都是不切实际的。这样做的结果，必将给本项目留下后患，给公司造成损失。
采用前期预研的方法，充分利用当地的技术优势和力量，可避免走弯路，减少系统开发后续服务的费用。地理信息系统的最大特点之一是：基础地理信息采集数据量大，信息的现势性强。应充分利用众多相关的郑州市地理信息基础数据，并考虑逐年更新、充利用这些资源的便利性，有利于开发后的信息数据维护、城市管网规划。避免因到非专业部门获取数据由于格式不统一而造成的大量问题。
预研步骤：
利用ArcView系统在郑州市1：10000的电子地图上进行项目预研。预研的内容有：
2．建立系统的信息采集、资料管理、辅助设计、信息分析等功能。
3．通过预研，系统应基本具备的功能有：
(1) 查询(包括：按地段、按型号、按类型等)
(2) 分析(包括：管网故障影响地域等)
(3) 统计(基于地图数据的统计,如：管段长度、阀门总数等)
(4) 编辑(包括：基本图形要素<点、线、面、圆、矩形、多边形等>)的增、删、改的编辑。并能记录权限，若无权，则禁止修改。
(5) 属性数据的修改
(6) 图形表格输出
另外；还应熟悉图层勘口、测量、视窗变换、数据维护更新、备份，图例显示、修改、编辑、立体图形显示等功能。
六、系统数据体系
图形数据层次的设计应兼顾通用性和方便实用的原则，分为基础地理信息数据、专业应用数据。基础地理信息数据：含道路层(街区层：主干道、次干及支路)、单位、铁路、水系层、建筑物层、其他市政管线层(预留)等。专业数据层：含主干管层、支管层、专用结点(水井、阀门等)层、用户层、注记层等。
1． 图形数据
基于1：1000电子地图上的内容：高中低压管线、阀门及单体图、主要管件、调压站、储配站、辅助信息图等。
2． 属性数据
(1) 管线属性数据：管径、材质、埋深、管线性质(中、低压桥管、隧道)、管线等级(出厂站管、环线、干管)；
(2) 设施属性数据：阀门铭牌、类型、转向和圈数；调压器类型、大小、进出管口径、出口压力、有无压力监测等；
(3) 历史性数据：埋设日期、维修记录、接口形式等。
(4)辅助型数据：
a．统计型数据：可按口径、压力级别、影响范围、故障类型、调压器类型、管龄和材质等进行统计分析；
b．说明型数据：用户调压气的压力要求、与之相关联的有关信息。在具有1：1000郑州市地图基础数据的基础上，对1：1000市区图的管网分布进行布丁式方法录入。
七、系统主要功能
根据系统要实现的功能及图形分类原则，进行计算机编程模块设计。主要分为：
(一)数据录入模块设计：其中包括干管录入模块；支管及入户管录入模块；管网属性资料录入模块。
(二)查询模块设计：其中包括管网图形信息查询模块；管网属性信息查询模块；
查询功能：
1．实现图数及数图查询。即可在图形目标上进行查询并将查询结果以新图表示，同时检索出相应属性库；也可以根据属性进行任意复杂程度的逻辑查询，并将查询结果以图形方式表示。具体可分为：管线线状信息查询；检修管网、阀门等特殊结点查询；管线断面信息查询；参考点位图查询；指定点重新生成点位图；图元量算(指定区域内点数、指定管线长度、指定点间距等)
2．管道资料查询：可按口径、压力级别、影响范围、故障类别、调压器类型、维修日期、管龄和材质等进行查询；
3．阀门资料查询：可按阀门编号、维修日期等进行查询；
4．调压器资料查询：可按调压器编号、类型、维修日期等进行查询；
5．历史资料查询：可查询改建前的管道、阀门、调压器等资料；
6．规划资料信息查询：如规划新的煤气管网等。
7．地址匹配查询：用地址匹配功能，用户台巨快速有效的获得所需要的地图。
8． 预留：相关自来水、污水、电缆、电讯设施查询；管网输配实时信息查询。
(三)日常工作管理模块：其中包括文件资料管理模块；系统维护管理模块；
(四)分析模块
管网图形信息分析模块提供以下功能：
1．图层叠加分析功能。提供多种比例尺、多层次图形选择叠加。提供不同比例尺图形的无级放大及在不同视野范围内的自动显示控制。
2．提供主要图形信息的漫游功能；爆管处理：根据爆管点确定管位，气体泄露量，确定关闸方案等。
3．阀门开关影响范围分析。
4．管网跟踪：当某一段泄露时能快速找到应关闭的阀门，准确找到应隔离的用户，有助于隔离决策。
5．具有对现有图形数据归纳分析的功能，为应急处理和调度起辅助决策作用。
6．地图测量
(五)辅助设计模块：
该功能能通过AUTOCAD实现，开发辅助设计子系统技术具有管网的平面设计；管网纵断面设计；常规设计工具；设计图纸输出；修改原设计及设计变更资料管理等功能；同时设计数据接口转换程序，将CAD数据转入ArcView系统。
(六)文字资料及表格管理功能：
系统实现对文字资料、表格数据、图纸档案的电子化管理。
(七)统计模块：
管网属性信息统计模块提供以下功能：基于地图数据的统计。提供用户日常工作中常用的统计功能。如：统计管网公里数、管段长度、阀门总数等。
(八)编辑模块
基本图形要素<点、线、面、圆、矩形、多边形等>的增、删、改的编辑。并能记录权限，若无权，则禁止修改。
属性数据的修改
不同图层数据复制
图形表格输出
视窗变换
数据维护与更新
数据备份
(九)输出模块：
其中包括图形输出模块；属性信息统计分析报表输出模块。
八、信息输入步骤
以覆盖郑州市36万用户的六个管网所为基础，在1：1000的郑州市电子地图上准确的做出天然气管网地理信息图，并输入相关属性数据。本步骤完成后，可提供调度中心，抢险部门试用，提出修改完善意见，以建立完善的系统框架。
由于管网信息需每年维护，所以，应在年度管网普查、拆迁、规划、维护中对计算机地理信息系统资料进行维护，以保证本系统建立后，切实发挥．出它的作用。
天然气输配过程中的余能回收
通过天然气输配系统的工艺分析,依据北京市天然气用量统计资料,进行了以透平膨胀机带动发电机的出力计算.估算了北京地区压能回收的发电潜力和通过压能回收降低燃气企业运行成本的.经济效益.
作 者：李峥 张文宽 牛文波 谢红林 作者单位：北京市通州燃气发展中心,北京,101101 刊 名：节能与环保 英文刊名：ENERGY CONSERVATION AND ENVIRONMENTAL PROTECTION 年，卷(期)： “”(11) 分类号：X7 关键词：余能利用 透平膨胀机 节能压缩天然气输配技术将成为燃气长输系统的有效补充手段
自午12月，北京大地燃气公司作为国内第一家采刚压缩天然气输配系统正式运营以来，压缩天然气输配技术得到迅速发展，现已经形成能满足不同用户需要的多种工艺形式。随着我国燃气事业的不断发展，天然气将成为二十一世纪的主导能源。与之并生的压缩天然气技术必将同时得到大力发展，本文就压缩天然气输配技术作为燃气长输系统补充手段的可行性进行如下几个方面的阐述。
一、压缩天然气输配技术简介
压缩天燃气(CNG)输配技术，是利用压缩天然气汽车加气、储运技术，同城市燃气调压、储配技术相结合的产物。它充分利用了压缩天然气汽车成熟的加压工艺，经减压输送到城市燃气管网，供给不同燃气用户使用。压缩天然气输配技术由四个下艺部分组成；
1、加压工艺
利用多级压缩机将天然气由0．3～1兆帕加压到20---25兆帕，压入储气瓶组储存。天然气在加压以前必需经过脱油、深度脱水处理(露点达到-60℃)。
2、储运工艺
将压缩天然气瓶组通过汽车、船舶运输到使川地。目前刚于此输送过程的压缩天然气瓶组主要有两种形式，管束式、集装箱型。单体运送能力为2800～5000标准立方米。
3、减压输送
将瓶组内的压缩天然气由20--25兆帕减乐到0．2～1．0兆帕，输送到城市管网系统。在此过程中，由于压缩天然气减压过程是一个绝热膨胀过程，因此需要伴热系统提供热源。
4、减压工艺流程
减压输送工艺是压缩天然气输配技术的核心部分，根据用户使用压力、储气装置的'不同需要，减压工艺略有不同。(见工艺流程图)
二、燃气长输管线建设的制约条件
天然气长输管线是输送天然气的主要手段，但是长输管线的建设受以下几个方面的限止。
1、用气量限止
[文献1]指出，天然气管道与用气量的关系如下：
Y=2810.21X+74641
式中：Y=燃气管道长度(km)
X=年燃气用量(109m3)
由于长输管线的长度与用气量存在正比关系，当用气量没有达到设计规模时，经济效益较差。目前我国天然气产业的利润率较低，在达不到设计用气量时，很难保证投资的有效回收。
2、地形复杂，施工技术装备要求高。
长输管线经常穿越复杂地形，如过河、沿桥铺设、穿越高等级公路等等。这些工程项目需要的技术装备先进，工程人员素质高。因此造成工程成本高，施工难度大，工期难以保证。
3、管线维护费用大
为保证输气正常运行，保证输气管线、设备的完好率，长输管线需要专业人员日常维护和定期维修。按照我国的现行下程成本，天然气长输管线的年维护费约占管线投资的5～8％。维护费随管线使用时间的不断延长，逐渐加大。
4、长输管线建设受用户分布的限制
如第一点所述，天然气长输管线的铺设，适合刚气量大、用户集中的地区。但是由于我国幅员辽阔，城市分散，人口密度相差很大，村镇分布更加散乱。因此天然气管线的建设初期必然以大中型城市为主，对于广大的农村用户，只能做为远期发展用户。目前我国农村正在开展“撤村并镇”工程，长输管线对于实现农村电气化建设，现实意义并不明显。
三、压缩天然气技术可以作为天然气长输管线的有效补充手段
1、压缩天然气的主要服务对象
[1] [2] [3]
压缩天然气输配技术将成为燃气长输系统的有效补充手段论文
自1999午12月，北京大地燃气公司作为国内第一家采刚压缩天然气输配系统正式运营以来，压缩天然气输配技术得到迅速发展，现已经形成能满足不同用户需要的多种工艺形式。随着我国燃气事业的不断发展，天然气将成为二十一世纪的主导能源。与之并生的压缩天然气技术必将同时得到大力发展，本文就压缩天然气输配技术作为燃气长输系统补充手段的可行性进行如下几个方面的阐述。
一、压缩天然气输配技术简介
压缩天燃气(CNG)输配技术，是利用压缩天然气汽车加气、储运技术，同城市燃气调压、储配技术相结合的产物。它充分利用了压缩天然气汽车成熟的加压工艺，经减压输送到城市燃气管网，供给不同燃气用户使用。压缩天然气输配技术由四个下艺部分组成；
1、加压工艺
利用多级压缩机将天然气由0．3～1兆帕加压到20---25兆帕，压入储气瓶组储存。天然气在加压以前必需经过脱油、深度脱水处理(露点达到-60℃)。
2、储运工艺
将压缩天然气瓶组通过汽车、船舶运输到使川地。目前刚于此输送过程的压缩天然气瓶组主要有两种形式，管束式、集装箱型。单体运送能力为2800～5000标准立方米。
3、减压输送
将瓶组内的压缩天然气由20--25兆帕减乐到0．2～1．0兆帕，输送到城市管网系统。在此过程中，由于压缩天然气减压过程是一个绝热膨胀过程，因此需要伴热系统提供热源。
4、减压工艺流程
减压输送工艺是压缩天然气输配技术的核心部分，根据用户使用压力、储气装置的不同需要，减压工艺略有不同。(见工艺流程图)
二、燃气长输管线建设的制约条件
天然气长输管线是输送天然气的主要手段，但是长输管线的建设受以下几个方面的限止。
1、用气量限止
[文献1]指出，天然气管道与用气量的关系如下：
Y=2810.21X+74641
式中：Y=燃气管道长度(km)
X=年燃气用量(109m3)
由于长输管线的长度与用气量存在正比关系，当用气量没有达到设计规模时，经济效益较差。目前我国天然气产业的利润率较低，在达不到设计用气量时，很难保证投资的有效回收。
2、地形复杂，施工技术装备要求高。
长输管线经常穿越复杂地形，如过河、沿桥铺设、穿越高等级公路等等。这些工程项目需要的技术装备先进，工程人员素质高。因此造成工程成本高，施工难度大，工期难以保证。
3、管线维护费用大
为保证输气正常运行，保证输气管线、设备的完好率，长输管线需要专业人员日常维护和定期维修。按照我国的现行下程成本，天然气长输管线的年维护费约占管线投资的5～8％。维护费随管线使用时间的不断延长，逐渐加大。
4、长输管线建设受用户分布的限制
如第一点所述，天然气长输管线的铺设，适合刚气量大、用户集中的地区。但是由于我国幅员辽阔，城市分散，人口密度相差很大，村镇分布更加散乱。因此天然气管线的建设初期必然以大中型城市为主，对于广大的农村用户，只能做为远期发展用户。目前我国农村正在开展“撤村并镇”工程，长输管线对于实现农村电气化建设，现实意义并不明显。
三、压缩天然气技术可以作为天然气长输管线的有效补充手段
1、压缩天然气的主要服务对象
压缩天然气的主要服务对象是用气量小、距离长输管线远、分布比较分散的用户。如前所述，用气量是制约长输管线铺设的主要因素，由于压缩天然气具有供气灵活，组合随意的特点，可以满足刚气量小的用户需要。根据目前我国天然气价格情况，考虑用户可承受能力，压缩天然气的供气规模可以在500～0立方米／日范围内任意调整。
2、压缩天然气的有效输送范围
由于压缩天然气输送方式是采用汽车(或船)为运输工具，运输距离直接影响压缩天然气供气的经济效益和安全性。压缩天然气的有效输送范围(R)，主要受用气量(Q)、加气站位置(S)、操作时间(T)的制约。约束关系如下式所示
R=1/SmQnTk
式中：m、n、k为修正指数(技术因素指数)，考虑压缩天然气储存量、设备特性、道路状况、人员技术水平等因素的影响。
同时经济性条件对有效输送范围同样有制约性，考虑工程投资的可比性(与长输管线的投资比较)、运营成本的可比性(与长输管线的'管输费比较)、销售价格的可比性(液化石油气价格、用户承受能力)。压缩天然气的有效输送范围在150公里左右。
3、与长输管线比较，压缩天然气建设成本小
从工程建设成本分析，压缩天然气的建设成本约为900元／m3(包括加气站、储运瓶组、减压供气设备)。日用气量小于10000立方米，管线超过30公里，采用长输管线在经济上是不合适的。以日用气量10000立方米计算，压缩天然气建设投资为900万元。同等规模长输管线的建设费用按40万元／公里计算，可以铺设长输管线22．5公里。仍以长输管线的建设费用按40万元／公里计算，150公里长输管线的建设费用为6000万元，以此投资可以提供压缩天然气6．7万立方米／日。即长输管线的日输气能力必需超过70000立方米，建设投资上才能与压缩天然气持平。
4、技术设备已经成熟
到目前为乒，京津地区已经投入使用的压缩禾然气小区供气站超过10座。供气人口超过30000户：国产、进口设备均有适用。从北京大地燃气公司压缩天然气气源厂，一年半实际运行情况来看，国产设备稳定可靠。在此基础上开发的各种规模的压缩天然气供气工艺，都能达到设计要求，安全稳定运行。同时北京燃气管理部门正在制定相应的行业标准，为压缩天然气输配工艺提供相应的技术规程。大地燃气公司开发的压缩天然气调压系统已经通过国内有关部门的技术评估，正在被多数压缩天然气供气站使用。
四、压缩天然气供气需要解决的问题
1、规范标准
压缩天然气供气工艺，作为城市气源没有相关的设计、施工标准。目前国内已有的燃气规范(城市燃气设计规范GB 50028-93、汽车用燃气加气站技术规范CJJ 84-2000)均没有涉及相关内容。因此，在建设压缩天然气供气站时，只能参照液化石油气气化站、混气站、瓶组站标准执行。以此标准建设防火间距较大，小区开发商难于提供合适的站场用地。北京燃气、消防、劳动等管理部门采用专家论证方式，进行压缩天然气供气站建设论证，取得了显著效果。
笔者认为，完善压缩天然气供气站设计、施工规范是当务之急。根据压缩天然气的物化特性、热力燃烧特性，压缩天然气的危险性不高于液化石油气。将压缩天然气供气站与汽车用压缩天然气加气站相比，供气站操作的危险性不高于加气站(除减压设施外，供气站设备与加气站设备相同)。参照美国压缩天然气加气站标准，加气站可以建在住宅区内。
对于供气站储气使用的瓶组应有明确的界定(属于瓶组、储罐、其他)。
规范需明确瓶组储气设备的制造标准、联接标准、装卸标准、验收标准。
2、用户选择
压缩天然气可以满足大多数燃气用户的需要。最为理想用户是民用户(不含燃气采暖)；用气量不大的工业用户(日用气量小于20000立方米)。燃气采暖用户应慎重考虑。
压缩天然气的单站供气规模受供气范围、运营成本、销售价格的影响。对于民用户由于用气量小，冬夏两季用气量相差不大，适合压缩天然气供气特点。对于工业用户用气量大，但十分稳定，小时流量均衡，也利于压缩天然气供气。
3、气价政策
压缩天然气多数是在管网气基础上，净化处理后加压供应。因此，其成本高于管网气。因此，制定销售价格时，压缩天然气的供气价格应同液化石油气价格相比较，这样有利于用户接受。
两年来，北京压缩天然气市场接受价：民用户Z.5元/标准立方米；工业用户2.0元/标准立方米；采暖用户2．1元/标准立方米。
综上所述，压缩天然气供气技术可以满足用气量小、距离主管网远、地形复杂的用户。因此，压缩天然气供气技术作为长输管线的补充手段是可行的。
参考文献：
1、李猷嘉 燃气管道长度与用气量关系的分析研究《城市煤气》／2(VOL．312)
2、NFPA70，National fuel Gas Code， edition
天然气输配系统改(扩)建中应注意的技术问题
1、管网压力级制
国内外天然气输配系统无一例外地采用了高压输气、中压单管网配气的方式，其经济效益和在运行管理方面的优越性是传统的多级管网所无法比拟的。故在改扩建中应保留这种输配方式。
天然气输配系统的压力级制主要是确定高压输气和中压配气的压力，合理的压力级制既能保证城市供气的需要，又可减少管网和储气设施的投资。以重庆市主城区天然气改扩建工程为例，原规划新建环城输气管道工作压力为1.6MPa，新建中压管网工作压力为：0.4MPa环城输气管道兼有输气和储气之功能。但输气管道在实施中输气管道难以保证足够的安全间距，规划部门和消防部门无法接受，所以输气管道的工作压力降为0.8MPa。虽然环城输气管道输气能力可以满足需求，但其储气能力却大为下降，调峰的任务将主要由储配站来承担，增加了储气设施方面的投资。改扩建工程中，新建高压输气管线应根据实际条件，尽可能利用长输管线干线的高压，提高输气管线的压力，可减少管网和储气设施的费用。目前，天然气的应用已在满足居民用气的基础上，向各类公共建筑用气延伸，燃气直燃机、燃气锅炽等用气量大(几百至几千立方米／小时)、供气压力高(0.01MPa-0.2MPa)的大型用气设施大量出现，对天然气管网提出了很高的要求。・为尽可能满足供气的需要，中压配气管网工作压力宜选用中压A的上限0.4MPa，其供气可靠性才最大。在改扩建中，新建中压管网应按照0.4MPa设计、施工，其运行压力则根据实际情况确定。必须与原有管网运行连接的新建中压管网运行压力应与原有管网相同―，待原有管网经过改造符合条件之后，方可以0.4MPa工作压力运行。独立的新建中压管网则应按0.4MPa工作压力运行。
2、调压设施
天然气中压单级管网配气工艺决定了所有的燃具都必须使用调压设施才能与管网相连。居民住宅和一般公共建筑用户仍可采用楼栋调压器供气，这也是民前广泛使用并得到规范许可的方式。―而对于燃气直燃机、燃气锅炉等中压燃烧机的供气则需要特别注意。从供气安全角度考虑，对供气压力高、流量大的用户应增加必要的安全措施和更加可靠的调压设备。通常采用的调压设备(有时含计量)为柜式调压设备或地下调压设备。此类调压设备内包括通过能力大和调压精度高的调压器、过滤器、控制阀门、安全切断阀、遥测遥控装置以及计量表具等，可采用2十1(二路调压加一路旁通)、1十1(一路调压加一路旁通)、2+0(二路调压)等各类方式，其供气可靠性远高于楼栋调压器，是对燃气直燃机、燃气锅炉等燃具供气的最佳选择。但是，现行的《城镇燃气设计规范》中没有提及此类设备，生产厂家则称之为“箱式调压站”或“地下调压站”，故消防部门则根据消防和燃气规范以一般调压站的安全间距来确定其设置位置。由于使用燃气直燃机、燃气锅炉等燃具的公共建筑多为大型的'公共建筑，消防部门一般确定柜式调压设备与之间距为25米，地下调压设备则不允许设置。这在很大程度上限制了柜式调压设备或地下调压设备的应用，从而也限制了燃气直燃机、燃气锅炉等大流量燃具的发展，不利于供气规模的扩大。因而，在改扩建工程中，应就各类调压设施的设置与规划、消防部门达成共识，形成固定的处理意见，方可保证改扩建工程的顺利实施。同时，建议《城镇燃气设计规范》的修订也应根据实际情况，及时将新设备、新工艺、新技术、新材料列入，以有利于其推广使用和燃气事业的发展。
3、管材
过去天然气管线均采用钢管，后来随PE管的逐步推广，其造价低、使用年限长、施工方便等优势使中压管网中PE管的比重逐年上升。在改扩建工程中，新建中压管网理应采用PE管。这将存在PE管和钢管混合使用的局面，对管道的维护和抢修产生较大的麻烦，抢修部门必须同时配备钢管和PE管的抢修工具才能保证正常的维护、抢修操作。因此，改扩建工程中四管的使用应尽可能集中在一定的区域内，而在原使用钢管的区域内零星新建的中压管仍以钢管为宜。室内管道一般为镀锌钢管和无缝钢管，近来国家进行了铝塑复合管的推广使用，燃气行业也应蹋上时代的步伐，但至今尚未有国家或行业方面的技术规范、标准，大规模的推广还有一定困难，这也是改扩建工程中亟待解决的问题之一。
4、计量
计量包括输气部门对燃气公司的供气计量和燃气公司对各类用户的供气计量。输气部门对燃气公司的计量一般在城市门站，输气系统改扩建后应注意计量表具的量程范围应有变化。燃气公司对各类用户的计量则应考虑到对供气压力的修正，否则计量表显示的读数偏小。对于居民住宅用户，现在突出的情况是无法进户抄表、气费回收困难，故在改扩建工程中应尽量采取改进措施，可考虑采用设户外表、气表读数集中显示、远程抄表等方式。
5、特殊情况下的供气
对高层建筑、地下室、内厨房等特殊情况用气，虽然《城镇燃气设计规范》有相应的规定，但比较粗略，对于每座建筑实际用气情况，尚存在许多细节需要解决，如建筑设计时预留燃气管道通道、高层建筑设置排烟设施、燃气泄漏报警切断系统、地下室用气时是否需要泄压口等，均应在改扩建工程中拟相应的对策，同时还需要与规划设计管理部门、消防部门达成共识，否则部分建筑无法使用天然气，对改扩建工程的效果有一定的影响。
