天然氣作為清潔高效的優質燃料資源,具有熱值高、無污染等優點,被廣泛應用在工業、民用等各個領域[1]。某油田目前向下游各注氣站鍋爐輸送天然氣作為燃料, 但是由于天然氣價格較高,長期采用天然氣作為下游注氣站的燃料成本較高,不符合企業發展方向。 為降低成本,該油田決定采用煤制氣來部分或全部替代天然氣。煤氣的有效成分主要為CO 和H2,燃燒后產生的尾氣清潔環保,不會對環境造成二次污染。 以煤氣替代天然氣時,雖然煤氣熱值(12 171 kJ/Nm3)較天然氣熱值(34 930 kJ/Nm3)有所降低,但是運行成本會下降[2-3]。 用煤氣替代天然氣時,為保證熱值不變,所需的氣量增大,為確保替代后的流量負荷能夠滿足現有管網的設計要求, 需要對不同配氣方案下各管線的流量及流速等進行核算, 并從中選擇出較優的方案。
該油田分為東線和西線,本文以西線輸氣管網為例進行分析。 西線管道設計壓力為2.4MPa(G),設計輸氣量為25 億m3/a。
為保證煤氣替代天然氣后燃氣的熱值不變, 煤氣的替代量可以根據煤氣與天然氣的熱值來確定。 該油田現有的天然氣及擬替代煤氣的組成如表1 所示。

表1 天然氣及煤氣組成
其中, 現有天然氣熱值為34 930 kJ/Nm3, 煤氣熱值為12 171 kJ/Nm3,二者之間的熱值之比為2.87。 本設計中擬采用以下4 種煤氣替代天然氣方案:方案一:全煤氣;方案二:3/4煤氣+1/4 天然氣;方案三:1/2 煤氣+1/2 天然氣;方案四:1/4煤氣+3/4 天然氣。 在核算不同配氣方案時,可以根據各方案中煤氣及天然氣配比確定出燃氣的流量, 從而進行流速與壓降的核算。……