CN1101715C - 燃气供应网络吸附法调峰技术及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸附法燃气调峰技术及其设备。储气罐中填充以活性炭和超级活性炭为主的储气吸附剂，储气压力从0.1MPa(表压)至源头压力均可。在管网供气能力闲置时燃气吸附存储在储气罐中，在供气能力低于需求量时，管网压力低于储气罐压力，燃气从储气罐脱附进入管网，从而实现调峰功能。设填充复合吸附剂的前置净化器，保持储气能力恒定。本发明即可用于集中调峰又可建在居民小区分散调峰。

Description

燃气供应网络吸附法调峰技术及设备

                              技术领域

本发明涉及一种供气系统的调峰技术。

                              背景技术

城市燃气供应网络的最大供应能力是一定的，但用户的用气量却随时间变化。不但在四季，即在一天之内，亦存在用气的高峰和低谷。一般情况下，高峰用气量大于网络的最大供气能力，用户的需求不能得到满足；而在低谷时网络的供气能力闲置，减少了燃气公司的销售额。解决供求矛盾的办法就是调峰。

现有调峰技术包括增大输气管直径，利用废弃矿井的地下储气库，以及常压或高压的储气柜(罐)。现有技术的不足是显而易见的。可资利用的地下矿井不具有普遍性；其它储气设施在占地、投资、材料和维护等方面存在不利因素。此外，所有的调峰设施都只能安排在供气网络的上游，而不能与用户直接相连。由于网络系统确定之后，其最大的输送能力是一定的，为这种办法的实际调峰能力施加一个上限值。

                              发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种采用储气吸附剂显著提高气柜储气能力的吸附调峰技术和相应设备，适用于在管网中不同压力等级、不同规模的调峰。

本发明的技术方案是，在输气管网压力高于常压的任何部位，调峰设备与网络连通，实现管网的闲置供气能力在调峰设备中储存，而在用气高峰时，调峰设备储存的燃气补充管网的供气能力。采用填充了储气吸附剂的调峰储气罐，并在储气罐前设置2个并联的净化器，由管线和阀门使两个净化器形成可切换回路并与输气管网连通，储罐和净化器中的吸附剂定期再生，采用抽真空方法，或是在储罐压力较高时，采用泄压和惰气冲洗法，或采用变温再生法。储罐内所填充的吸附剂包括普通活性炭，高表面活性炭及经过表面改性处理的活性炭，活性炭纤维，以及分子筛，它们的形状可为颗粒状或经过各种成型处理的规则形状；净化器中填充的吸附剂为活性氧化铝、硅胶和活性炭组成的复合吸附剂。

本发明与现有调峰技术相比，具有下述优点：1、与利用废弃矿床的地下调峰技术相比，本发明对地质条件没有要求，适用于任何地方。2、与利用输气管道调峰相比，大大节省在输气管道上的投资。3、与高压储气柜调峰技术相比，对于同样的储气量可大大降低储气压力；与常压储气柜调峰技术相比，大大减小储气柜体积和投资，并可实现在居民小区分散地调峰。

                              附图说明

图1为本发明的主要设备连接图。

图中：T为调峰储气罐；F1和F2是净化器；P1和P2是压力表或压力变送器；A、B、C、D为管路接口；1、2、3、4、5、6、7为阀门。

                            具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明：主要设备连接如附图1所示。图中T为吸附储气罐，F1和F2为两个平行安装的净化器，可在任何时候对其中一个净化器进行再生，而不中断调峰功能。P₁和P₂为压力表或压力传感器，1、2、3、4、5、6、7为阀门，A、B、C、D为接口。调峰储气罐在A点与管网连通。用气低谷时，管网压力P₁高于储罐压力P₂，燃气在压差(P₁-P₂)推动下，由管网经净化器F1或F2进入储罐T，因被吸附而储存起来，直至P₂＝P₁，储罐不再容纳进气。反之，在用气高峰时，管网压力迅速降低，形成P₁＜P₂的情况。于是，储罐中的燃气在压差(P₂-P₁)推动下发生脱附，并由储罐流向管网，从而实现供气调峰。燃气往往含有多种组份，其中某些强吸附组份一旦进入吸附剂床层便不易脱附，为保证储气能力恒定而设置净化器，将这些强吸附组份截留在净化器中。被净化器截留的组份，在吸附储气罐向管网送气时大部被反向吹扫回管网。本发明的主要设备是吸附储气罐和净化器。储气罐和净化器具有相似的结构，不过净化器与储气罐中填充的吸附剂有所不同。净化器中填充比表面积较小、孔隙度较大的普通吸附剂，如一般活性炭、氧化铝或硅胶，而在储气罐中则填充比表面积为2000m²/g以上的超级活性炭。吸附剂可为颗粒状，或经过成型加工。净化器至少需2个并联，以便于再生操作。净化器通常采用抽空再生，或在储气压力高时，采用泄压及惰气冲洗再生。在吸附剂床层中设有电热元件，经过长时间使用后，需对吸附剂床层作彻底的再生处理。为此，通过电加热使床层温度达到120℃以上，使其中的强吸附组份解析下来，并被反向通过净化器的脱附气带入管网。经过更长的运行周期之后，必要时亦可对储气罐中的吸附床做抽空或变温再生。在储罐压力较高情况下，采取泄压和惰气冲洗的方法再生。附图1中的B、C、D接口用于取样分析燃气成分和再生操作。

上述之吸附调峰法适用于管网中压力高于常压的任何区间。即可用在上游10MPa左右的压力段，也可用在城市主管线的中等压力范围，亦可用在居民小区0.1MPa压力(表压)的管线上。管网压力愈高，同样的调峰罐的储气能力愈大，调峰能力也愈强。因为吸附和脱附完全是由压力差推动的，所以管网中的压力必须高于常压。本发明建议以管网通入居民小区管线的压力(约0.1MPa，表压)为吸附调峰法的下限压力。

下面为一个典型用例：1000～2000户左右的居民小区，安装一个10米³容积的吸附调峰罐，在0.2MPa(绝压)的储气压力下，即可实现30％左右的调峰能力。充分满足用户需求的同时，可增加30％左右的销售收入。以百万户人口的城市为例，每户每天平均用气1m³，则全市每天的燃气需求量为100万立方米，其中30万立方米是通过调峰实现供应的。按1.6元/米³的燃气价格计算，每天增收48万元，每年增收1.75亿元。

Claims (4)

1、一种燃气供应网络的吸附调峰技术，适用于天然气、煤制气、煤层气、油田气、炼厂干气和沼气管网的高压、中压或低压区段的调峰，其特征在于：在输气管网压力高于常压的任何部位，调峰设备与网络连通，实现管网的闲置供气能力在调峰设备中储存，而在用气高峰时，调峰设备储存的燃气补充管网的供气能力。

2、按权利要求1所述的燃气供应网络吸附调峰技术所采用的设备，其特征在于：它包括调峰储气罐，两个净化器，所述两个净化器由管线和阀门并联连接形成回路并与输气管网连通，所述调峰储气罐内填充有吸附剂并在吸附剂床层中设有电热元件，所述调峰储气罐通过管线和阀门与两个并联的净化器的另一端相连，所述净化器前设置与管网连接的接口(A)，在两个净化器后分别设置接口(B、C)，所述调峰储气罐的一端设接口(D)。

3、按权利要求1所述的燃气供应网络吸附调峰技术，其特征在于：储罐和净化器中的吸附剂定期再生，采用抽真空方法，或是在储罐压力较高时，采用泄压和惰气冲洗法，或采用变温再生法。

4、按权利要求2所述的燃气供应网络吸附调峰设备，其特征在于：储罐内所填充的吸附剂包括普通活性炭，高表面活性炭及经过表面改性处理的活性炭，活性炭纤维，以及分子筛，它们的形状可为颗粒状或经过各种成型处理的规则形状；净化器中填充的吸附剂为活性氧化铝、硅胶和活性炭组成的复合吸附剂。