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《文静》博客

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奔向小康的“气化中国”之路  

2015-11-25 15:44:34|  分类: 伟大成就 |  标签: |举报 |字号 订阅

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奔向小康的

“气化中国之路


  清晨8点,行色匆匆的人流在上海的地铁中穿梭不息,而此刻,在遥远的西北边境,朝阳的晨辉刚刚照耀在天山的雪峰上。“312国道-4825公里”——这座里程碑,标志着一条绵长公路的尽头,它树立在位于新疆中哈边境的小镇霍尔果斯,而它的终点,便是东海之滨的大都市——上海。这便是道路的力量,它为两个经济发展和地理风貌完全迥异的城市,建立起了血脉般的连结。

“汽化”中国之路 - 文静(玉华子) - 《文静》博客

 

  从古到今,在华夏的土地上,有多少条道路——正在使用的,或者已经废弃的;看得见的,或者看不见的——纵横在历史的时空中,忠实于、属于它们各自的使命。一条丝路,呼唤出过中西文明的碰撞;无数阡陌,致力于过消除不同地域和国家间的不平衡。如今,在广袤的中华大地之下,已埋藏了一张有“中国能源之路”之称的巨大“气网”。那就是“西气东输”的管道网,管网中的天然气从中亚和塔里木,一路向东南奔袭到达中国东海、南海之滨,为沿途的城市、乡镇供给着源源不断的燃气资源。这些地下悄悄发生的“东进”故事,标志着中华大地一场能源结构革命的伟大进程。而这一切都是在人们不知不觉中进行的。也许那些崇洋媚外者仍在喋喋不休地宣扬欧美如何如何文明,而无视自己祖国的进步。但这些发生在农田地下、大街一侧、楼房犄角、厨房之内的变化,却真真实实改变着几亿中国人的传统生活方式。

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  这条直径为1016毫米的大口径天然气管道,从新疆起步,直通南京、上海、香港,成为贯通中国的能源大动脉。十二年来,因西气东输管道的建成而获益的国人接近五亿,也吸引着一批又一批专业工作者为之前赴后继。

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  “气化”中国的厨房革命

  20多年前,属于上海人民的集体回忆之一,便是煤球炉和煤气罐。那时,在棚户区及老城厢,一边不住咳嗽,一边扇着浓烟滚滚的煤球炉的老太太,可谓“弄堂一景”。而条件稍好的人家,则会派上家中的青壮年,去煤气厂扛回大大的煤气罐,接上灶头,烧饭烧菜。如今,此般景象怕是只留在相片中和人们的记忆里了。后来,管道煤气渐渐地被推广到千家万户,莫约从10年前开始,居委会一家家开始通知将煤气表换成天然气表,从此无数人家通上了更为安全、热值也更高的天然气,“咔哒”一声,便点上了火。

  也许普通的市民,并不曾深究这种生活方式改变背后的故事,也不把它和西气东输——这个宏大的国家工程相联系,甚至,对于这项耳熟能详的国家战略也还不知为何物。

  “20多年前,在重工业不断发展,造成资源紧缺和燃煤污染的背景下,用天然气这样的清洁能源,逐渐替代像煤那样的化石能源已迫在眉睫。” 中石油西部管道公司独山子站的生产科长兰明勇对记者解释,“现在西气东输已经有三条管线。一线是从新疆到上海;二、三线的天然气来自于土库曼斯坦,乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦等国。进口天然气,国内的起点是霍尔果斯口岸。也会经过上海,最远运输到香港。”科长是整个西三线的负责人。

  鲜有人知的是,远在新疆的井口阀门开合之间,都会对上海的数百万家天然气用户形成感应。公开数据显示,截至今年6月,上海全市天然气年供应量已超过70亿立方米,一次能源占比从不足4%猛增至11%,曾经的煤球炉和煤气罐早已成为历史。

  从5亿立方米到如今2600亿立方米的累积总运输量,西气东输工程从诞生伊始,就肩负着中国能源产业转型的重要使命。

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  “当初这个战略安排的主要考虑之一就是对东西部资源的优化分配。东部经济快速发展,但资源匮乏,西部的情况相反。另一个背景是国内燃煤发电的绝对比重大。当时天然气的使用只是四川省内气田、中原油气田和辽河油气田的局部利用。在对新疆大的储藏气块开采后,国家层面开始正式去国外考察长输管线的经验,并对清洁能源作长远部署。”早在1999年就已经参与“西气东输”可行性研究中增压站机组论证的孔庆利这样告诉记者。他所在的GE油气集团曾为加拿大联邦管线提供压缩机组,也是多年前国家“取经”的对象。

  公开资料显示,西气东输一、二线工程干线全长分别达到3900公里和8704公里,所使用管道口径1016毫米,可谓是中国管道建设史上距离最长、管径最大、管壁最厚、输送压力最高、技术最先进、施工条件最复杂的天然气管道。其建设规模之大、技术指标之高、地形地貌之复杂,更是举世罕见,也为管道建设方中石油带来了前所未有的挑战和利润。

  如果从1998年的最初酝酿算起,西气东输工程历经了多轮讨论和海外考察,直到2002年7月才正式开工建设,并从2004年1月起向上海输送天然气。在其靓丽的成绩单背后,又有多少艰辛的汗水?

  八万公里,这是世上迁徙最远的燕鸥往返南北极的距离,但这也是油气工作者姚金国四年来穿梭于家和新疆的几座压缩机站间的用双脚丈量出的距离。

  作为西气东输管线压缩机组的主要供应商——GE油气集团的现场工程师,姚金国一年中有300天多穿梭于帕米尔高原。

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聚焦输气“心脏

  霍尔果斯被称为“国门第一站”,位于中国和哈萨克斯坦的边境线上,不时会看到驶过卡车上的俄文牌照和中亚特征明显的司机。在霍尔果斯的郊外,有一座醒目的工业设施——那便是西气东输管道的压缩机站,这也是来自中亚的天然气来到中国境内的“第一站”——压缩机站。在西气东输的工程中,这些压缩机站起着怎样的作用呢?

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   在铺设一条长长的公路的过程中,高山、急流都是工程中需要一一攻破的困难,然而比起眼睛看得见的险阻,在建设西气东输这条能源之路时,人们遇到的难题,更加难以预计的。“气体和水一样都是流体,在管道内部流动都会存在阻力,流动速度会逐渐减慢。我们可以把天然气想象成从遥远的西部向东行进的疲惫旅客,在没有持续补给的状况下,慢慢地就走不动了。”兰明勇说,“这是整个项目最关键的一个技术关卡,而压缩机,便是打通这个关卡的‘钥匙’。每当气体通过压缩机,设备便会给它提高压力,帮助它继续向东行进。压缩机输出气体的过程就如同心脏泵出血液一般。所以我们常将压缩机比作西气东输中的‘心脏’。”

  “以霍尔果斯为例,假设一天启用两台压缩机,输气量能达到8000万标方一天,不启用的话,输气量将减少一半。所以我们也会根据目标城市的燃气需求量调整压缩机运行台数,比如夏天的需求量小,最低7000万标方,去年冬天的时候最高达到1.2亿标方。”

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  据悉,西气东输二线由一条干线和八条支干线组成,西起新疆霍尔果斯,东达上海,南抵广州、香港,横贯中国东西两端,跨15个省区市及特别行政区,年输气能力达300亿立方米,可稳定供气30年以上。西气东输二线的全线投产,在我国形成近4万公里的天然气管网,基本覆盖我国28个省区市和香港特别行政区,数以亿计人口从中受益。

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  在西气东输二线全线25座压缩机站建设中,GE为其中的17座压缩机站提供了52套压缩机机组,在西气东输三线西段建设中,GE为其中的4座压缩机站提供了15套压缩机机组,其中西二线和西三线的首站---霍尔果斯站,基于机组可靠性和可利用性的评估,8套机组全部采用了GE的机组,以确保两条天然气大动脉的平稳运行。

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图中蓝色地名为GE为西气东输第一、二、三线(西段)工程所建的压缩站

  公开数据显示,以管线上最著名的克拉2气田为例,投产至今已向下游输气1463.39亿立方米,相当于少用了2亿吨标准煤,减少有害物质排放1000多万吨。

  对于“心脏”的国产化进程,兰明勇对记者直言,进口设备的技术仍然走在世界前列,“燃机和压缩机国产化这块,还是希望能与国外巨头合作,希望GE的技术能带动国内这两大行业的研发潮。”

“余热”利用

    如今,很多人出于环保和省油的考虑,开始使用新能源汽车。其中的发电机能把运动能变成电能。人们惊喜地发现,即使充电不及时,车辆也照常有足够的电能供行驶用 。原来,车辆在行进中,已经在完成一个把动能转化为电能的过程了,简而言之,就是边开车,边充电——那么同样的道理,当一个庞大的机械设备组在工作的时候,它产生的废弃的热气,是否能被循环利用呢?

    “西气东输”本身就是一个出于环保考虑的项目,所以,很自然专业技术人员开始着手开拓清洁能源领域的另一片项目:余热回收发电。记者从业内了解到,在长距离的天然气管道输送中,需要多个增压站对天然气管道加压保证管道运行,而增压站的本身压缩机就要由燃气驱动,并伴随产生大量烟气余热。

    据悉,一个典型的燃气轮机燃烧天然气后产生的热量,有高达三分之二能量会被浪费。西气东输工程总共长4200公里,每200公里左右就需要一个压缩机站,全线共有80台机组,以单台燃机回收余热进行发电8兆瓦计算,一年西气东输管道的余热回收可以发电640兆瓦。据业内测算的数据,利用余热每发1千瓦时电,可节约0.4公斤标准煤以及4公斤水的消耗,以上海2014年1369.03亿千瓦时的年用电量来算,相当于每年节约5400多万吨标准煤和5.4亿吨水。

    为了解决余热的利用问题,GE开发了一项名为ORegenTM的技术。GE现场工程师卞文状解释到,ORegenTM的原理其实就很像空调中的氟利昂。

    “最早空调是通过氟利昂从液态变成气态,把室内的温度吸走,从而达到制冷的目的。而ORegenTM其实就是这个流程的反向过程。余热把类制冷剂介质加热,加热之后形成高压的热气,用这种高压的气体驱动膨胀机,让它驱动发电机继续发电。这个过程充分利用了天然气燃烧后产生的能量,降低了能耗和排放。”

    目前,国际市场上余热回收率达30%-50%,余热回收利用项目一般造价都在上亿元,而中国的余热回收利用基本上不到20%,还处于初级阶段。

    余热回收对企业来说,虽然会意味着额外的投入,但其所带来的社会效益证明这笔投入是值得的。据卞文状介绍,ORegenTM技术在吸收余热,转换为电能的过程中,并不需要用到水,这对于视水如命的西部地区而言可谓是对症下药。

    据悉,GE近期已与天壕集团签署协议,在西气东输红柳站应用两套17兆瓦的ORegenTM余热回收机组进行发电。单套17兆瓦的ORegenTM机组核算的净发电量是13.5兆瓦,如果按照每年八千小时计算,这两套ORegenTM机组可年发绿色电力2.2亿度,供14万户中国家庭使用。

    “按照西气东输的长度,能效每提高5%,每年就能节省至少500万美元,节能的经济效益非常明显。”

    现在,冬季供暖已经开始,姚金国和他的团队成员仍奋战在4200公里外的霍尔果斯。冬天是他们最繁忙的时刻,也是最有成就感的时候,因为在他们的背后,是管道另一端的数亿用户,而在他们的脚下,这条伟大的管路仍在不断延伸,看不到终点。

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