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天然氣儲運技術(shù)研究

文檔作者：李丹敬加強白林孫亮李艷芳文檔來源： 1．西南石油大學 2．冀東油田勘察設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月04日
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2009
第1期
管 道 披 術(shù)
Pipeline Technique
設(shè) 各
Equipment
2009
No．1
天然氣儲運技術(shù)研究
李 丹 ，敬加強。，白 林 ，孫 亮 ，李艷芳
(1．西南石油大學，四川成都610500；2．冀東油田勘察設(shè)計研究院，河北唐山063000)
摘要：天然氣的儲運技術(shù)主要包括天然氣管道輸送、液化天然氣儲運、壓縮天然氣儲運、吸附儲存
天然氣、天然氣水合物儲運、液化石油氣儲運、天然氣儲氣庫等。介紹了各種儲存和運輸天然氣技術(shù)的
研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了這些技術(shù)存在的問題與發(fā)展趨勢，并提出了新的天然氣水合物漿體管道輸送
技術(shù)。但該技術(shù)離實際應(yīng)用尚有差距，需要進一步研究。
關(guān)鍵詞：天然氣；儲運；管道
中圖分類號：TE83 文獻標識碼：A 文章編號：1004—9614(2009)O1—0004—02
Research on Natural Gas Storage and Transmission ．
LI Dan。
，JING Jia-qiang ，BAI Lin ，SUN Liang ，LI Yan-fang
(1．Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；
Research Institute of Jidong Oilfield Company，Tangshan 063000，China)
Abstract：The technologies of natural gas storage and transmission include the gas pipeline transportation，LNG，CNG，
ANG，NGH，LPG or UNGS and so on．Discussed in this paper are the research on，and application status of，these technologies
of natural gas storage and transportation．The problems with，and the direction in which these technologies have developed，are
analyzed．Then the pipeline transpo rtation of the natural gas hydrate slurry is advanced．However，some further research is nee—
essary to the application of this technology in practice．
Key words：natural gas ；storage an d transmission；pipeline
1 天然氣管道輸送
鋪設(shè)管道是傳統(tǒng)的天然氣儲運方式，世界上約
75％的天然氣依靠管道輸送。天然氣相對密度低，易散
失，采用管道輸送安全性高，輸送產(chǎn)品質(zhì)量有保證，經(jīng)濟
性好，對環(huán)境污染小。目前，在由鐵路、公路、水運、航空
和管道五大運輸方式構(gòu)成完整的交通運輸體系中，管道
運輸成為當今油氣運輸?shù)氖走x方案 。
管道輸送的缺點是投資大、成本高 。當前世界
的輸氣管道發(fā)展的總趨勢是長運距、大口徑、高壓力
和網(wǎng)絡(luò)化，逐步形成大型的供氣系統(tǒng)，向極地和海洋
延伸 。
2 液化天然氣(LNG)儲運
將天然氣低溫冷卻液化后，以LNG形式儲運，這
種方式約輸送了天然氣總產(chǎn)量的25％。LNG液化后
的體積遠比氣體小，在運輸方面具有極大的優(yōu)勢。
LNG運輸是提高海洋、荒漠地區(qū)天然氣開發(fā)利用率的
有效方法，同時，LNG輸送成本僅為管道輸送的1／6—
1／7，并可降低因氣源不足敷設(shè)管道而造成的風險。
收稿日期：2008—03—25 收修改稿日期：2008—08一O1
LNG工程建設(shè)必須滿足天然氣供給系統(tǒng)的總體
要求，其主要功能是LNG的接收、再汽化和輸送。
LNG接收站是LNG氣源與用戶管網(wǎng)的連接點，也是
LNG工程的主要內(nèi)容。接收站的主要功能是接收、儲
存、再汽化。要求最大程度地優(yōu)化運輸，滿足客戶的
需求波動；盡可能降低運行成本，減少損耗。典型的
LNG接收站流程見圖1。
圖1 LNG接收站流程
LNG生產(chǎn)對設(shè)備、生產(chǎn)工藝和人員有很高的要
求，且LNG的運輸一般采用高壓、超低溫(一162℃)
方式，儲存裝置材料需要特殊鋼材，儲罐性能要求高。
LNG汽化則直接通過常溫下液體的蒸發(fā)進行，過程簡
單，但其在生產(chǎn)和儲運過程中有較高的危險 。
第1期 李丹等：天然氣儲運技術(shù)研究 5
世界上大多數(shù)LNG都是采用船運的方式。國內(nèi)
第一座LNG接收碼頭于2005年在廣東省建設(shè)完成，
一期工程完工后，LNG年接收能力為5×10。t．除了廣
東之外，正在對福建、山東等地進行建設(shè)LNG終端的
可行性研究。
3 壓縮天然氣(CNG)儲運
壓縮天然氣技術(shù)是利用氣體的可壓縮性，將常規(guī)
天然氣以高壓進行儲存，儲存壓力通常為15～25
MPa．在25 MPa下，天然氣可壓縮至原來體積的
1／300，大大降低了儲存容積。CNG儲運適用于零散
用戶及車用燃氣的用戶，它具有成本低、效益高、無污
染、使用安全便捷的特點。但由于其儲氣壓力高達20
MPa以上，對儲存容器要求高，具有一定的危險性，而
且能量儲存密度不大，因此，不具有大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用
的可能性 。
目前，CNG儲運技術(shù)研究還包括瓶裝壓縮天然氣
研究。瓶裝壓縮天然氣輸配工藝，將壓縮天然氣技術(shù)
靈活應(yīng)用到城市燃氣輸配系統(tǒng)，解決了超高壓天然氣
系統(tǒng)與城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的銜接、調(diào)壓問題。瓶裝壓
縮天然氣輸配工藝適用于許多中小城鎮(zhèn)，特別是遠離
天然氣管網(wǎng)的城鎮(zhèn)。
4 吸附儲存天然氣(ANG)
ANG技術(shù)是在儲罐中裝入高比表面的天然氣專
用吸附劑，利用其巨大的內(nèi)表面積和豐富的微孑L結(jié)
構(gòu)，在常溫、中壓(6．0 MPa)下將天然氣吸附儲存的技
術(shù)。ANG投資和操作費用比CNG低50％ ，儲罐形狀
和材質(zhì)選擇余地大，并且具有質(zhì)輕、低壓、使用方便和
安全可靠等優(yōu)點。但其有效儲氣密度低，需開發(fā)甲烷
吸附量高的天然氣專用吸附劑¨J。
目前，ANG儲氣技術(shù)的研究主要是針對天然氣車
(NGV)，目標是爭取取代CNG技術(shù)，淘汰笨重的高壓
氣瓶，并超前研究LNG車用燃料技術(shù)，實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)
用，使該技術(shù)能夠成為天然氣汽車的主要燃料儲存方
法，以擴大天然氣汽車的使用數(shù)量 J。
就目前研究與開發(fā)的進展情況來看，ANG技術(shù)還
存在3個需要解決的問題：
(1)在相同儲存容積下的有效儲氣密度，ANG吸
附容器比CNG儲氣瓶或LNG儲存容器低得多。
(2)天然氣吸附與釋放過程中的熱效應(yīng)影響問題
尚未得到妥善解決。
(3)天然氣中的重組分在釋放過程中的滯留問題
仍待解決。
5 天然氣水合物(NGH)儲運
天然氣水合物是由水分子形成的孔穴吸附小分
子烴類氣體而形成的一種籠形結(jié)晶化合物，在標準狀
態(tài)下，1 m 的氣體水合物可儲存天然氣150—200 rn ．
實驗研究表明：在0～20℃和2—6 MPa壓力下，在攪
拌容器中形成的天然氣水合物，可被冷凍和儲存在
一5℃ 、一10℃、一18 c【=的冷庫中1O天。天然氣水合
物在大氣壓下保持凍結(jié)時仍然是穩(wěn)定的。
雖然NGH的儲氣比相對比較低，但NGH對生產(chǎn)
設(shè)備的要求不高，生產(chǎn)成本低，儲存的條件相對較易
實現(xiàn)，在水合物狀態(tài)下儲存天然氣的設(shè)備不需要承受
高壓，且NGH本身的熱導(dǎo)率低，不需特別的絕熱措
施，儲罐可用普通鋼材制造，對材料要求不高，而且儲
存和運輸過程中安全性是相對較高的，充分顯示了天
然氣水合物的發(fā)展前景。目前，水合物儲運天然氣技
術(shù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是水合物的大規(guī)?？焖?
生成、固化成型、集裝和運輸過程中的安全問題。
天然氣水合物運用輪船運輸較為普遍。水合物
固化后，根據(jù)其特性，可用貨車或火車運輸；也可以將
固化成型的水合物打成漿體的形式，運用現(xiàn)有的管道
進行輸送。但運輸時降低漿體的黏度也是一大問題。
預(yù)計挪威將在Snohvit海上氣田應(yīng)用NGH儲運技
術(shù)，從而成為世界上第一個應(yīng)用NGH儲運技術(shù)的國
家 。
6 其他儲運技術(shù)
除了上述的儲運技術(shù)外，天然氣儲存方式還有液
化石油氣(LPG)儲運、天然氣合成油(GTL)儲運、以電
能的形式輸出天然氣能源(GTW)、天然氣容器儲存、
天然氣在溶劑中儲存、地下儲氣庫(UNGS)等。
7 氣體輸送工藝的比較
7．1 技術(shù)分析
管道輸送技術(shù)成熟，但受氣源、距離及投資等條
件的限制，且越洋運輸不易實現(xiàn)，而且輸送壓力高，運
行、維護費用較大。
CNG的生產(chǎn)輸送過程技術(shù)難度低、成熟度高，安
全性可基本保證，且減壓站可在使用地附近建立。
LNG輸運技術(shù)在理論上已日趨成熟，并且在淮
陽、深圳等地已經(jīng)使用該項技術(shù)。在國外，LNG更被
廣泛用于天然氣的海上運輸。但是，LNG的長距離陸
地輸送存在較大的安全性問題。
NGH技術(shù)目前已能夠滿足工業(yè)應(yīng)用要求，但還不
成熟，處于研究發(fā)展階段。日本、挪威(下轉(zhuǎn)第2l頁)
第1期 李淑娟等：SCADA系統(tǒng)在埋地管道雜散電流監(jiān)測中的應(yīng)用方案 21
位)，l6位標志是否需要報警，(0：不需要報警，1：需要
報警)，17—30位標志是哪一路傳感器的數(shù)據(jù)，31位
標志當前傳輸?shù)氖侵噶钸€是數(shù)據(jù)。
3．2 遠程監(jiān)控中心軟件
在監(jiān)控中心軟件的操作面板由“開始采集”按鈕觸
發(fā)各路數(shù)據(jù)的采集和傳輸。點擊該按鈕后實現(xiàn)輪詢各
路傳感器，各路傳感器順序?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中
心。單路傳感器數(shù)據(jù)采集控制流程見圖4所示。
圖4 數(shù)據(jù)采集控制流程圖
數(shù)據(jù)的顯示分為兩種：各路傳感器數(shù)據(jù)的共同顯
示和單個傳感器歷史數(shù)據(jù)的顯示。數(shù)據(jù)的顯示無需
觸發(fā)，收到采集的數(shù)據(jù)后自動更新顯示。對需報警的
數(shù)據(jù)用不同的顏色顯示。
4 結(jié)束語
將基于無線傳輸?shù)腟CADA系統(tǒng)應(yīng)用到長輸埋地
管道雜散電流監(jiān)測中，能及時發(fā)現(xiàn)雜散電流對埋地管
道干擾的異常情況，充分發(fā)揮了SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)
綜合能力。
參考文獻：
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[9] 郝瑞晶．CPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的研究．移動通信，2005(6)：35—39．
作者簡介：李淑娟(1982一)，碩士研究生，主要研究方向為機械電子工
程。
(上接第5頁)等國已經(jīng)著手進行工業(yè)試生產(chǎn)，國內(nèi)在
這方面起步較晚，目前尚無應(yīng)用NGH技術(shù)進行水合
物輸運的例子。
7．2 經(jīng)濟性分析
在天然氣年產(chǎn)量為4×10 m ，運輸距離為2 000
km情況下進行成本估算，CNG、LNG、NGH 3種儲運方
案主要費用比較見表1。
表1 CNG、LNG、NGI-I投資費用估算 萬元
由表1可知，NGH方案的總投資費用最低。因投
資主體不同，在總投資估算中未考慮輸配站的投資。
在儲配站的投資中，三者差別不大，但NGH可以固態(tài)
形式儲存，且安全可基本保證，因此維護費用較低。
7．3 安全性分析
天然氣管道輸送安全性高，經(jīng)濟性好，對環(huán)境污
染小。
CNG為常溫高壓儲存，在生產(chǎn)輸送過程中存在很
高的危險性。
LNG由于儲存溫度低，一旦發(fā)生泄漏將很快形成
爆炸云團，在生產(chǎn)和儲運過程中有很高的危險性。
NGH是由水分子構(gòu)成的空穴吸附氣體分子而形
成的固體化合物，分解需要吸收大量熱能。此外，水
合物本身具有絕熱效應(yīng)，NGH即使暴露在大氣中，由
于NGH的分解受熱傳導(dǎo)的影響，氣體的釋放速率慢，
被點燃也燃燒緩慢，徹底抑制了由于天然氣大量泄漏
而可能導(dǎo)致的爆炸事故。
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[8] 崔朝陽，沈建東，劉芙蓉．天然氣水合物(NGH)儲運天然氣技術(shù)與
常規(guī)儲運技術(shù)的對比／0"Vi．科學技術(shù)與工程，2004，4(11)：925—929．
作者簡介：李丹(1985一)，碩士研究生，主要從事油氣儲運工程工藝與
理論方面的研究工作。

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