天然氣的儲(chǔ)運(yùn)、輸配技術(shù)

天然氣的儲(chǔ)運(yùn)、輸配技術(shù)摘要：中國(guó)的天然氣市場(chǎng)正在形成大規(guī)模。如何保證城市天然氣供應(yīng)，減少大氣污染，已成為政府最關(guān)心的問題之一。城市天然氣輸配系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都存在不同程度的安全隱患。針對(duì)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)要求供氣不中斷，管道主要埋設(shè)在市政人行道、庭院地下，投資大，維修不便等特點(diǎn)，開展對(duì)天然氣輸配安全技術(shù)的探討研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：天燃?xì)鈨?chǔ)運(yùn)；管道輸送；近些年來，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，社會(huì)公眾對(duì)城市大氣環(huán)境質(zhì)量要求越來越高，對(duì)清潔能源的需求日益迫切，這在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是隨著我國(guó)“西氣東輸〃工程的全面展開，天燃?xì)鈨?chǔ)運(yùn)、輸配的技術(shù)問題已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。一、 天然氣的特點(diǎn)及運(yùn)輸方式天然氣是由多種組分構(gòu)成的氣體混合物，主要成分為可燃的烴類氣體。一般可根據(jù)他的來源將其分為四種類型，即從氣井中開采的氣田氣，從油井中與原油一起采出的石油伴生氣，含有液態(tài)輕烴的凝析氣田氣和從地下煤氣層中采出的煤層氣。與石油等其他能源相比，天然氣具有在常溫常壓下為氣體，且能量密度低、可壓縮性強(qiáng)、流動(dòng)性好等特點(diǎn)。根據(jù)天然氣的本質(zhì)特點(diǎn)，通常將天然氣進(jìn)行壓縮或液化加工后再進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)，從而形成壓縮天然氣和液化天然氣。壓縮天然氣（CNG）。將天然氣壓縮增壓至200kgf/cm2時(shí)，天然氣體積縮小200倍，并儲(chǔ)入容器中，便于汽車運(yùn)輸，經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑以150-200公里為妥。壓縮天然氣可用于民用及作為汽車清潔燃料。液化天然氣（LNG）。天然氣經(jīng)過深冷液化，在-160C的情況下就變成液體成為液化天然氣，用液化甲烷船及專用汽車運(yùn)輸。二、 天然氣輸配安全技術(shù)的重要意義天然氣輸配管道是溝通氣源與用戶的橋梁，在天然氣供應(yīng)系統(tǒng)中具有非常重要的作用。由于城市天然氣輸配管網(wǎng)屬于隱蔽工程，易受到地下環(huán)境和地面交通的損害影響，特別是一旦遭到第三方損害，輸配管網(wǎng)極易發(fā)生泄漏，甚至斷裂事故，這不僅會(huì)引發(fā)著火、爆炸等事故，目前，我國(guó)城市天然氣輸配管道很多敷設(shè)在人口稠密地區(qū)，一旦發(fā)生事故，不僅人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失巨大,而且會(huì)造成巨大的社會(huì)影響和政治影響,因此必須對(duì)城市天然氣輸配系統(tǒng)的安全給予高度重視,如何進(jìn)一步提高天然氣輸配系統(tǒng)安全技術(shù)也顯得尤為重要。三、 天然氣儲(chǔ)運(yùn)、輸運(yùn)技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天然氣的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)作為燃?xì)夤庀到y(tǒng)的重要技術(shù)之一受到了極大的關(guān)注，目前常用的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)主要有：天然氣管道輸送、液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)、壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)、吸附儲(chǔ)存天然氣、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)、液化石油氣儲(chǔ)運(yùn)、天然氣儲(chǔ)氣庫等。燃?xì)夤艿垒斔图夹g(shù)。管道輸送作為五大交通運(yùn)輸體系之一，是天然氣運(yùn)輸中應(yīng)用最早、最安全、最廣泛（世界上約75%的天然氣依靠管道輸送）的運(yùn)輸方式。燃?xì)夤艿栏鶕?jù)用途可分為長(zhǎng)距離輸氣管道、城市燃?xì)夤艿篮凸I(yè)和企業(yè)燃?xì)夤艿?。?）長(zhǎng)距離輸氣管道。該管道的明顯特點(diǎn)是大口徑、高壓力、長(zhǎng)距離、自動(dòng)化程度高、投資大，且設(shè)有首站、末站和中間站。同時(shí)管道末端設(shè)有分支管路與城市管網(wǎng)或大企業(yè)相連，在一定條件下末端管道具有儲(chǔ)氣功能。（2）城市燃?xì)夤艿馈３鞘腥細(xì)夤艿腊ㄊ覂?nèi)燃?xì)夤艿篮褪彝馊細(xì)夤艿?，城市燃?xì)夤艿腊凑杖細(xì)庑枨髮⑷細(xì)夥峙浣o工業(yè)企業(yè)、公共建筑、居民用戶。(3)工業(yè)、企業(yè)燃?xì)夤艿?。該管道包括工廠引入管、廠區(qū)燃?xì)夤艿?、車間燃?xì)夤艿篮蜖t前燃?xì)夤艿缽娜細(xì)庵Ч軐⑷細(xì)夥峙涞接脷庠O(shè)備的各個(gè)燃燒器等。目前管道輸送技術(shù)成熟,但受氣源、距離及投資等條件的限制，且越洋運(yùn)輸不易實(shí)現(xiàn)，而且輸送壓力高，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較大。隨著供氣系統(tǒng)的大型化，輸氣管道有向極地和海洋延伸的趨勢(shì)。壓縮天然氣輸配技術(shù)。壓縮天然氣(CNG)輸配技術(shù)，是在高中壓取氣點(diǎn)建立加氣母站，將天然氣加至一定壓力,然后裝入高壓鋼瓶運(yùn)送到供氣點(diǎn)，經(jīng)減壓輸送到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，供給不同燃?xì)庥脩羰褂?。具體來說，壓縮天然氣輸配技術(shù)由以下四個(gè)工藝部分組成：(1)加壓工藝。利用多級(jí)壓縮機(jī)將天然氣由0.3?1兆帕加壓到20?25兆帕，壓入儲(chǔ)氣瓶組儲(chǔ)存。天然氣在加壓以前必需經(jīng)過脫油、深度脫水處理(露點(diǎn)達(dá)到-60°C)°(2)儲(chǔ)運(yùn)工藝。將壓縮天然氣瓶組通過汽車、船舶運(yùn)輸?shù)绞褂玫?。用于輸送的的壓縮天然氣瓶組主要有管束式和集裝箱型兩種形式。單體運(yùn)送能力為2800?5000標(biāo)準(zhǔn)立方米。(3)減壓輸送。將瓶組內(nèi)的壓縮天然氣由20?25兆帕減少到0.2?1.0兆帕，輸送到城市管網(wǎng)系統(tǒng)。在此過程中，由于壓縮天然氣減壓過程是一個(gè)絕熱膨脹過程，因此需要伴熱系統(tǒng)提供熱源。(4)減壓工藝流程。減壓輸送工藝是壓縮天然氣輸配技術(shù)的核心部分，根據(jù)用戶使用壓力、儲(chǔ)氣裝置的不同需要，減壓工藝略有不同。壓縮天然氣具有供氣靈活、組合隨意、供氣規(guī)模調(diào)整范圍大(500?20000立方米/日)的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于用氣量小、距離長(zhǎng)輸管線遠(yuǎn)、分布比較分散的用戶。與長(zhǎng)輸管線比較，壓縮天然氣具有建設(shè)成本小、不受用戶限制和裝備技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此壓縮天然氣技術(shù)可以作為天然氣長(zhǎng)輸管線的有效補(bǔ)充手段。但值得一提的是，壓縮天然氣對(duì)儲(chǔ)存容器要求高，具有一定的危險(xiǎn)性，在今后的研究中，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)瓶裝壓縮天然氣的安全技術(shù)研究。吸附儲(chǔ)存天然氣(ANG)技術(shù)。天然氣的吸附儲(chǔ)存(ANG)是一種新的儲(chǔ)氣方式，吸附儲(chǔ)存天然氣(ANG)技術(shù)是指在儲(chǔ)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)表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu)，在常溫、中壓下將天然氣吸附儲(chǔ)存的技術(shù)。其技術(shù)關(guān)鍵是開發(fā)甲烷吸附量高的天然氣專用吸附劑和吸附儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)。吸附儲(chǔ)存天然氣(ANG)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是材質(zhì)要求低，制瓶工藝及鋼瓶成本較低，安全性高，其缺點(diǎn)是受天然氣氣質(zhì)影響較大，存在吸附熱效應(yīng)。除了車用外，ANG技術(shù)在天然氣調(diào)峰、船舶運(yùn)輸、取代LPG為遠(yuǎn)離天然氣管線的用戶提供天然氣及取代CNG為發(fā)電機(jī)提供緊急燃料供應(yīng)等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。目前，高表面活性炭等高性能吸附劑的開發(fā)和制備正為ANG技術(shù)的發(fā)展提供了良好的契機(jī)。天然氣水合物(NGH)儲(chǔ)運(yùn)。天然氣水合物(NGH)儲(chǔ)存技術(shù)是近幾年國(guó)外研究的熱點(diǎn)之一，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，它是一種高能量、高密度的能源。在2?6MPa，0?20C的條件下制備，在常壓下和一15C以上穩(wěn)定儲(chǔ)存，加熱或降壓可以實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的分解。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,1m3的氣體水合物可儲(chǔ)存天然氣150?200m3。NGH儲(chǔ)存技術(shù)具有對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐和材料要求不高，生產(chǎn)成本低且安全性高的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景很廣。目前，水合物儲(chǔ)運(yùn)天然氣技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，尤其是大規(guī)?？焖偕?、固化成型、集裝和運(yùn)輸過程中的安全問題還有待進(jìn)一步研究。就應(yīng)用領(lǐng)域而言，NGH儲(chǔ)存技術(shù)對(duì)于小型氣田、零散氣田、邊遠(yuǎn)氣田和海底天然氣的儲(chǔ)運(yùn)具有很高的經(jīng)濟(jì)性，還可以作為一種調(diào)峰的手段?？傊?，隨著供氣系統(tǒng)的發(fā)展，天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在各個(gè)方面都有很大發(fā)展，新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，就天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)而言，其管道輸送全自動(dòng)、長(zhǎng)壽命、輸氣干線網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)將越來越明顯，且隨著減阻內(nèi)涂技術(shù)