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天然气储运天然气储运杨明2024/5/21 周二1一、天然气的历史二、天然气储运方式三、储运方式比较四、储运方式的选择2024/5/21 周二21 1、天然气的发现、天然气的发现 在公元前6000年到公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。中国利用天然气是在约公元前900年。中国在公元前211年钻了第一个天然气气井，据有关资料记载深度为150米（500英尺）。一、天然气的历史2024/5/21 周二32.天然气的应用（1）天然气主要可用于发电。（2）化工原料。以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近20个品种，经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等50个品种以上。（3)天然气广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及汽车燃料。2024/5/21 周二43.天然气的供应 天然气资源大都远离能源消耗区,因而其有效利用率很低。鉴于此,天然气的运输就显得尤为重要,而运输方式的选择则决定了其供应与消费的经济性。2024/5/21 周二5二、天然气的储运方式1.管道储运（PNG）输气管道一般由输气管段、首站、压气站、中间气体接收站、中间气体分输站、末站、清管站、干线截断阀室、线路上各种障碍(水域、铁路、地质障碍等)的穿跨越段等部分组成。2024/5/21 周二6（1）.首站的主要功能:对进入管道的天然气进行分离、调压和计量,同时还具有气质检测控制、加压和发送清管球的功能。（2）.中间接收（分输站）站的主要功能：收集来自支线或管道沿线气源的天然气（向管道沿线的支线或用户供气）在中间接收站或分输站通常设有天然气调压和计量装置。（3）.压气站功能：给气体增压以维持所要求的输气流量,一般情况下,两个压气站的间距在100400 km 之间。主要设备是输气压缩机组,包括气体压缩机(离心式或往复式)和与之配套的原动机。输气管道大多采用燃气轮机离心压缩机组,在同一个压气站内通常设置多套输气压缩机组,它们既可以并联也可以串联。（4）.清管站的主要功能：发送、接收清管器,定期清除管道中的杂物(如水、液态烃、机械杂质和铁锈等)。清管站的间距一般为100150 km。2024/5/21 周二7（5）.末站具有分离、调压、计量的功能,有时还兼有为城市供气系统配气的功能。（6）.干线截断阀室：为了进行事故抢修、防止事故扩大而设置的。根据管道所经过地段的地区等级不同,干线截断阀室的间距在832 km 之间。此外还应在管道穿跨越段两侧设置干线截断阀。（7）.储气库的功能：储气库季调峰和应急供气,地面储气站一般只用于日调峰和小时调峰。2024/5/21 周二82.液化储运（LNG）LNG储运方式是利用低温技术将天然气液化,并以液体形式进行储运的一种技术,一般采用丙烷预冷的混合制冷剂液化LNG液化站一般建在气源充足的气井处,以扩大LNG 产量,便于回收投资。LNG采用低温储罐槽船、槽车运输,到达目的地后,经LNG槽船、槽车自增压系统增压,然后进入LNG储罐。储罐中的LNG再经自增压系统压入气化器中气化,经调压计量送入城市管网。2024/5/21 周二9（1）.净化分离站功能：集输以及气体的脱水，脱烃、并把天然气输送到液化工厂。（2）.液化厂：除酸气-脱水-除汞-冷冻液化脱除重烃-储存。液化冷冻工艺通常采用以乙烷，丙烷及混合冷冻剂作为循环介质的压缩循环冷冻法。（3）.运输船、车：海运是LNG 供应链中的重要环节,它承担着从基本负荷型液化厂到LNG接收站的长距离运输任务，LNG内陆运输包括罐车运输和内河航运。LNG 内陆运输的规模小于海运，可以独立地向分散的工业用户、中小城镇或居民小区供气,也可以作为大型供气系统的调峰设施。（4）.LNG场站：接收、储存和再气化LNG,气化的天然气将进入常规的天然气输送管网。2024/5/21 周二102024/5/21 周二113.压缩储运（CNG）以高压状态储存于专用储罐中的气态天然气,其压力一般为2025 MPa。CNG 主要有两种应用方式,一是作为汽车燃料,二是作为民用或工业气源。可直接在CNG母站给CNG汽车加气,也可利用专用钢瓶拖车将CNG 运输到各个加气子站。CNG专用车的基本结构是在平板拖车上安装高压储气瓶组,装运能力为3 0005 000 m,与管道输送方式相比,以CNG 形式运输天然气具有灵活性强、投资少等特点,适合于用气量不大、用户距气源及输气干线较远的情况。2024/5/21 周二122024/5/21 周二13（1）天然气需加压处理、储存，因而要建造加气站，并形成网络汽车用压缩天然气在加压灌瓶前，应进行脱硫和脱水处理。（2）CNG加气站大多采用“子、母”站供气网络“母站”处于输气管线沿途，站内有压缩级数3-4级压缩机组、分离、干燥及储存、运输、售气等设备。CNG加气站主要有气体的分离脱硫、压缩、脱水、储气、售气等系统。还有保证加气站正常运转的自动控制、报警装置设施。（3）子站配备压缩级数1-2级的压缩机组，以用于气瓶中倒气，有储存、售气设备，一般设在城区内，其气源由母站供给。（4）压缩机是CNG加气站的核心设置。有高压、多级、相对流量小的特点；运行间断、启停频繁，工况多变性，常采用往复活塞式压缩机（5）天然气深度脱水设备是CNG重要的工艺配套设备，采用高压深度脱水能保证气源要求。2024/5/21 周二14 2024/5/21 周二154.水合物储运（NGH）(1)NGH的特性 NGH又称固态甲烷,由天然气与水组成,呈固态,外貌极像冰雪或固体酒精,点火即可燃烧,因此被称为“可燃冰”或“固体瓦斯”。它是一种非化学计量笼形物,为超分子结构,具有很强的吸附(浓缩)气体能力。分子量小,成分不稳定,除了以甲烷气体为主外,还含有乙、丙、丁烷多种气体。2024/5/21 周二16 NGH的结晶格架主要由水分子构成,在不同的低温高压条件下,水分子结晶形成不同类型多面体的笼形结构。NGH的结构类型有、和H型。在标准大气压下,1m饱和NGH可释放出约164m的甲烷气体。三种水合物的晶间结构结 构 类 型型型 H 型晶 体 结 构体心立方体金刚石立方体简单六面体晶 胞 分 子 式S2L646H2OS16L8136H2OS3S2L134H2O2024/5/21 周二17(2)NGHNGH储运流程储运流程 零散气田，LNG输送法和管道输送法都不适用。可以考虑采用 NGH的方式输送天然气。各环节主要参数为：气源：压力4MPa；水合物合成：压力约56MPa，温度04；汽车储罐：保温性能好，温度-15-10，密闭储存，气化：用2030的水可使水合物很快气化，且能达到用户用气压力要求。气源预处理 水合物合成冷却换热器冷却至15降压汽车储 罐运输储存用户加热气化2024/5/21 周二18（3）NGH工艺流程从NGH分解站返回的槽车储罐中的水卸入NGH生产厂的水罐，冷冻制得冰水混合物，与天然气在反应釜中混合制得水合物，经分离器脱去液态水，冷冻至储存温度，送入NGH储罐，将储罐中的NGH装入槽车，通过公路运输到NGH分解站。将槽车储罐中的NGH卸到NGH分解站的NGH储罐中，与加热到20的水混合进行热交换，使水合物分解释放出天然气，分解后的水通过水泵送回到槽车上的水罐。释放出的天然气经压缩脱水送入城镇输配管网供给用户。2024/5/21 周二19（4）应用实例 日本三井造船公司2008 年造出世界首轮NGH运输船目前该公司已经拥有运输能力达600 吨/天的技术。建造了一个日生产及气化能力达600kg/d的天然气水合物球运输链，来论证水合物的生产过程，包括生成、制球、储存、运输和气化过程。2024/5/21 周二205.吸附储运（ANG）在储罐中装入高比表面的天然气专用吸附剂,利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构,在常温、中压(6.0MPa)下将天然气吸附储存。当储罐压力低于外界压力时气体被吸附在吸附剂固体微孔表面，借以储存；当外界压力低于储罐中压力时，气体从吸附剂固体表面脱附而出供应外界。目前,ANG储气主要是针对天然气汽车、城市燃气调峰,目标是取代CNG,淘汰笨重的高压气瓶,实现天然气汽车的主要燃料储存方法,扩大天然气汽车的使用数量。2024/5/21 周二21（1）天然气车载储运工艺 储放气流程均设置了预吸附罐，内装吸附剂，是在储放气过程中起到缓冲作用；同时在储气过程中，预吸附天然气的部分杂质，延长储罐中吸附剂的使用寿命；在放气过程中，天然气反冲过预吸附罐，使吸附的杂质脱附。预吸附罐内的吸附剂定期更换再生。吸附灌使用高表面活性炭，其微孔发达，比表面积大，在中低压下3.55MPa即可获得接近于高压20MPa下CNG的储存能量密度。2024/5/21 周二22 内置盘管的天然气储罐，盘管内采用冷却水为介质。在储气时，盘管内通入冷却水，降低吸附剂床层的温度，提高吸附剂的吸附性能；放气时，盘管内通入热水，提高吸附剂床层的温度，提高吸附剂的有效吸附量。2024/5/21 周二23（2）城市燃气调峰 吸附储气调峰的工艺主要流程是：首先天然气从上级高压管网输送到气站，气站中天然气经降压处理前，管道跟调峰罐连接起来，调峰罐根据其天然气管道的压力状况来进行调峰处理，保证了城市居民的用气稳定。2024/5/21 周二24三、储运方式的比较(1)管道输送技术成熟,但受气源、距离及投资等条件的限制,远洋输送不易实现,而且输送压力高,运行、维护费用较高。(2)LNG输送方式在大规模、长距离、跨海船运方面应用广泛,其储存密度大、压力低、系统的安全性和可靠性比较高,但天然气液化临界压力高、临界温度低、液化成本高、技术难度大,建设初期成本巨大,输配站受安全因素制约,不能在人口稠密地区设立。(3)CNG技术成熟度高,具有灵活性强、投资少等特点,特别适合于用气量不大、用户距气源及输气干线较远的情况。缺点是运行费用较大,不适合远距离输送,存在较大的安全隐患。2024/5/21 周二25(4)ANG储运压力较低,但是吸附剂寿命短,吸附和吸附周期长,扩大吸附剂筛选范围的技术难度较大。(5)NGH储存密度高,投资运行费用低,安全性高,具有较大的应用市场和发展潜力,未来几年可达到商业化应用的程度。2024/5/21 周二26四、储运方式选择 天然气总是在不能充分利用它的地方发现，大量的天然气在当地面临困境，没有充足的市场。许多岸上或者近海的气田没有管线，这些地理上的不足，阻止了天然气顺利地到达能源消耗地，这就需要采用适当的储运方式把天然气输送到用户所在地区。除上述天然气储运方式以外，还有以电能的形式输出天然气能源(GTW)，在溶液中储存天然气，地下储气库储气等。天然气储运方式中，我们应该根据市场的需求和储运成本来选择合适的储运方案。2024/5/21 周二27谢谢！2024/5/21 周二28