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天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究

文檔作者：李丹敬加強(qiáng) 白林孫亮李艷芳文檔來(lái)源： 1．西南石油大學(xué) 2．冀東油田勘察設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究
李 丹 ，敬加強(qiáng)。，白 林 ，孫 亮 ，李艷芳
(1．西南石油大學(xué)，四川成都610500；2．冀東油田勘察設(shè)計(jì)研究院，河北唐山063000)
摘要：天然氣的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)主要包括天然氣管道輸送、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(kù)等。介紹了各種儲(chǔ)存和運(yùn)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(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)，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(shí)際應(yīng)用尚有差距，需要進(jìn)一步研究。
關(guān)鍵詞：天然氣；儲(chǔ)運(yùn)；管道
中圖分類號(hào)：TE83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(chǔ)運(yùn)方式，世界上約
75％的天然氣依靠管道輸送。天然氣相對(duì)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(jì)
性好，對(duì)環(huán)境污染小。目前，在由鐵路、公路、水運(yùn)、航空
和管道五大運(yùn)輸方式構(gòu)成完整的交通運(yùn)輸體系中，管道
運(yùn)輸成為當(dāng)今油氣運(yùn)輸?shù)氖走x方案 。
管道輸送的缺點(diǎn)是投資大、成本高 。當(dāng)前世界
的輸氣管道發(fā)展的總趨勢(shì)是長(zhǎng)運(yùn)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(chǔ)運(yùn)
將天然氣低溫冷卻液化后，以LNG形式儲(chǔ)運(yùn)，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(yuǎn)比氣體小，在運(yùn)輸方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。
LNG運(yùn)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(shí)，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(fēng)險(xiǎn)。
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(diǎn)，也是
LNG工程的主要內(nèi)容。接收站的主要功能是接收、儲(chǔ)
存、再汽化。要求最大程度地優(yōu)化運(yùn)輸，滿足客戶的
需求波動(dòng)；盡可能降低運(yùn)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(duì)設(shè)備、生產(chǎn)工藝和人員有很高的要
求，且LNG的運(yùn)輸一般采用高壓、超低溫(一162℃)
方式，儲(chǔ)存裝置材料需要特殊鋼材，儲(chǔ)罐性能要求高。
LNG汽化則直接通過(guò)常溫下液體的蒸發(fā)進(jìn)行，過(guò)程簡(jiǎn)
單，但其在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中有較高的危險(xiǎn) 。
第1期 李丹等：天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究 5
世界上大多數(shù)LNG都是采用船運(yùn)的方式。國(guó)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(duì)福建、山東等地進(jìn)行建設(shè)LNG終端的
可行性研究。
3 壓縮天然氣(CNG)儲(chǔ)運(yùn)
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(jìn)行儲(chǔ)存，儲(chǔ)存壓力通常為15～25
MPa．在25 MPa下，天然氣可壓縮至原來(lái)體積的
1／300，大大降低了儲(chǔ)存容積。CNG儲(chǔ)運(yùn)適用于零散
用戶及車用燃?xì)獾挠脩?，它具有成本低、效益高、無(wú)污
染、使用安全便捷的特點(diǎn)。但由于其儲(chǔ)氣壓力高達(dá)20
MPa以上，對(duì)儲(chǔ)存容器要求高，具有一定的危險(xiǎn)性，而
且能量?jī)?chǔ)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(chǔ)運(yùn)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?xì)廨斉湎到y(tǒng)，解決了超高壓天然氣
系統(tǒng)與城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的銜接、調(diào)壓?jiǎn)栴}。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(yuǎn)離
天然氣管網(wǎng)的城鎮(zhèn)。
4 吸附儲(chǔ)存天然氣(ANG)
ANG技術(shù)是在儲(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)表面積和豐富的微孑L結(jié)
構(gòu)，在常溫、中壓(6．0 MPa)下將天然氣吸附儲(chǔ)存的技
術(shù)。ANG投資和操作費(fèi)用比CNG低50％ ，儲(chǔ)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(diǎn)。但其有效儲(chǔ)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(chǔ)氣技術(shù)的研究主要是針對(duì)天然氣車
(NGV)，目標(biāo)是爭(zhēng)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(shí)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(chǔ)存方
法，以擴(kuò)大天然氣汽車的使用數(shù)量 J。
就目前研究與開發(fā)的進(jìn)展情況來(lái)看，ANG技術(shù)還
存在3個(gè)需要解決的問(wèn)題：
(1)在相同儲(chǔ)存容積下的有效儲(chǔ)氣密度，ANG吸
附容器比CNG儲(chǔ)氣瓶或LNG儲(chǔ)存容器低得多。
(2)天然氣吸附與釋放過(guò)程中的熱效應(yīng)影響問(wèn)題
尚未得到妥善解決。
(3)天然氣中的重組分在釋放過(guò)程中的滯留問(wèn)題
仍待解決。
5 天然氣水合物(NGH)儲(chǔ)運(yùn)
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(biāo)準(zhǔn)狀
態(tài)下，1 m 的氣體水合物可儲(chǔ)存天然氣150—200 rn ．
實(shí)驗(yàn)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(chǔ)存在
一5℃ 、一10℃、一18 c【=的冷庫(kù)中1O天。天然氣水合
物在大氣壓下保持凍結(jié)時(shí)仍然是穩(wěn)定的。
雖然NGH的儲(chǔ)氣比相對(duì)比較低，但NGH對(duì)生產(chǎn)
設(shè)備的要求不高，生產(chǎn)成本低，儲(chǔ)存的條件相對(duì)較易
實(shí)現(xiàn)，在水合物狀態(tài)下儲(chǔ)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(chǔ)罐可用普通鋼材制造，對(duì)材料要求不高，而且儲(chǔ)
存和運(yùn)輸過(guò)程中安全性是相對(duì)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(chǔ)運(yùn)天然氣技
術(shù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是水合物的大規(guī)模快速
生成、固化成型、集裝和運(yùn)輸過(guò)程中的安全問(wèn)題。
天然氣水合物運(yùn)用輪船運(yùn)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(yùn)輸；也可以將
固化成型的水合物打成漿體的形式，運(yùn)用現(xiàn)有的管道
進(jìn)行輸送。但運(yùn)輸時(shí)降低漿體的黏度也是一大問(wèn)題。
預(yù)計(jì)挪威將在Snohvit海上氣田應(yīng)用NGH儲(chǔ)運(yùn)技
術(shù)，從而成為世界上第一個(gè)應(yīng)用NGH儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的國(guó)
家 。
6 其他儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)
除了上述的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)外，天然氣儲(chǔ)存方式還有液
化石油氣(LPG)儲(chǔ)運(yùn)、天然氣合成油(GTL)儲(chǔ)運(yùn)、以電
能的形式輸出天然氣能源(GTW)、天然氣容器儲(chǔ)存、
天然氣在溶劑中儲(chǔ)存、地下儲(chǔ)氣庫(kù)(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(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。
CNG的生產(chǎn)輸送過(guò)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(yùn)技術(shù)在理論上已日趨成熟，并且在淮
陽(yáng)、深圳等地已經(jīng)使用該項(xiàng)技術(shù)。在國(guó)外，LNG更被
廣泛用于天然氣的海上運(yùn)輸。但是，LNG的長(zhǎng)距離陸
地輸送存在較大的安全性問(wèn)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(yè))
第1期 李淑娟等：SCADA系統(tǒng)在埋地管道雜散電流監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用方案 21
位)，l6位標(biāo)志是否需要報(bào)警，(0：不需要報(bào)警，1：需要
報(bào)警)，17—30位標(biāo)志是哪一路傳感器的數(shù)據(jù)，31位
標(biāo)志當(dāng)前傳輸?shù)氖侵噶钸€是數(shù)據(jù)。
3．2 遠(yuǎn)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(diǎn)擊該按鈕后實(shí)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(gè)傳感器歷史數(shù)據(jù)的顯示。數(shù)據(jù)的顯示無(wú)需
觸發(fā)，收到采集的數(shù)據(jù)后自動(dòng)更新顯示。對(duì)需報(bào)警的
數(shù)據(jù)用不同的顏色顯示。
4 結(jié)束語(yǔ)
將基于無(wú)線傳輸?shù)腟CADA系統(tǒng)應(yīng)用到長(zhǎng)輸埋地
管道雜散電流監(jiān)測(cè)中，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)雜散電流對(duì)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(xiàn)：
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2005，l8(9)：5—6．
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福建電腦，2007(6)：25—26．
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[9] 郝瑞晶．CPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的研究．移動(dòng)通信，2005(6)：35—39．
作者簡(jiǎn)介：李淑娟(1982一)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工
程。
(上接第5頁(yè))等國(guó)已經(jīng)著手進(jìn)行工業(yè)試生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)在
這方面起步較晚，目前尚無(wú)應(yīng)用NGH技術(shù)進(jìn)行水合
物輸運(yùn)的例子。
7．2 經(jīng)濟(jì)性分析
在天然氣年產(chǎn)量為4×10 m ，運(yùn)輸距離為2 000
km情況下進(jìn)行成本估算，CNG、LNG、NGH 3種儲(chǔ)運(yùn)方
案主要費(fèi)用比較見表1。
表1 CNG、LNG、NGI-I投資費(fèi)用估算 萬(wàn)元
由表1可知，NGH方案的總投資費(fèi)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(chǔ)配站的投資中，三者差別不大，但NGH可以固態(tài)
形式儲(chǔ)存，且安全可基本保證，因此維護(hù)費(fèi)用較低。
7．3 安全性分析
天然氣管道輸送安全性高，經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)環(huán)境污
染小。
CNG為常溫高壓儲(chǔ)存，在生產(chǎn)輸送過(guò)程中存在很
高的危險(xiǎn)性。
LNG由于儲(chǔ)存溫度低，一旦發(fā)生泄漏將很快形成
爆炸云團(tuán)，在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中有很高的危險(xiǎn)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(diǎn)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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作者簡(jiǎn)介：李丹(1985一)，碩士研究生，主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程工藝與
理論方面的研究工作。

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