天然气的储运、输配技术

天然气的储运、输配技术

李晓琳

中石化中原储气库有限责任公司 河南省濮阳市 457001

摘要：中国的天然气市场正在形成大规模。如何保证城市天然气供应，减少大气污染，已成为政府最关心的问题之一。城市天然气输配系统是城市基础设施的重要组成部分。系统的各个环节都存在不同程度的安全隐患。针对天然气供应系统要求供气不中断，管道主要埋设在市政人行道、庭院地下，投资大，维修不便等特点，开展对天然气输配安全技术的探讨研究具有重要的现实意义。

关键词：天燃气储运；管道输送；

近些年来，随着中国国民经济持续快速的发展和人民生活水平的不断提高，社会公众对城市大气环境质量要求越来越高，对清洁能源的需求日益迫切，这在很大程度上推动了我国天然气工业的迅速发展，特别是随着我国“西气东输”工程的全面展开，天燃气储运、输配的技术问题已成为社会关注的热点之一。

一、天然气的特点及运输方式

天然气是由多种组分构成的气体混合物，主要成分为可燃的烃类气体。一般可根据他的来源将其分为四种类型，即从气井中开采的气田气，从油井中与原油一起采出的石油伴生气，含有液态轻烃的凝析气田气和从地下煤气层中采出的煤层气。与石油等其他能源相比，天然气具有在常温常压下为气体，且能量密度低、可压缩性强、流动性好等特点。根据天然气的本质特点，通常将天然气进行压缩或液化加工后再进行储运，从而形成压缩天然气和液化天然气。

1.压缩天然气（CNG）。将天然气压缩增压至200kgf/cm2时，天然气体积缩小200倍，并储入容器中，便于汽车运输，经济运输半径以150-200公里为妥。压缩天然气可用于民用及作为汽车清洁燃料。

2.液化天然气（LNG）。天然气经过深冷液化，在-160℃的情况下就变成液体成为液化天然气，用液化甲烷船及专用汽车运输。

二、天然气输配安全技术的重要意义

天然气输配管道是沟通气源与用户的桥梁，在天然气供应系统中具有非常重要的作用。由于城市天然气输配管网属于隐蔽工程，易受到地下环境和地面交通的损害影响，特别是一旦遭到第三方损害，输配管网极易发生泄漏，甚至断裂事故，这不仅会引发着火、爆炸等事故，目前,我国城市天然气输配管道很多敷设在人口稠密地区,一旦发生事故,不仅人身伤害和经济损失巨大,而且会造成巨大的社会影响和政治影响,因此必须对城市天然气输配系统的安全给予高度重视,如何进一步提高天然气输配系统安全技术也显得尤为重要。

三、天然气储运、输运技术

随着科学技术的发展，天然气的储运技术作为燃气供气系统的重要技术之一受到了极大的关注，目前常用的储运技术主要有：天然气管道输送、液化天然气储运、压缩天然气储运、吸附储存天然气、天然气水合物储运、液化石油气储运、天然气储气库等。

1.燃气管道输送技术。管道输送作为五大交通运输体系之一，是天然气运输中应用最早、最安全、最广泛（世界上约75%的天然气依靠管道输送）的运输方式。燃气管道根据用途可分为长距离输气管道、城市燃气管道和工业和企业燃气管道。（1）长距离输气管道。该管道的明显特点是大口径、高压力、长距离、自动化程度高、投资大，且设有首站、末站和中间站。同时管道末端设有分支管路与城市管网或大企业相连，在一定条件下末端管道具有储气功能。（2）城市燃气管道。城市燃气管道包括室内燃气管道和室外燃气管道，城市燃气管道按照燃气需求将燃气分配给工业企业、公共建筑、居民用户。（3）工业、企业燃气管道。该管道包括工厂引入管、厂区燃气管道、车间燃气管道和炉前燃气管道从燃气支管将燃气分配到用气设备的各个燃烧器等。目前管道输送技术成熟,但受气源、距离及投资等条件的限制,且越洋运输不易实现,而且输送压力高,运行、维护费用较大。随着供气系统的大型化，输气管道有向极地和海洋延伸的趋势。

2.压缩天然气输配技术。压缩天然气(CNG)输配技术,是在高中压取气点建立加气母站,将天然气加至一定压力,然后装入高压钢瓶运送到供气点,经减压输送到城市燃气管网,供给不同燃气用户使用。具体来说，压缩天然气输配技术由以下四个工艺部分组成：（1）加压工艺。利用多级压缩机将天然气由0.3～1兆帕加压到20～25兆帕，压入储气瓶组储存。天然气在加压以前必需经过脱油、深度脱水处理（露点达到-60℃）。（2）储运工艺。将压缩天然气瓶组通过汽车、船舶运输到使用地。用于输送的的压缩天然气瓶组主要有管束式和集装箱型两种形式。单体运送能力为2800～5000标准立方米。（3）减压输送。将瓶组内的压缩天然气由20～25兆帕减少到0.2～1.0兆帕，输送到城市管网系统。在此过程中，由于压缩天然气减压过程是一个绝热膨胀过程，因此需要伴热系统提供热源。（4）减压工艺流程。减压输送工艺是压缩天然气输配技术的核心部分，根据用户使用压力、储气装置的不同需要，减压工艺略有不同。压缩天然气具有供气灵活、组合随意、供气规模调整范围大（500～20000立方米/日）的特点，主要应用于用气量小、距离长输管线远、分布比较分散的用户。与长输管线比较，压缩天然气具有建设成本小、不受用户限制和装备技术成熟等优点，因此压缩天然气技术可以作为天然气长输管线的有效补充手段。但值得一提的是，压缩天然气对储存容器要求高,具有一定的危险性，在今后的研究中，有必要进一步加强瓶装压缩天然气的安全技术研究。

3.吸附储存天然气(ANG)技术。天然气的吸附储存(ANG)是一种新的储气方式,吸附储存天然气(ANG)技术是指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、中压下将天然气吸附储存的技术。其技术关键是开发甲烷吸附量高的天然气专用吸附剂和吸附储罐的设计。吸附储存天然气(ANG)技术的优点是材质要求低，制瓶工艺及钢瓶成本较低，安全性高，其缺点是受天然气气质影响较大，存在吸附热效应。除了车用外，ANG技术在天然气调峰、船舶运输、取代LPG为远离天然气管线的用户提供天然气及取代CNG为发电机提供紧急燃料供应等方面显示了广阔的应用前景。目前，高表面活性炭等高性能吸附剂的开发和制备正为ANG技术的发展提供了良好的契机。

4.天然气水合物(NGH)储运。天然气水合物(NGH)储存技术是近几年国外研究的热点之一，天然气水合物是由水分子形成的孔穴吸附小分子烃类气体而形成的一种笼形结晶化合物,它是一种高能量、高密度的能源。在2～6MPa，0～20℃的条件下制备，在常压下和－15℃以上稳定储存，加热或降压可以实现天然气水合物的分解。在标准状态下,1m3的气体水合物可储存天然气150～200m3。NGH储存技术具有对生产设备、储罐和材料要求不高，生产成本低且安全性高的优点，发展前景很广。目前,水合物储运天然气技术发展还不够成熟，尤其是大规模快速生成、固化成型、集装和运输过程中的安全问题还有待进一步研究。就应用领域而言，NGH储存技术对于小型气田、零散气田、边远气田和海底天然气的储运具有很高的经济性，还可以作为一种调峰的手段。

总之，随着供气系统的发展，天然气储运技术在各个方面都有很大发展，新技术、新工艺不断涌现，就天然气管道储运技术而言，其管道输送全自动、长寿命、输气干线网络化的发展趋势将越来越明显，且随着减阻内涂技术在大型的长输管道上的大规模应用，其燃气输送的安全性将得到极大的提高。另外，随着SCADA系统在长输埋地管道杂散电流监测的应用，埋地管道干扰的异常情况能被及时发现，从而提高了燃气安全储运、输配的可靠性。

参考文献：

[1]王东平.关于天然气的储运、输配技术.2019.

[2]刘宏宇.压缩天然气输配技术应用前景初探.2018.