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天然气储运技术研究

文档作者：李丹敬加强白林孙亮李艳芳文档来源： 1．西南石油大学 2．冀东油田勘察设计研究院		点击数：	更新时间： 2021年09月04日
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2009
第1期
管 道 披 术
Pipeline Technique
设 各
Equipment
2009
No．1
天然气储运技术研究
李 丹 ，敬加强。，白 林 ，孙 亮 ，李艳芳
(1．西南石油大学，四川成都610500；2．冀东油田勘察设计研究院，河北唐山063000)
摘要：天然气的储运技术主要包括天然气管道输送、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。介绍了各种储存和运输天然气技术的
研究与应用现状，分析了这些技术存在的问题与发展趋势，并提出了新的天然气水合物浆体管道输送
技术。但该技术离实际应用尚有差距，需要进一步研究。
关键词：天然气；储运；管道
中图分类号：TE83 文献标识码：A 文章编号：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 天然气管道输送
铺设管道是传统的天然气储运方式，世界上约
75％的天然气依靠管道输送。天然气相对密度低，易散
失，采用管道输送安全性高，输送产品质量有保证，经济
性好，对环境污染小。目前，在由铁路、公路、水运、航空
和管道五大运输方式构成完整的交通运输体系中，管道
运输成为当今油气运输的首选方案 。
管道输送的缺点是投资大、成本高 。当前世界
的输气管道发展的总趋势是长运距、大口径、高压力
和网络化，逐步形成大型的供气系统，向极地和海洋
延伸 。
2 液化天然气(LNG)储运
将天然气低温冷却液化后，以LNG形式储运，这
种方式约输送了天然气总产量的25％。LNG液化后
的体积远比气体小，在运输方面具有极大的优势。
LNG运输是提高海洋、荒漠地区天然气开发利用率的
有效方法，同时，LNG输送成本仅为管道输送的1／6—
1／7，并可降低因气源不足敷设管道而造成的风险。
收稿日期：2008—03—25 收修改稿日期：2008—08一O1
LNG工程建设必须满足天然气供给系统的总体
要求，其主要功能是LNG的接收、再汽化和输送。
LNG接收站是LNG气源与用户管网的连接点，也是
LNG工程的主要内容。接收站的主要功能是接收、储
存、再汽化。要求最大程度地优化运输，满足客户的
需求波动；尽可能降低运行成本，减少损耗。典型的
LNG接收站流程见图1。
图1 LNG接收站流程
LNG生产对设备、生产工艺和人员有很高的要
求，且LNG的运输一般采用高压、超低温(一162℃)
方式，储存装置材料需要特殊钢材，储罐性能要求高。
LNG汽化则直接通过常温下液体的蒸发进行，过程简
单，但其在生产和储运过程中有较高的危险 。
第1期 李丹等：天然气储运技术研究 5
世界上大多数LNG都是采用船运的方式。国内
第一座LNG接收码头于2005年在广东省建设完成，
一期工程完工后，LNG年接收能力为5×10。t．除了广
东之外，正在对福建、山东等地进行建设LNG终端的
可行性研究。
3 压缩天然气(CNG)储运
压缩天然气技术是利用气体的可压缩性，将常规
天然气以高压进行储存，储存压力通常为15～25
MPa．在25 MPa下，天然气可压缩至原来体积的
1／300，大大降低了储存容积。CNG储运适用于零散
用户及车用燃气的用户，它具有成本低、效益高、无污
染、使用安全便捷的特点。但由于其储气压力高达20
MPa以上，对储存容器要求高，具有一定的危险性，而
且能量储存密度不大，因此，不具有大规模发展应用
的可能性 。
目前，CNG储运技术研究还包括瓶装压缩天然气
研究。瓶装压缩天然气输配工艺，将压缩天然气技术
灵活应用到城市燃气输配系统，解决了超高压天然气
系统与城市燃气管网系统的衔接、调压问题。瓶装压
缩天然气输配工艺适用于许多中小城镇，特别是远离
天然气管网的城镇。
4 吸附储存天然气(ANG)
ANG技术是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孑L结
构，在常温、中压(6．0 MPa)下将天然气吸附储存的技
术。ANG投资和操作费用比CNG低50％ ，储罐形状
和材质选择余地大，并且具有质轻、低压、使用方便和
安全可靠等优点。但其有效储气密度低，需开发甲烷
吸附量高的天然气专用吸附剂¨J。
目前，ANG储气技术的研究主要是针对天然气车
(NGV)，目标是争取取代CNG技术，淘汰笨重的高压
气瓶，并超前研究LNG车用燃料技术，实现商业化应
用，使该技术能够成为天然气汽车的主要燃料储存方
法，以扩大天然气汽车的使用数量 J。
就目前研究与开发的进展情况来看，ANG技术还
存在3个需要解决的问题：
(1)在相同储存容积下的有效储气密度，ANG吸
附容器比CNG储气瓶或LNG储存容器低得多。
(2)天然气吸附与释放过程中的热效应影响问题
尚未得到妥善解决。
(3)天然气中的重组分在释放过程中的滞留问题
仍待解决。
5 天然气水合物(NGH)储运
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，在标准状
态下，1 m 的气体水合物可储存天然气150—200 rn ．
实验研究表明：在0～20℃和2—6 MPa压力下，在搅
拌容器中形成的天然气水合物，可被冷冻和储存在
一5℃ 、一10℃、一18 c【=的冷库中1O天。天然气水合
物在大气压下保持冻结时仍然是稳定的。
虽然NGH的储气比相对比较低，但NGH对生产
设备的要求不高，生产成本低，储存的条件相对较易
实现，在水合物状态下储存天然气的设备不需要承受
高压，且NGH本身的热导率低，不需特别的绝热措
施，储罐可用普通钢材制造，对材料要求不高，而且储
存和运输过程中安全性是相对较高的，充分显示了天
然气水合物的发展前景。目前，水合物储运天然气技
术需要解决的关键技术问题是水合物的大规模快速
生成、固化成型、集装和运输过程中的安全问题。
天然气水合物运用轮船运输较为普遍。水合物
固化后，根据其特性，可用货车或火车运输；也可以将
固化成型的水合物打成浆体的形式，运用现有的管道
进行输送。但运输时降低浆体的黏度也是一大问题。
预计挪威将在Snohvit海上气田应用NGH储运技
术，从而成为世界上第一个应用NGH储运技术的国
家 。
6 其他储运技术
除了上述的储运技术外，天然气储存方式还有液
化石油气(LPG)储运、天然气合成油(GTL)储运、以电
能的形式输出天然气能源(GTW)、天然气容器储存、
天然气在溶剂中储存、地下储气库(UNGS)等。
7 气体输送工艺的比较
7．1 技术分析
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。
CNG的生产输送过程技术难度低、成熟度高，安
全性可基本保证，且减压站可在使用地附近建立。
LNG输运技术在理论上已日趋成熟，并且在淮
阳、深圳等地已经使用该项技术。在国外，LNG更被
广泛用于天然气的海上运输。但是，LNG的长距离陆
地输送存在较大的安全性问题。
NGH技术目前已能够满足工业应用要求，但还不
成熟，处于研究发展阶段。日本、挪威(下转第2l页)
第1期 李淑娟等：SCADA系统在埋地管道杂散电流监测中的应用方案 21
位)，l6位标志是否需要报警，(0：不需要报警，1：需要
报警)，17—30位标志是哪一路传感器的数据，31位
标志当前传输的是指令还是数据。
3．2 远程监控中心软件
在监控中心软件的操作面板由“开始采集”按钮触
发各路数据的采集和传输。点击该按钮后实现轮询各
路传感器，各路传感器顺序将采集的数据传送到监控中
心。单路传感器数据采集控制流程见图4所示。
图4 数据采集控制流程图
数据的显示分为两种：各路传感器数据的共同显
示和单个传感器历史数据的显示。数据的显示无需
触发，收到采集的数据后自动更新显示。对需报警的
数据用不同的颜色显示。
4 结束语
将基于无线传输的SCADA系统应用到长输埋地
管道杂散电流监测中，能及时发现杂散电流对埋地管
道干扰的异常情况，充分发挥了SCADA系统的网络
综合能力。
参考文献：
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作者简介：李淑娟(1982一)，硕士研究生，主要研究方向为机械电子工
程。
(上接第5页)等国已经着手进行工业试生产，国内在
这方面起步较晚，目前尚无应用NGH技术进行水合
物输运的例子。
7．2 经济性分析
在天然气年产量为4×10 m ，运输距离为2 000
km情况下进行成本估算，CNG、LNG、NGH 3种储运方
案主要费用比较见表1。
表1 CNG、LNG、NGI-I投资费用估算 万元
由表1可知，NGH方案的总投资费用最低。因投
资主体不同，在总投资估算中未考虑输配站的投资。
在储配站的投资中，三者差别不大，但NGH可以固态
形式储存，且安全可基本保证，因此维护费用较低。
7．3 安全性分析
天然气管道输送安全性高，经济性好，对环境污
染小。
CNG为常温高压储存，在生产输送过程中存在很
高的危险性。
LNG由于储存温度低，一旦发生泄漏将很快形成
爆炸云团，在生产和储运过程中有很高的危险性。
NGH是由水分子构成的空穴吸附气体分子而形
成的固体化合物，分解需要吸收大量热能。此外，水
合物本身具有绝热效应，NGH即使暴露在大气中，由
于NGH的分解受热传导的影响，气体的释放速率慢，
被点燃也燃烧缓慢，彻底抑制了由于天然气大量泄漏
而可能导致的爆炸事故。
参考文献：
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作者简介：李丹(1985一)，硕士研究生，主要从事油气储运工程工艺与
理论方面的研究工作。

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