天然气储运PPT课件.ppt

天然气储运杨明 2020 3 23 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 2020 3 23 2 1 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 2020 3 23 3 2 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 2020 3 23 4 3 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 2020 3 23 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 2020 3 23 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100 400km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100 150km 2020 3 23 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8 32km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 2020 3 23 8 2 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 2020 3 23 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 2020 3 23 10 2020 3 23 11 3 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20 25MPa 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3000 5000m 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 2020 3 23 12 2020 3 23 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 2020 3 23 14 2020 3 23 15 4 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 2020 3 23 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 2020 3 23 17 2 NGH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5 6MPa 温度0 4 汽车储罐 保温性能好 温度 15 10 密闭储存 气化 用20 30 的水可使水合物很快气化 且能达到用户用气压力要求 2020 3 23 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 2020 3 23 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 2020 3 23 20 5 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 2020 3 23 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 5 5MPa即可获得接近于高压20MPa下CNG的储存能量密度 2020 3 23 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 2020 3 23 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 2020 3 23 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 2020 3 23 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 2020 3 23 26 四 储运方式选择 天然气总是在不能充分利用