樊余蓮

【摘 要】本文首先對于天然氣儲運中的PNG、LNG、CNG、NGH儲運技術(shù)的優(yōu)缺點進行分析，然后對于這幾種儲運方式從技術(shù)性、經(jīng)濟性、安全性三個方面進行對比，認為新型的儲運方式NGH，從經(jīng)濟性和安全性上面都具有明顯的優(yōu)勢，但是目前還需要更多的技術(shù)研究。

【關(guān)鍵詞】天然氣；儲運；研究

在發(fā)展低碳經(jīng)濟的時代背景下，天然氣備受推崇，正逐漸成為未來世界一次能源的主力軍?？紤]到大量用氣的中心城市和工業(yè)企業(yè)距氣源較遠，需要將氣源點的天然氣安全、穩(wěn)定和連續(xù)地輸送給用戶。天然氣的儲運技術(shù)的研究和發(fā)展，是生產(chǎn)——消費這一過程中必不可少的環(huán)節(jié)，也是保證供氣的必要手段。本文就現(xiàn)階段天然氣儲運的幾種常用技術(shù)就行探討。

一、天然氣儲運方式

1.天然氣管道（PNG）儲運

管道輸送是天然氣運輸?shù)囊环N主要方式，在我國發(fā)展迅速，到目前為止，我國的管道運輸技術(shù)成熟。但是，管道運輸受氣源、距離和投資等條件的限制，而且輸送壓力高，運行、維護費用大，缺點是投資大、成本高。但隨著運輸距離的加長，其有較好的經(jīng)濟優(yōu)勢，適合于長距離運輸。在較高的壓力下，利用管道儲氣解決城市用戶的日、小時調(diào)峰問題在技術(shù)上是可行的，同高壓球罐儲氣相比，投資小，操作簡便。采用管道儲氣使得城市門站內(nèi)的流程大為簡化，便于運行管理，且更加安全，占地面積大為減少。缺點是管道內(nèi)的壓力波動同利用高壓球罐儲氣相比要劇烈。

2.液化天然氣（LNG）儲運

將天然氣低溫冷卻液化后，以LNG形式儲運，這種方式約輸送了天然氣總產(chǎn)量的25%。LNG液化后的體積遠比氣體小，在運輸方面具有極大的優(yōu)勢。LNG運輸是提高海洋、荒漠地區(qū)天然氣開發(fā)利用率的有效方法，同時，LNG輸送成本僅為管道輸送的15%左右，并可降低因氣源不足敷設管道而造成的風險。

LNG的優(yōu)點：①在LNG儲運方式中，裝置具有高效、靈活、簡便、高密度、低成本的特點；②該儲運技術(shù)既能實現(xiàn)對陸地的運輸，又能在海上進行運輸，且海上的廉價的油耗，能實現(xiàn)高效和經(jīng)濟的運輸。③該儲運技術(shù)中對壓力的調(diào)節(jié)，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起始站對天然氣的液化壓縮過程使得成本較高，但終點站的壓力調(diào)節(jié)成本相對較低。

LNG的缺點：①LNG生產(chǎn)對設備、生產(chǎn)工藝和人員的要求很高；②儲罐性能要求高。因為LNG的運輸一般采用高壓、超低溫（一162℃）方式，所以儲存裝置材料需要特殊鋼材。③危險性較高。LNG汽化直接通過常溫下液體的蒸發(fā)進行，過程簡單，但其在生產(chǎn)和儲運過程中有較高的危險。

3.壓縮天然氣（CNG）儲運

天然氣壓縮儲運技術(shù)（CNG）是將天然氣進行壓縮至20～25MPa，再用高壓氣瓶組槽車通過公路運輸，或?qū)⑻烊粴獬淙胍粋€管束容器（由高級鋼管制成）中，將容器固裝在運輸船上海運，還可以將管束容器制成鐵路運輸槽車的形式通過鐵路運輸，在使用地的減壓站（輸配站）將高壓天然氣經(jīng)1～2級減壓（1.6MPa左右），然后泵入儲罐，或進

一步調(diào)壓進入城市管網(wǎng)。壓縮天然氣（CNG）供氣技術(shù)作為管輸天然氣的一種有效補充手段，能夠滿足長輸管線不能覆蓋的中小城鎮(zhèn)的天然氣需求。

CNG的優(yōu)點：①與氣瓶組相比，管束容器雖然略重，但制作工藝較為簡單，相同容積的造價更低，使用安全性及靈活性也好于高壓氣瓶組；②技術(shù)難度低，成熟度高，適用于零散用戶及車用燃氣的用氣。

CNG的缺點：①由于儲氣壓力高達20MPa以上，對儲存容器要求高，具有一定的危險性；②能量儲存密度不大，因此，不具有大規(guī)模發(fā)展應用的可能性。③影響壓縮天然氣供應方式的因素較多，應綜合考慮其供氣規(guī)模、用氣性質(zhì)、氣源位置及數(shù)量、原料價格、運距等因素，合理地確定供氣方案。

4.天然氣水合物（NGH）儲運

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，在標準狀態(tài)下，1m3飽和天然氣水合物可釋放出164 m3的甲烷氣體，其能量密度是其它非傳統(tǒng)能源的10倍，因此天然氣水合物存儲技術(shù)是一種高密度存儲能源的方法。

水合儲運的實施條件目前在工業(yè)生產(chǎn)十分容易實現(xiàn)，且運行成本適中。相對傳統(tǒng)的儲運方式水合物儲運具有以下優(yōu)勢：①天然氣水合物可在2～6MPa， 0～20℃條件下制備，技術(shù)難度不高，液態(tài)天然氣技術(shù)則對設備，工藝和人員要求嚴格，其生產(chǎn)高度專業(yè)化；②NGH本身的熱導率為18.7W/m℃，比一般的隔熱材料（約27.7 W/m℃）還低，因而NGH的儲運容器不需要特別的隔熱措施；③NGH本身的熱導率低，不需特別的絕熱措施，儲罐可用普通鋼材制造，對材料要求不高。④儲存和運輸過程中安全性是相對較高。

天然氣水合物的發(fā)展前景是非?？捎^的。目前，水合物儲運天然氣技術(shù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是水合物的大規(guī)?？焖偕?、固化成型、集裝和運輸過程中的安全問題。

二、氣體輸送工藝的比較

1.技術(shù)分析

從以上儲運方式的優(yōu)缺點可以看出：①管道輸送技術(shù)成熟，但受氣源、距離及投資等條件的限制，且越洋運輸不易實現(xiàn)，而且輸送壓力高，運行、維護費用較大。②CNG的生產(chǎn)輸送過程技術(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。③LNG輸運技術(shù)造價低，技術(shù)難度低，在理論上已日趨成熟。但是，LNG的長距離陸地輸送存在較大的安全性問題。④NGH技術(shù)目前已能夠滿足工業(yè)應用要求，但還不成熟，處于研究發(fā)展階段，國內(nèi)在這方面起步較晚，目前尚無應用NGH技術(shù)進行水合物輸運的例子。

2.經(jīng)濟性分析

在天然氣年產(chǎn)量為4×104m3，運輸距離為2000km情況下進行成本估算，估算結(jié)果顯示CNG、LNG、NGH儲運方案主要費用：CNG總費用1200萬元，LNG總費用1050萬元，NGH總費用850萬元，CNG>LNG>NGH，NGH方案的總投資費用最低。因投資主體不同，在總投資估算中未考慮輸配站的投資。在儲配站的投資中，三者差別不大，但NGH可以固態(tài)形式儲存，且安全可基本保證，因此維護費用較低。

3.安全性分析

天然氣管道輸送安全性高，經(jīng)濟性好，對環(huán)境污染小。CNG為常溫高壓儲存，在生產(chǎn)輸送過程中存在很高的危險性。LNG由于儲存溫度低，一旦發(fā)生泄漏將很快形成爆炸云團，在生產(chǎn)和儲運過程中有很高的危險性。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，NGH即使暴露在大氣中，由于NGH的分解受熱傳導的影響，氣體的釋放速率慢，被點燃也燃燒緩慢，徹底抑制了由于天然氣大量泄漏而可能導致的爆炸事故。

三、總結(jié)

隨著經(jīng)濟的高速增長和國民生活水平提高，為了優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，降低國產(chǎn)石油供給不足帶來的負面影響，在發(fā)展低碳經(jīng)濟和保護環(huán)境的在時代和全球的背景下，社會對于天然氣的需求越來越大。因此，為了保證供氣，必須做好天然氣的生產(chǎn)——消費鏈中天然氣儲運這一環(huán)節(jié)，必須通過科技創(chuàng)新充分發(fā)揮其資源優(yōu)勢，對新型天然氣儲運技術(shù)的研究開發(fā)給予相應的重視。同時，結(jié)合不同的氣源情況和用戶情況，針對現(xiàn)有天然氣儲運技術(shù)建立起優(yōu)化模型，為未來天然氣供應的進一步發(fā)展奠定基礎。

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