天然气储运技术及其应用发展前景的研究

天然气储运技术及其应用发展前景的研究

师轩丽

中国石油天然气股份有限公司管道中原输油气分公司 山东德州

摘要：随着时代的不断发展，生态环境成为了世界各国都在关注的一大问题，而为了能更好地保护自然环境，就要懂得如何节约能源。天然气就是目前世界上能够有效节约能源的方式之一，对其的有效利用可以大大降低人们对于煤炭、木材的使用量，进而达到保护生态环境的目的。基于此，本文将针对天然气储运技术的应用和发展前景进行深入研究和分析。

关键词：天然气；储运技术；应用及发展前景

引言：天然气，顾名思义，就是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈和岩石圈中各种自然形成的气体，如油田气、气田气、泥火山气、煤层气等。目前，随着科技水平的不断进步，人们已经掌握了利用天然气的方法，并将其运用到各种工业生产中。因此，本文将深入研究天然气的储运技术，并对其在未来的发展方向进行探讨。

天然气储运技术

一般情况下，天然气是以气体的形式存在（特殊情况下，以液体形式存在），其密度、体积与石油、煤炭相比较低，这也是天然气经济高效的一大因素。而如何有效地对天然气进行储运是能否高效推广和应用天然气的关键问题。目前我国现有的储运方式主要可以分为五种形式，分别是管道储存运输（PNG）、液化储存运输（LNG）、压缩储存运输（CNG）、水合物储运（NGH）以及吸附储存运输（ANG）等。以下就是本文对这些储运方式的相关介绍。

1.1管道储存运输技术（PNG）

采用管道储存运输是目前一种比较方便的常规天然气输送方式，是陆上进行天然气贸易、运输、储存的主要方式。输气管道一般由输气管段、首站。压气管、中间气体接收室、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。其主要运输线路如图所示。

其中首站的主要功能是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。而中间气体接收和分输站的主要作用是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），通常会设有调压装置和计量装置。压气管的作用是给气体增加压力，进而维持所要求的输气流量，一般情况下，两个压气站之间的距离在一百到四百千米之间，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。清管站则负责发送、接收清管，定期清除管道中的杂物（如水、液态烃、机械杂质和铁锈等），通常清管站的间距为100至150km之间。末站具有分离、调压、计量等功能，并兼有为城市供气系统配气的作用。而干线截断阀室是为了进行事故抢修、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，干线截断阀室之间的间距也不同，但通常情况下是在8至32km之间。此外，在管道穿跨越段两侧也应设置干线截断阀。储气库的功能就是进行储气库调峰和应急供气，地面储气站一般只用于日调峰和小时调峰^[1]。

现如今，世界上约75%的天然气是采用管道方式进行储存和运输，但这种方法缺乏灵活性，一般在管道建成和输气压力确定之后，天然气的运输量就确定了。再者，由于气源、距离及投资等条件的限制，不易实现远洋运输，而且输送压力高，运行、维护费用较高。

1.2液化储运技术（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存输送的一种技术手段，目前较为常见的是采用丙烷预冷的混合制冷剂进行液化，而LNG液化站一般要建在气源充足的气井处，以求能够扩大产量，便于回收投资。

目前液化储运技术在大规模、长距离、跨海船运等方面应用广泛，其储存密度大、压力低、系统的安全性和可靠性较高。但是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，不能在人口密集的地区建立。

1.3压缩储存运输方式（CNG）

这种方式是将气态天然气以高压状态储存于专用储罐中，其压力一般在20至25MPa之间。CNG技术主要应用于汽车燃料和民用、工业气源。其技术成熟度高，具有灵活性强、投资成本低等特点，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，存在较大的安全隐患，不适合远距离输送。

1.4水合物储存运输方式（NGH）

NGH又称固态甲烷，由天然气和水组成，形态如固态酒精一般，点火即可燃烧，因此被称为“可燃冰”或“固态瓦斯”^[2]。它是一种非化学计量笼形物，为超分子结构，具有很强的吸附气体能力，所以非常适用于零散气田。

水合物储存运输方式的投资运行费用低、安全性高，且储存密度大，具有较大的应用市场和发展潜力，可以说未来几年可以达到商业化应用的程度。

1.5吸附储存运输方式（ANG）

在储罐中装入天然气专用吸附剂，利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构，在常温、中压（一般为6MPa）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离而出来供应外界。目前，ANG储气方式主要是针对天然气汽车、城市燃气调峰，目的是要取代CNG储气运输方式，淘汰笨重的高压气瓶，进而成为天然气汽车的主要燃料储存方法，并扩大天然气汽车的使用数量。

吸附储存运输方式所需压力较低，但是吸附剂寿命短，吸附周期长，扩大吸附器筛选范围的技术难度较大，目前我国还没有相应的技术来攻克这一难题。

除上述几种天然气的储运技术手段之外，还有以电能形式来输出能源（GTW）、在溶液中储气、地下储气库储气等方法。而企业在选取储气方案的过程中需要结合市场需求和储运成本等方面来考虑，进而从众多储气方案中选出最合适的那一个^[3]。

储气运输技术应用发展前景的研究

随着时代的不断发展和科技水平的不断提高，天然气储运技术在未来将更具有便利性和先进性，而就目前的情况来看，人们越来越注重生态环境的保护，各行各业也不断向着环境保护的方向发展，所以今后，储气运输技术也将不断向着环保、绿色、无污染的方向发展。而且在未来，天然气的储量将不断减小，但世界各行各业对天然气的需求量将不断增加，这就使得储气运输方式在未来依旧是国家主要的研究课题。水合物储气运输方式无疑是最好的研究方向，就在当下，水合物储运技术作为新时代科技的产物成为了最受各国关注的方法之一，世界各国的专家都在致力于对NGH运输方式的研究，力求其能够有效地提高天然气的利用率，并在保证节约能源的同时推动国家能源的可持续发展。

所以就目前的发展形势来看，我国储气运输技术在未来也将向着水合物储运技术的方向发展，并将其作为改变我国能源分布现状和结构的重要手段，利用其走出一条属于中国特色能源可持续发展的新道路^[4]。

结束语：综上所述，目前常用的天然气储运技术手段包括管道储气运输（PNG）、液化储气运输（LNG）、压缩储气运输方式（CNG）、吸附储气运输方式（ANG）以及水合物储气运输方式（NGH），可以说当前的储气运输技术已经有了良好的发展，相信在未来，我国的天然气储运技术将向着更环保、更绿色、更便捷的方向发展。以上就是本文针对天然气储运技术及其应用发展前景所做出的研究和阐述，希望能对当下储运技术的发展提够有效帮助。

参考文献：

[1]庞尊涛.天然气储运技术及其应用发展前景[J].城市建设理论研究(电子版),2018,03:98-99.

[2]吴传芝,孙长青,赵克斌,杨俊,陈银节.水合物储运天然气技术研究进展[J].天然气与石油,2017,3501:29-35+8.

[3]杨超.天然气储运技术及其应用发展前景[J].云南化工,2017,4407:1-2.

[4]朱宵悦,叶如茵.浅析天然气储运技术的现状及发展趋势[J].石化技术,2017,2410:192.