大学精品课件：天然气利用技术4-2(第四章天然气输送储存).ppt

1、第四章、天然气开采与加工工艺第四章、天然气开采与加工工艺第三节、天然气产业链中游：输送与储存第三节、天然气产业链中游：输送与储存2天然气产业链中游：输送与储存天然气产业链中游：输送与储存 从气田开发出到地面的天然气，往往需要经很长距离从气田开发出到地面的天然气，往往需要经很长距离运输送达天然气的用户所在地区。因而运输送达天然气的用户所在地区。因而天然气输送天然气输送成为重成为重要的工程环节。要的工程环节。3天然气产业链中游：输送与储存天然气产业链中游：输送与储存天天然然气气运运输输方方式式 4天然气产业链中游：输送与储存天然气产业链中游：输送与储存 目前实际应用的储运方式有：通过管道在压力下以

2、目前实际应用的储运方式有：通过管道在压力下以气态气态采取的运输的形式是长距离高压管道输送采取的运输的形式是长距离高压管道输送（PNGPNG）；）；利用低温技术将天然气液化（利用低温技术将天然气液化（LNGLNG）经由海路或陆路常经由海路或陆路常压液态运输压液态运输；在高压（；在高压（20Mpa20Mpa）容器储存和输送（）容器储存和输送（CNGCNG）；）；利用多孔介质的吸附作用储存天然气（利用多孔介质的吸附作用储存天然气（ANGANG）等。）等。5天然气产业链中游：输送与储存天然气产业链中游：输送与储存 最常用的是最常用的是PNG或是或是LNG输送。输送。在在 “西气东输西气东输”工程工程中

3、，采用的是铺设天然气管道的方式来输送天然气。中，采用的是铺设天然气管道的方式来输送天然气。天然天然气的运输管道的工作环境及其多样，复杂，设备要求很高气的运输管道的工作环境及其多样，复杂，设备要求很高，故天然气的运输成为一类有严格工艺要求的工程技术。，故天然气的运输成为一类有严格工艺要求的工程技术。61、管、管 道道 输输 送送 长输管线的定义：连接脱硫净化厂或长输管线的定义：连接脱硫净化厂或LNG终端站与城市终端站与城市门户站之间的管线。门户站之间的管线。长输管线的任务就是根据用户的需求把经净化处理的符长输管线的任务就是根据用户的需求把经净化处理的符合管输气体质量标准的天然气送到城市或大型工业

4、用合管输气体质量标准的天然气送到城市或大型工业用户，它必须具备以下功能：户，它必须具备以下功能：1、计量功能；、计量功能；2、增压功能；、增压功能；3、接收和分输功能；、接收和分输功能；4、截断功能；、截断功能；5、调压功能；、调压功能；6、清管功能；、清管功能；7、储气调峰功能、储气调峰功能。71、管、管 道道 输输 送送 PNGPNG法是一种成熟的已经得到广泛应用的技术。目前，法是一种成熟的已经得到广泛应用的技术。目前，约有约有75%75%的天然气采用这种方法输送。但是的天然气采用这种方法输送。但是PNGPNG法的管道法的管道投资非常巨大，约占整个天然气工业投资的投资非常巨大，约占整个天然

5、气工业投资的1/31/3。在。在“西气东输西气东输”工程中，仅铺设管道就要投资工程中，仅铺设管道就要投资460460亿。亿。8 长输管线系统构成图长输管线系统构成图1输气首站；输气首站；2输气干线；输气干线；3气体分输站；气体分输站；4城市门站（末站）；城市门站（末站）；5气体处理厂；气体处理厂；6气体接收站；气体接收站；7增压站；增压站；8截断阀室；截断阀室；9清管站；清管站；10河流穿越；河流穿越；11输气支线；输气支线；12进气支线进气支线9101112天然气产业链中游：输送天然气产业链中游：输送 长输管道的特点：大口径、长距离、高压力、巨输量。长输管道的特点：大口径、长距离、高压力、巨

6、输量。以西气东输工程为例：从新疆轮南至上海市全长以西气东输工程为例：从新疆轮南至上海市全长4000多多km，管径，管径1016mm，最高输送压力，最高输送压力10MPa，年设计输，年设计输送量送量120亿亿m3/a，约相当我国目前天然气总产量的，约相当我国目前天然气总产量的40，是名副其实的能源运输大动脉。，是名副其实的能源运输大动脉。13天然气产业链中游：输送天然气产业链中游：输送n 1998年，塔里木油田克拉年，塔里木油田克拉2气田的发现，催生了横贯我国东西气田的发现，催生了横贯我国东西4000多公里的能源大多公里的能源大动脉动脉西气东输工程的建设，从决策启动到全线投产历时西气东输工程的建

7、设，从决策启动到全线投产历时4年零年零8个月，比国外个月，比国外同类工程缩短一半工期。同类工程缩短一半工期。2004年年10月全线正式投入商业运营来，管道连续安全平月全线正式投入商业运营来，管道连续安全平稳运行，并成功和陕京二线、忠武管道、涩宁兰管道相连接，实现了华北、华东稳运行，并成功和陕京二线、忠武管道、涩宁兰管道相连接，实现了华北、华东、华中、西北地区天然气供气气源多元化，提高了天然气供应的可靠性。、华中、西北地区天然气供气气源多元化，提高了天然气供应的可靠性。n 西气东输工程投产西气东输工程投产5年多来，管道年输气能力由年多来，管道年输气能力由120亿立方米增加到亿立方米增加到170亿

8、立方米，亿立方米，累计分输天然气累计分输天然气690多亿立方米，占全国新增天然气消费量的多亿立方米，占全国新增天然气消费量的50%，使天然气在一，使天然气在一次能源消费结构中的比例提高一个百分点以上，相当于少用次能源消费结构中的比例提高一个百分点以上，相当于少用8099万吨标准煤或万吨标准煤或6590亿千瓦小时电，减少二氧化硫、二氧化碳及粉尘等有害物质排放亿千瓦小时电，减少二氧化硫、二氧化碳及粉尘等有害物质排放380多万吨，多万吨，减少二氧化碳酸性气体排放减少二氧化碳酸性气体排放2.8亿吨。亿吨。n 目前，西气东输已经覆盖目前，西气东输已经覆盖110多个城市、多个城市、3000多家大中型企业，

9、全线下游分输用户多家大中型企业，全线下游分输用户已增至已增至126家，近家，近3亿人受益。亿人受益。14151617中国天然气管网规划中国天然气管网规划 现役的长距离输气管道：现役的长距离输气管道：11700km11700km。20012001年年20052005年建输气管道：年建输气管道：12000km12000km；200200年年20102010年新建输气管道：年新建输气管道：9000km9000km；20112011年年20152015年新建输气管道：年新建输气管道：11000km11000km。18可利用的国外天然气资源可利用的国外天然气资源 进口管道天然气资源进口管道天然气资源引进

10、管道天引进管道天然气然气东西伯利亚东西伯利亚远东地区远东地区中亚三国中亚三国俄罗斯俄罗斯土库曼斯坦土库曼斯坦乌兹别克斯坦乌兹别克斯坦西西伯利亚西西伯利亚哈萨克斯坦哈萨克斯坦19重要管道工程重要管道工程1 1）西气东输管道）西气东输管道2 2）陕京二线）陕京二线3 3）联络管道）联络管道4 4）中俄输气管道）中俄输气管道20212、液、液 态态 输输 送送 LNG法是目前天然气远洋储运的主要手段，输送了天法是目前天然气远洋储运的主要手段，输送了天然气总量的然气总量的25%。但。但LNG法需要低温制冷，能耗高，工厂法需要低温制冷，能耗高，工厂建设初投资巨大，技术要求高。建设初投资巨大，技术要求高。

11、LNG是天然气经过脱酸、脱水处理，通过低温工艺冷是天然气经过脱酸、脱水处理，通过低温工艺冷冻液化而成的低温冻液化而成的低温(-162)液体混合物。液体混合物。每生产一吨每生产一吨LNG的动力及公用设施耗电量约为的动力及公用设施耗电量约为850kwh，222、液、液 态态 输输 送送液化天然气优点液化天然气优点n LNG有特有的运输方式。对于有特有的运输方式。对于远洋运输远洋运输,LNG是唯一的运是唯一的运输方式。输方式。n 利用利用LNG方式是解决远海方式是解决远海,荒漠地区气田开发荒漠地区气田开发,回收边远回收边远气田气田天然气的有效办法。天然气的有效办法。n LNG作为用气负荷作为用气负荷

12、调峰调峰安全可靠。安全可靠。n 低的储存成本低的储存成本。n LNG比管输天然气更比管输天然气更洁净洁净。2324 LNG产业链结构图产业链结构图环节勘探开发净化液化运输接收再汽化比例1520304515451525LNG产业链的成本费用分布产业链的成本费用分布 25级联式液化流程级联式液化流程n 级联式液化流程也被称为阶式级联式液化流程也被称为阶式(Cascade)液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发冷凝液化流程，主要应用于基本负荷型冷凝液化流程，主要应用于基本负荷型天然气液化装置。天然气液化装置。n 图为级联式液化流程示意图。该液化流图为级联式液化流程示意图

13、。该液化流程由三级独立的制冷循环组成，制冷剂程由三级独立的制冷循环组成，制冷剂分别为丙烷、乙烯和甲烷。每个制冷循分别为丙烷、乙烯和甲烷。每个制冷循环中均含有三个换热器。环中均含有三个换热器。26海路或陆路常压冷冻液态运输海路或陆路常压冷冻液态运输MOSSMOSS型(球型)LNG)LNG船2728液化天然气运输船液化天然气运输船-SPB型型29液化天然气运输船液化天然气运输船-SPB型型30GTT型液化天然气运输船型液化天然气运输船31液化天然气运输船液化天然气运输船-GTT型型 薄膜型薄膜型LNG船的船的开 发 者开 发 者 G a z T r a n s p o r t 和和Techniga

14、z已合并已合并为一家，故称为为一家，故称为GTT型。型。GTT型型的围护结构包括的围护结构包括GTNO96和和TGZ MarkIII两种。两种。32These LNG trucks travel 4500 km from Xinjiang to Shenzhen33中国中国40m3 LNG槽车槽车LNG运输槽车（陆地运输）运输槽车（陆地运输）中集公司张家港圣达因中集公司张家港圣达因LNG罐式集装箱罐式集装箱3435天然气储存天然气储存 在天然气供应和需求之间始终存在着不均衡性。随着天然气消费在天然气供应和需求之间始终存在着不均衡性。随着天然气消费量的增加，天然气的平均运距和运时都大大增加，更使

15、得供需不均量的增加，天然气的平均运距和运时都大大增加，更使得供需不均衡的矛盾加剧。引起天然气消费量需求量不均衡的主要原因衡的矛盾加剧。引起天然气消费量需求量不均衡的主要原因:1 1、季节性气温变化；、季节性气温变化；2 2、人们生活方式造成的用气量变化；、人们生活方式造成的用气量变化；3 3、某些用、某些用气企业生产、停车检修及事故等引起用气量的不均衡。气企业生产、停车检修及事故等引起用气量的不均衡。为了能够安全、平稳、可靠的向用户供气就需要进行天然气的储为了能够安全、平稳、可靠的向用户供气就需要进行天然气的储备。把用气低峰时输气系统中富余的天然气储存在消费中心附近，备。把用气低峰时输气系统中

16、富余的天然气储存在消费中心附近，在用气高峰时用以补充供气量的不足和在输气系统发生故障时用以在用气高峰时用以补充供气量的不足和在输气系统发生故障时用以保证连续供气。保证连续供气。048121620240.40.60.81.0 时间(小时)时间(小时)典型用电日负荷典型用电日负荷夏季夏季冬季冬季广东典型用电日负荷曲线广东典型用电日负荷曲线能源需求特点能源需求特点37天然气储存的意义：1、是调节供气不均衡性的最有效手段；是调节供气不均衡性的最有效手段；2 2、可减轻季节性用量波动和昼夜用气波动所带来的管理上和经济上、可减轻季节性用量波动和昼夜用气波动所带来的管理上和经济上的损害；的损害；3 3、保证

17、系统供气的可靠性和连续性；、保证系统供气的可靠性和连续性；4 4、可充分利用生产设备和输气系统的能力；、可充分利用生产设备和输气系统的能力；5 5、保证输气供应系统的正常运行；、保证输气供应系统的正常运行；6 6、提高效率，降低输气成本。、提高效率，降低输气成本。38 天然气储存的方式：地面储存和地下储存。天然气储存的方式：地面储存和地下储存。天然气储存天然气储存天天然然气气储储存存分分类类地面存储地面存储地下存储地下存储金属球管储存金属球管储存低压储存低压储存金属管道储存金属管道储存高压储存高压储存低温溶剂储存低温溶剂储存天然气液化储存天然气液化储存天然气水合物储存天然气水合物储存地下储存库

18、地下储存库39 天然气的最佳储存方式：地下储存库。天然气的最佳储存方式：地下储存库。输气管网系统通常是按照恒定输气量均衡输气设计的，其流量只能在输气管网系统通常是按照恒定输气量均衡输气设计的，其流量只能在小范围内变动，适应不了市场用气量的昼夜波动，尤其适应不了季节小范围内变动，适应不了市场用气量的昼夜波动，尤其适应不了季节性的用气不平衡。为解决用气不均衡性与输气均衡性之间的矛盾，以性的用气不平衡。为解决用气不均衡性与输气均衡性之间的矛盾，以地下储气库实现其储气功能。地下储气库实现其储气功能。1 1、调节天然气的供求关系；、调节天然气的供求关系；2 2、优化输配气管网的运行；、优化输配气管网的运

19、行；3 3、提高供气的安全性和可靠性；、提高供气的安全性和可靠性；4 4、实现战略储备；、实现战略储备；5 5、影响气价，实现价格套利。、影响气价，实现价格套利。天然气储存天然气储存40 按地质条件或地层特点分：多孔介质地下储气库和洞穴类地下储气库。按地质条件或地层特点分：多孔介质地下储气库和洞穴类地下储气库。按用途分：气源储气库和市场储气库。按用途分：气源储气库和市场储气库。储气库按利用市场分类：储气库按利用市场分类：基荷型（基荷型（Base LoadBase Load）:主要用来调节大型消费中心天然气供需的季节主要用来调节大型消费中心天然气供需的季节不均衡性，储气量较大，工作气量可供抽气不

20、均衡性，储气量较大，工作气量可供抽气5050100d100d。峰荷型（峰荷型（Peak LoadPeak Load）:主要用作昼夜、小时等短期高峰好气调峰或短主要用作昼夜、小时等短期高峰好气调峰或短期应急事故供气。储气量较小，工作气量可供抽气期应急事故供气。储气量较小，工作气量可供抽气101030d30d。储存型储气库：主要用作战略储备。储存型储气库：主要用作战略储备。地下储气库的类型地下储气库的类型414243LNG接收站44454647圆柱形圆柱形(基本负基本负荷型、荷型、调峰型调峰型液化装液化装置、置、LNG接接收站收站)48 液化天然气储罐（槽）液化天然气储罐（槽）按罐按罐(槽槽)的材

21、料分类的材料分类1)双金属。内罐和外壳均用金属材料。一般内罐采用耐低温的不锈双金属。内罐和外壳均用金属材料。一般内罐采用耐低温的不锈钢或铝合金。钢或铝合金。2)预应力混凝土型。指大型储槽采用预应力混凝土外壳，而内筒采预应力混凝土型。指大型储槽采用预应力混凝土外壳，而内筒采用低温的金属材料。用低温的金属材料。3)薄膜型。指内筒采用厚度为薄膜型。指内筒采用厚度为0.8-1.2mm的的36Ni钢钢(又称殷钢又称殷钢)。薄膜。薄膜表面起波纹的表面起波纹的36Ni钢作主屏，起到允许膨胀和收缩的作用。绝热钢作主屏，起到允许膨胀和收缩的作用。绝热板起着支撑膜的作用。板起着支撑膜的作用。49液化天然气储罐（槽

22、）液化天然气储罐（槽）薄膜型。薄膜型。50 薄 膜 型 储薄 膜 型 储罐 内 部 结罐 内 部 结构构511)地上型。地上型。2)地下型。地下型。半地下型半地下型地下型地下型地下坑型地下坑型521)地上型。地上型。53地上型。地上型。54地下坑型地下坑型5556地下坑型地下坑型57地下型地下型58半地半地下型下型5960In-ground LNG储罐储罐n 现代建造的现代建造的LNG储罐（储罐（11和和12号）号）n 容量：容量：14万万m3n 建设周期：建设周期：1997年年10月月2001年年10月（月（49个月）个月）n 合同金额：合同金额：141百万美元百万美元n 储罐类型：储罐类型

23、：In Ground LNG储罐，膜型储罐，膜型n 顶：顶：混凝土圆顶，不锈钢板，悬挂（甲板）混凝土圆顶，不锈钢板，悬挂（甲板）n 墙结构：墙结构：厚厚2.5m；泥墙厚度；泥墙厚度1.5mn 日蒸发率：日蒸发率：0.1%/dn 内罐尺寸：内径：内罐尺寸：内径：64m；最大液体高度：；最大液体高度：43.65mn 设计寿命：设计寿命：50年年n 设计温度：设计温度：-162n 设计压力：最大设计压力：最大290mbG，最小，最小-5mbGn 操作压力：操作压力：50250mbG61LNG装卸码头62LNG装卸臂636465中国生产的中国生产的LNG储槽储槽n 立式立式100m3LNG贮罐贮罐n

24、绝热型式：真空粉末绝热。绝热型式：真空粉末绝热。n 理论计算日蒸发率：理论计算日蒸发率：0.27%/d。n 贮罐材料：贮罐材料：n 内筒及管道：内筒及管道：0Cr18Ni9奥氏体不锈钢；奥氏体不锈钢；n 外筒：优质碳素钢外筒：优质碳素钢20R压力容器用钢板。压力容器用钢板。n 支承：玻璃钢与支承：玻璃钢与Cr18Ni9钢板组合结构钢板组合结构n 尺寸：内筒内直径尺寸：内筒内直径3m，外筒内直径，外筒内直径3.45m。n 储罐组成：进排液系统；进、排气系统；自增储罐组成：进排液系统；进、排气系统；自增n 压系统；吹扫置换系统；仪检系统；紧急截断阀压系统；吹扫置换系统；仪检系统；紧急截断阀n 与气检系统；安全系统；抽真空系统；测滴分析与气检系统；安全系统；抽真空系统；测滴分析n 取样系统等；易熔塞、阻火器等安全设施。取样系统等；易熔塞、阻火器等安全设施。