1、天然氣操作技術(shù)與安全管理天然氣操作技術(shù)與安全管理第六章第六章 天然氣儲存天然氣儲存內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 低壓濕式罐低壓濕式罐n 低壓干式罐低壓干式罐n 高壓儲氣罐高壓儲氣罐n 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 天然氣液化天然氣液化n 低溫儲罐的結(jié)構(gòu)低溫儲罐的結(jié)構(gòu)n 液化天然氣儲存站的安全液化天然氣儲存站的安全n 天然氣的地下儲存天然氣的地下儲存n 利用枯竭油氣田儲氣利用枯竭油氣田儲氣n 含水多孔地層中的地下儲庫含水多孔地層中的地下儲庫n 利用鹽礦建造儲氣庫利用鹽礦建造儲氣庫n 其他儲存方法其他儲存方法 概概 述述城市燃氣用量不斷變化，而供氣不可能按用氣量變化

2、隨時改變，導(dǎo)致供氣和用氣經(jīng)常不平衡。改變氣源的生產(chǎn)能力或設(shè)置機動氣源；利用緩沖用戶和發(fā)揮調(diào)度作用；利用各種儲氣設(shè)施。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 儲氣罐分類儲氣罐分類第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 一、低壓濕式罐一、低壓濕式罐儲氣原理：在水槽內(nèi)放置鐘罩和塔節(jié)，鐘罩和塔節(jié)隨著燃氣的進出而升降，并利用水封隔斷內(nèi)外氣體來儲存燃氣的容器。按節(jié)數(shù)分：單節(jié)罐和多節(jié)罐。按鐘罩升降方式：水槽外壁帶有導(dǎo)軌立柱的直立罐；鐘罩自身外壁上帶有螺旋狀軌道的螺旋罐。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣水槽通常由鋼板或鋼筋混凝土制成。l 鋼筋混凝土水槽適用于：設(shè)置半地下式水槽時考慮防止腐蝕的情況下。l 而鋼制水

3、槽優(yōu)缺點： 優(yōu)點：施工比較容易，施工費用低； 產(chǎn)生漏水及腐蝕等情況時容易修補，不會產(chǎn)生龜裂現(xiàn) 象。 缺點：使用年限短，水槽設(shè)于地面上增加罐體高度，承受風(fēng) 荷載較大。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣l 為了減輕水對基礎(chǔ)及土壤的壓力一般大容積儲罐的鋼筋混凝土做成環(huán)形水槽形式；l 水槽的附屬設(shè)備有人孔、溢流管、進出氣管、給水管、墊塊、平臺、梯子及在寒冷地區(qū)防凍用的蒸氣管道等。 低壓濕式罐有效容積確定式：22211.4nnVD HD HD H第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 螺旋罐螺旋罐儲氣原理：螺旋罐沒有導(dǎo)軌立柱，罐體靠安裝在側(cè)板上的導(dǎo)軌與安裝在平臺上的導(dǎo)輪相對滑動產(chǎn)生緩慢旋轉(zhuǎn)而上升或下降。第

4、一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 螺旋罐螺旋罐第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣3n 螺旋罐螺旋罐優(yōu)缺點：比直立罐節(jié)省金屬15-30%，且外形較為完美。缺點是不能承受強烈的風(fēng)壓，故在風(fēng)速太大的地區(qū)不宜設(shè)置；施工允許誤差較小，基礎(chǔ)的允許傾斜或沉降值也小，導(dǎo)輪與輪軸往往產(chǎn)生劇烈磨損。低壓濕式罐主要存在問題：l在北方冬季要采取防凍措施，管理復(fù)雜，維護費用較高；l塔節(jié)經(jīng)常浸入，升出水槽，必須定期進行涂漆防腐；l直立罐耗用金屬較多，所以容積越大，干式罐越經(jīng)濟。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 二、低壓干式罐二、低壓干式罐干式儲氣罐主要由：外筒、沿外筒上下運動活塞、底板及頂板組成。儲氣原理：燃氣儲存

5、在活塞以下部分，隨活塞上下移動而增減其儲氣量。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 二、低壓干式罐二、低壓干式罐按密封不同可分為：l阿曼阿恩型干式罐；l可隆型干式罐；l威金斯型干式罐。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 阿曼阿恩型干式罐阿曼阿恩型干式罐l儲氣罐的活塞桁架上下安裝兩個導(dǎo)輪，防止活塞上下移動時發(fā)生傾斜并保證運行靈活平穩(wěn)；l活塞外設(shè)有油杯，以儲存密封燃氣的密封液，底板外周設(shè)有底板油杯，以便儲存流入密封液；第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 可隆型干式罐可隆型干式罐l側(cè)板外設(shè)有加強用的基柱，以承受風(fēng)壓和內(nèi)壓；l為使活塞板具有更大強度，設(shè)計成蝶形；l活塞外周上下配置兩個為一組的木制導(dǎo)

6、輪，防止活塞同側(cè)板摩擦引起火花；l采用干式密封方法。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 三、高壓儲氣罐三、高壓儲氣罐儲氣原理：與低壓儲氣不同，容器幾何容積固定不變，靠改變其中燃氣的壓力來儲存燃氣。為什么采用高壓儲氣罐：當(dāng)燃氣以較高壓力送入城市時，使用低壓罐顯然不合適，這時一般采用高壓罐。設(shè)備與儀表：與燃氣儲罐設(shè)有進出口管、安全閥、壓力表、人孔、梯子和平臺。按形狀分：圓筒形和球形。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 儲罐構(gòu)造儲罐構(gòu)造圓筒形罐構(gòu)造：是由鋼板制成的圓筒體和兩端封頭構(gòu)成的容器。封頭分為半球形、橢圓形和蝶形。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 儲罐構(gòu)造儲罐構(gòu)造按安裝方法可以分為立式

7、和臥式，l前者占地面積小，但對防止罐體傾倒支柱及基礎(chǔ)要求高；l后者占地面積大，但支柱和基礎(chǔ)做法較為簡單。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 球形罐構(gòu)造球形罐構(gòu)造球形罐構(gòu)造：通常由分瓣壓制的鋼板拼焊組裝而成，瓣片分布頗似地球儀，一般分為極板、南北極帶、南北溫帶、赤道帶等。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 球形罐構(gòu)造球形罐構(gòu)造l球形罐的支座一般采用赤道正切式支柱、拉桿支撐體系，以便把基礎(chǔ)的外力傳到基礎(chǔ)上；l罐頂部必須設(shè)置安全閥；l除安裝就地指示壓力表外，還要安裝遠傳指示控制儀表。 優(yōu)缺點：單位體積球形罐金屬耗量比圓筒形罐小，但球形罐制造較為復(fù)雜，制造安裝費用較高，所以一般小容量的儲罐多選用圓

8、筒形罐，大容量的儲罐多選用球形罐。第一節(jié)第一節(jié) 儲氣罐儲氣儲氣罐儲氣n 四、高壓儲配站四、高壓儲配站引射器作用：當(dāng)儲氣罐內(nèi)燃氣壓力接近管網(wǎng)壓力時，可以利用高壓干管的高壓燃氣從壓力較低的罐中引射出來，以提高整個罐站容積利用效率。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 一、天然氣的液化一、天然氣的液化介紹三種方法：l階式循環(huán)（串級循環(huán)）制冷；l混合式（多組分）制冷；l膨脹法制冷。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 階式循環(huán)制冷階式循環(huán)制冷為使天然氣液化并達到-162，需要經(jīng)過三段冷卻，制冷劑為丙烷、乙烯和甲烷。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然

9、氣的液化及液態(tài)儲存n 混合式制冷混合式制冷制冷劑是烴的混合物，并有一定數(shù)量的氮氣。優(yōu)點：設(shè)備少，需要一臺制冷機和一臺換熱器。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 膨脹法制冷膨脹法制冷膨脹制冷流程是充分利用長輸干管與用戶之間較大壓力梯度作為液化的能源。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 二、低溫儲罐的結(jié)構(gòu)二、低溫儲罐的結(jié)構(gòu)低溫天然氣儲存在低溫儲罐中，低溫儲罐通常是由內(nèi)罐和外罐構(gòu)成，中間填充隔熱材料：l內(nèi)罐：是由薄低溫鋼板制成的具有液密性、可撓性的內(nèi)容器。把液壓頭傳遞給隔熱層；用作薄膜的材料須具有在低溫條件下布脆化的特性，并具有足夠的韌性和良好加工

10、性能。l隔熱層：除了傳遞液壓頭，還起著減少氣化量、縮小罐體內(nèi)外壁溫差、減輕產(chǎn)生的溫差應(yīng)力。l外罐：是能承受各種負荷的外殼，它還必須具有足夠的強度。根據(jù)材料不同可分為：凍土壁、鋼制壁、鋼筋混凝土壁及預(yù)應(yīng)力混凝土壁。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 外罐（又稱罐體）外罐（又稱罐體）l凍土壁：凍土壁和隔熱蓋形成氣密性封閉空間做外罐，稱坑儲穴。l鋼制壁：與常溫儲罐不同，考慮罐底下的地面因土壤凍結(jié)膨脹而鼓起，使儲罐損壞危險。采取措施，將儲罐分為落地式和高架式。l鋼筋混凝土壁及預(yù)應(yīng)力混凝土：即使薄膜受損，低溫儲液與預(yù)應(yīng)力混凝土壁接觸也不會損壞外壁；耐久性好，不受地下水腐蝕，不變

11、脆；有很好的液密性，有很好抗震性。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 液化天然氣儲存站的安全液化天然氣儲存站的安全安全：l考慮一旦發(fā)生事故，應(yīng)盡量減少對周圍環(huán)境造成災(zāi)害性影響，應(yīng)選擇儲存站站址。l還必須有一系列安全措施（設(shè)備與設(shè)備之間安全距離；設(shè)置完善的檢測系統(tǒng)及消防系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等）第三節(jié)第三節(jié) 天然氣的地下儲存天然氣的地下儲存n 一、天然氣地下儲存一、天然氣地下儲存燃氣地下儲存幾種方式：l利用枯竭的油氣田儲氣；l利用多孔地層儲氣；l利用鹽礦層建造儲氣庫儲氣；l利用鹽穴儲氣。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 一、利用枯竭的油氣田儲氣一、利

12、用枯竭的油氣田儲氣為了利用地層儲氣，必須準(zhǔn)確地掌握地層下列參數(shù)：孔隙度、滲透率、有無水浸現(xiàn)象、構(gòu)造形狀和大小、油氣巖層厚度、有關(guān)井身和井結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)及鄰近地層隔絕的可靠性。實際在長期開采之后，參數(shù)無疑是已知，因此已枯竭的油田和氣田是最好和最可靠地下儲庫。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 二、含水多孔地層中地下儲庫二、含水多孔地層中地下儲庫儲庫的原理：天然氣儲庫由含水砂層及一個不透氣的背斜覆蓋層組成。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 二、含水多空地層中地下儲庫二、含水多空地層中地下儲庫l儲庫滲透率很高，天然氣擴散時水位呈平面形；l滲透性很

13、低，則天然氣擴散時使水位形成一個弧形。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 二、含水多空地層中地下儲庫二、含水多空地層中地下儲庫儲氣巖層的滲透性對于工作氣和墊層氣的比例有很大影響：l工作氣指在儲存周期內(nèi)儲進和重新排出的氣體；l墊層氣指在儲庫內(nèi)持續(xù)保留或為工作氣和水之間的緩沖墊層的氣體。總結(jié)：1.巖層的滲透性越小，工作氣和墊層氣的比例就越小，因而越不利。 2.不透氣的覆蓋層形式對工作氣和墊層氣的比例有很大影響，儲氣巖層滲透率很小，平面蓋層的結(jié)構(gòu)不適宜，因為需要很多墊氣層。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 三、利用鹽礦層建造儲氣庫三、利用鹽礦層建造儲氣庫原理：將井鉆到鹽層后，把各種管道安裝至井下。由工作泵將淡水通過內(nèi)管壓到鹽巖層。飽和鹽水從管1和管2管腔排出。遮蓋液作用：防止儲庫頂部被鹽水沖溶。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 三、利用鹽礦層建造儲氣庫三、利用鹽礦層建造儲氣庫l長輸管線壓力大于儲庫壓力，必須使天然氣通過預(yù)熱器再進入儲庫，防止壓力突降時凍結(jié)。l儲庫壓力和管線壓力相等，則必須使天然氣經(jīng)壓縮機加壓，達到壓力才進入儲庫。第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的液化及液態(tài)儲存天然氣的液化及液態(tài)儲存n 三、利用鹽礦層建造儲氣庫三、利用鹽礦層建造儲氣庫含水層儲庫和鹽巖層地下儲氣庫比較：l儲氣