浅谈天然气储运技术研究

【摘 要】本文首先对于天然气储运中的PNG、LNG、CNG、NGH储运技术的优缺点进行分析，然后对于这几种储运方式从技术性、经济性、安全性三个方面进行对比，认为新型的储运方式NGH，从经济性和安全性上面都具有明显的优势，但是目前还需要更多的技术研究。

【关键词】天然气；储运；研究

在发展低碳经济的时代背景下，天然气备受推崇，正逐渐成为未来世界一次能源的主力军。考虑到大量用气的中心城市和工业企业距气源较远，需要将气源点的天然气安全、稳定和连续地输送给用户。天然气的储运技术的研究和发展，是生产——消费这一过程中必不可少的环节，也是保证供气的必要手段。本文就现阶段天然气储运的几种常用技术就行探讨。

一、天然气储运方式

1.天然气管道（PNG）储运

管道输送是天然气运输的一种主要方式，在我国发展迅速，到目前为止，我国的管道运输技术成熟。但是，管道运输受气源、距离和投资等条件的限制，而且输送压力高，运行、维护费用大，缺点是投资大、成本高。但随着运输距离的加长，其有较好的经济优势，适合于长距离运输。在较高的压力下，利用管道储气解决城市用户的日、小时调峰问题在技术上是可行的，同高压球罐储气相比，投资小，操作简便。采用管道储气使得城市门站内的流程大为简化，便于运行管理，且更加安全，占地面积大为减少。缺点是管道内的压力波动同利用高压球罐储气相比要剧烈。

2.液化天然气（LNG）储运

将天然气低温冷却液化后，以LNG形式储运，这种方式约输送了天然气总产量的25%。LNG液化后的体积远比气体小，在运输方面具有极大的优势。LNG运输是提高海洋、荒漠地区天然气开发利用率的有效方法，同时，LNG输送成本仅为管道输送的15%左右，并可降低因气源不足敷设管道而造成的风险。

LNG的优点：①在LNG储运方式中，装置具有高效、灵活、简便、高密度、低成本的特点；②该储运技术既能实现对陆地的运输，又能在海上进行运输，且海上的廉价的油耗，能实现高效和经济的运输。③该储运技术中对压力的调节，是关键环节，起始站对天然气的液化压缩过程使得成本较高，但终点站的压力调节成本相对较低。

LNG的缺点：①LNG生产对设备、生产工艺和人员的要求很高；②储罐性能要求高。因为LNG的运输一般采用高压、超低温（一162℃）方式，所以储存装置材料需要特殊钢材。③危险性较高。LNG汽化直接通过常温下液体的蒸发进行，过程简单，但其在生产和储运过程中有较高的危险。

3.压缩天然气（CNG）储运

天然气压缩储运技术（CNG）是将天然气进行压缩至20～25MPa，再用高压气瓶组槽车通过公路运输，或将天然气充入一个管束容器（由高级钢管制成）中，将容器固装在运输船上海运，还可以将管束容器制成铁路运输槽车的形式通过铁路运输，在使用地的减压站（输配站）将高压天然气经1～2级减压（1.6MPa左右），然后泵入储罐，或进

一步调压进入城市管网。压缩天然气（CNG）供气技术作为管输天然气的一种有效补充手段，能够满足长输管线不能覆盖的中小城镇的天然气需求。

CNG的优点：①与气瓶组相比，管束容器虽然略重，但制作工艺较为简单，相同容积的造价更低，使用安全性及灵活性也好于高压气瓶组；②技术难度低，成熟度高，适用于零散用户及车用燃气的用气。

CNG的缺点：①由于储气压力高达20MPa以上，对储存容器要求高，具有一定的危险性；②能量储存密度不大，因此，不具有大规模发展应用的可能性。③影响压缩天然气供应方式的因素较多，应综合考虑其供气规模、用气性质、气源位置及数量、原料价格、运距等因素，合理地确定供气方案。

4.天然气水合物（NGH）储运

天然气水合物是由水分子形成的孔穴吸附小分子烃类气体而形成的一种笼形结晶化合物，在标准状态下，1m3饱和天然气水合物可释放出164 m3的甲烷气体，其能量密度是其它非传统能源的10倍，因此天然气水合物存储技术是一种高密度存储能源的方法。

水合储运的实施条件目前在工业生产十分容易实现，且运行成本适中。相对传统的储运方式水合物储运具有以下优势：①天然气水合物可在2～6MPa， 0～20℃条件下制备，技术难度不高，液态天然气技术则对设备，工艺和人员要求严格，其生产高度专业化；②NGH本身的热导率为18.7W/m℃，比一般的隔热材料（约27.7 W/m℃）还低，因而NGH的储运容器不需要特别的隔热措施；③NGH本身的热导率低，不需特别的绝热措施，储罐可用普通钢材制造，对材料要求不高。④储存和运输过程中安全性是相对较高。

天然气水合物的发展前景是非常可观的。目前，水合物储运天然气技术需要解决的关键技术问题是水合物的大规模快速生成、固化成型、集装和运输过程中的安全问题。

二、气体输送工艺的比较

1.技术分析

从以上储运方式的优缺点可以看出：①管道输送技术成熟，但受气源、距离及投资等条件的限制，且越洋运输不易实现，而且输送压力高，运行、维护费用较大。②CNG的生产输送过程技术难度低、成熟度高，安全性可基本保证，且减压站可在使用地附近建立。③LNG输运技术造价低，技术难度低，在理论上已日趋成熟。但是，LNG的长距离陆地输送存在较大的安全性问题。④NGH技术目前已能够满足工业应用要求，但还不成熟，处于研究发展阶段，国内在这方面起步较晚，目前尚无应用NGH技术进行水合物输运的例子。

2.经济性分析

在天然气年产量为4×104m3，运输距离为2000km情况下进行成本估算，估算结果显示CNG、LNG、NGH储运方案主要费用：CNG总费用1200万元，LNG总费用1050万元，NGH总费用850万元，CNG>LNG>NGH，NGH方案的总投资费用最低。因投资主体不同，在总投资估算中未考虑输配站的投资。在储配站的投资中，三者差别不大，但NGH可以固态形式储存，且安全可基本保证，因此维护费用较低。

3.安全性分析

天然气管道输送安全性高，经济性好，对环境污染小。CNG为常温高压储存，在生产输送过程中存在很高的危险性。LNG由于储存温度低，一旦发生泄漏将很快形成爆炸云团，在生产和储运过程中有很高的危险性。NGH是由水分子构成的空穴吸附气体分子而形成的固体化合物，分解需要吸收大量热能。此外，水合物本身具有绝热效应，NGH即使暴露在大气中，由于NGH的分解受热传导的影响，气体的释放速率慢，被点燃也燃烧缓慢，彻底抑制了由于天然气大量泄漏而可能导致的爆炸事故。

三、总结

随着经济的高速增长和国民生活水平提高，为了优化能源消费结构，降低国产石油供给不足带来的负面影响，在发展低碳经济和保护环境的在时代和全球的背景下，社会对于天然气的需求越来越大。因此，为了保证供气，必须做好天然气的生产——消费链中天然气储运这一环节，必须通过科技创新充分发挥其资源优势，对新型天然气储运技术的研究开发给予相应的重视。同时，结合不同的气源情况和用户情况，针对现有天然气储运技术建立起优化模型，为未来天然气供应的进一步发展奠定基础。

参考文献：

[1] 樊栓狮.天然气水合物储存与运输技术.北京：化学工业出版社，2oo5.

[2] 张琳，李长俊，陈宁，等.天然气储运技术.油气储运，2006，25（6）：1～4.

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