天然气储存第4章

1、天然气操作技术与安全管理天然气操作技术与安全管理 第六章第六章 天然气储存天然气储存 内容提要内容提要 n 储气罐储气储气罐储气 n 低压湿式罐低压湿式罐 n 低压干式罐低压干式罐 n 高压储气罐高压储气罐 n 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 天然气液化天然气液化 n 低温储罐的结构低温储罐的结构 n 液化天然气储存站的安全液化天然气储存站的安全 n 天然气的地下储存天然气的地下储存 n 利用枯竭油气田储气利用枯竭油气田储气 n 含水多孔地层中的地下储库含水多孔地层中的地下储库 n 利用盐矿建造储气库利用盐矿建造储气库 n 其他储存方法其他储存方法 概概 述述 城市燃气用量不

2、断变化，而供气不可能按用气量 变化随时改变，导致供气和用气经常不平衡。 改变气源的生产能力或设置机动气源； 利用缓冲用户和发挥调度作用； 利用各种储气设施。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 储气罐分类储气罐分类 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 一、低压湿式罐一、低压湿式罐 储气原理：在水槽内放置钟罩和 塔节，钟罩和塔节随着燃气的进 出而升降，并利用水封隔断内外 气体来储存燃气的容器。 按节数分：单节罐和多节罐。 按钟罩升降方式： 水槽外壁带有导轨立柱的直立罐； 钟罩自身外壁上带有螺旋状轨道 的螺旋罐。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 水槽通常由钢板或钢筋混凝土制成。 l 钢

3、筋混凝土水槽适用于：设置半地下式水槽时考虑防止腐蚀 的情况下。 l 而钢制水槽优缺点： 优点：施工比较容易，施工费用低； 产生漏水及腐蚀等情况时容易修补，不会产生龟裂现 象。 缺点：使用年限短，水槽设于地面上增加罐体高度，承受风 荷载较大。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 l 为了减轻水对基础及土壤的压力一般大容积储罐的钢 筋混凝土做成环形水槽形式； l 水槽的附属设备有人孔、溢流管、进出气管、给水管、 垫块、平台、梯子及在寒冷地区防冻用的蒸气管道等。 低压湿式罐有效容积确定式： 222 11. 4 nnVD HD HD H 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 螺旋罐螺旋罐 储气原理：

4、螺旋罐没有 导轨立柱，罐体靠安装 在侧板上的导轨与安装 在平台上的导轮相对滑 动产生缓慢旋转而上升 或下降。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 螺旋罐螺旋罐 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 3 n 螺旋罐螺旋罐 优缺点：比直立罐节省金属15-30%，且外形较为完美。 缺点是不能承受强烈的风压，故在风速太大的地区不宜 设置；施工允许误差较小，基础的允许倾斜或沉降值也 小，导轮与轮轴往往产生剧烈磨损。 低压湿式罐主要存在问题： l在北方冬季要采取防冻措施，管理复杂，维护费用较 高； l塔节经常浸入，升出水槽，必须定期进行涂漆防腐； l直立罐耗用金属较多，所以容积越大，干式罐越经济。 第一

5、节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 二、低压干式罐二、低压干式罐 干式储气罐主要由：外筒、 沿外筒上下运动活塞、底板 及顶板组成。 储气原理：燃气储存在活塞 以下部分，随活塞上下移动 而增减其储气量。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 二、低压干式罐二、低压干式罐 按密封不同可分为： l阿曼阿恩型干式罐； l可隆型干式罐； l威金斯型干式罐。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 阿曼阿恩型干式罐阿曼阿恩型干式罐 l储气罐的活塞桁架上下 安装两个导轮，防止活塞 上下移动时发生倾斜并保 证运行灵活平稳； l活塞外设有油杯，以储 存密封燃气的密封液，底 板外周设有底板油杯，以 便储存流入密

6、封液； 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 可隆型干式罐可隆型干式罐 l侧板外设有加强用的基 柱，以承受风压和内压； l为使活塞板具有更大强 度，设计成蝶形； l活塞外周上下配置两个 为一组的木制导轮，防止 活塞同侧板摩擦引起火花； l采用干式密封方法。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 三、高压储气罐三、高压储气罐 储气原理：与低压储气不同，容器几何容积固定不变， 靠改变其中燃气的压力来储存燃气。 为什么采用高压储气罐：当燃气以较高压力送入城市时， 使用低压罐显然不合适，这时一般采用高压罐。 设备与仪表：与燃气储罐设有进出口管、安全阀、压力 表、人孔、梯子和平台。 按形状分：圆筒形

7、和球形。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 储罐构造储罐构造 圆筒形罐构造：是由钢板制成的圆筒体和两端封头构成 的容器。封头分为半球形、椭圆形和蝶形。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 储罐构造储罐构造 按安装方法可以分为立式和卧式， l前者占地面积小，但对防止罐体倾倒支柱及基础要求 高； l后者占地面积大，但支柱和基础做法较为简单。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 球形罐构造球形罐构造 球形罐构造：通常由分瓣压制的钢板拼焊组装而成，瓣 片分布颇似地球仪，一般分为极板、南北极带、南北温 带、赤道带等。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 球形罐构造球形罐构造 l球形罐的

8、支座一般采用赤道正切式支柱、拉杆支撑体 系，以便把基础的外力传到基础上； l罐顶部必须设置安全阀； l除安装就地指示压力表外，还要安装远传指示控制仪 表。 优缺点：单位体积球形罐金属耗量比圆筒形罐小， 但球形罐制造较为复杂，制造安装费用较高，所以一般 小容量的储罐多选用圆筒形罐，大容量的储罐多选用球 形罐。 第一节第一节 储气罐储气储气罐储气 n 四、高压储配站四、高压储配站 引射器作用：当储气罐内燃气压力接近管网压力时，可以利用高压干管的高 压燃气从压力较低的罐中引射出来，以提高整个罐站容积利用效率。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 一、天然气的液化一、天然气

9、的液化 介绍三种方法： l阶式循环（串级循环）制冷； l混合式（多组分）制冷； l膨胀法制冷。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 阶式循环制冷阶式循环制冷 为使天然气液化并达到-162，需要经过三段冷却，制 冷剂为丙烷、乙烯和甲烷。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 混合式制冷混合式制冷 制冷剂是烃的混合物，并有一定数量的氮气。优点：设 备少，需要一台制冷机和一台换热器。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 膨胀法制冷膨胀法制冷 膨胀制冷流程是充 分利用长输干管与 用户之间较大压力 梯度作为液化的能 源。

10、第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 二、低温储罐的结构二、低温储罐的结构 低温天然气储存在低温储罐中，低温储罐通常是由内罐 和外罐构成，中间填充隔热材料： l内罐：是由薄低温钢板制成的具有液密性、可挠性的 内容器。把液压头传递给隔热层；用作薄膜的材料须具 有在低温条件下布脆化的特性，并具有足够的韧性和良 好加工性能。 l隔热层：除了传递液压头，还起着减少气化量、缩小 罐体内外壁温差、减轻产生的温差应力。 l外罐：是能承受各种负荷的外壳，它还必须具有足够 的强度。根据材料不同可分为：冻土壁、钢制壁、钢筋 混凝土壁及预应力混凝土壁。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存

11、天然气的液化及液态储存 n 外罐（又称罐体）外罐（又称罐体） l冻土壁：冻土壁和隔热盖形成气密性封闭空间做外罐，称坑储穴。 l钢制壁：与常温储罐不同，考虑罐底下的地面因土壤冻结膨胀而 鼓起，使储罐损坏危险。采取措施，将储罐分为落地式和高架式。 l钢筋混凝土壁及预应力混凝土：即使薄膜受损，低温储液与预应 力混凝土壁接触也不会损坏外壁；耐久性好，不受地下水腐蚀，不 变脆；有很好的液密性，有很好抗震性。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 液化天然气储存站的安全液化天然气储存站的安全 安全： l考虑一旦发生事故，应尽量减少对周围环境造成灾害 性影响，应选择储存站站址。 l

12、还必须有一系列安全措施（设备与设备之间安全距离； 设置完善的检测系统及消防系统、水冷系统等） 第三节第三节 天然气的地下储存天然气的地下储存 n 一、天然气地下储存一、天然气地下储存 燃气地下储存几种方式： l利用枯竭的油气田储气； l利用多孔地层储气； l利用盐矿层建造储气库储气； l利用盐穴储气。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 一、利用枯竭的油气田储气一、利用枯竭的油气田储气 为了利用地层储气，必须准确地掌握地层下列参数： 孔隙度、渗透率、有无水浸现象、构造形状和大小、油 气岩层厚度、有关井身和井结构的准确数据及邻近地层 隔绝的可靠性。 实际在长期开采之后

13、，参数无疑是已知，因此已枯竭的 油田和气田是最好和最可靠地下储库。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 二、含水多孔地层中地下储库二、含水多孔地层中地下储库 储库的原理：天然气储库由 含水砂层及一个不透气的背 斜覆盖层组成。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 二、含水多空地层中地下储库二、含水多空地层中地下储库 l储库渗透率很高，天然气 扩散时水位呈平面形； l渗透性很低，则天然气扩 散时使水位形成一个弧形。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 二、含水多空地层中地下储库二、含水多空地层中地下储库 储气岩层的

14、渗透性对于工作气和垫层气的比例有很大影响： l工作气指在储存周期内储进和重新排出的气体； l垫层气指在储库内持续保留或为工作气和水之间的缓冲垫 层的气体。 总结：1.岩层的渗透性越小，工作气和垫层气的比例就越小，因而越不 利。 2.不透气的覆盖层形式对工作气和垫层气的比例有很大影响，储 气岩层渗透率很小，平面盖层的结构不适宜，因为需要很多垫气层。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 三、利用盐矿层建造储气库三、利用盐矿层建造储气库 原理：将井钻到盐层后， 把各种管道安装至井下。 由工作泵将淡水通过内 管压到盐岩层。饱和盐 水从管1和管2管腔排出。 遮盖液作用：防止储库 顶部被盐水冲溶。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 三、利用盐矿层建造储气库三、利用盐矿层建造储气库 l长输管线压力大于储库压力，必须使天然气通过预热器再 进入储库，防止压力突降时冻结。 l储库压力和管线压力相等，则必须使天然气经压缩机加压， 达到压力才进入储库。 第二节第二节 天然气的液化及液态储存天然气的液化及液态储存 n 三、利用盐矿层建造储气库三、利用盐矿层建造储气库 含水层储库和盐岩层地下储气库比较： l储