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断变化，而供气不可能按用气量变化

2、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

3、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：22211.4nnVD 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：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

4、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3n 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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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。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

10、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

11、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

12、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，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

13、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储气