液化石油气和天然气储运装备的现状与发展

王全堂 陈 岩 佟晓华 拓万脉

摘要：近年来，随着环保理念逐渐深入人心，人们对绿色、清洁的能源要求越来越高。由于国民经济发展及人民生活对液化石油气和天然气的需求量越来越大。由于工业企业、中心城市与石油气和天然气气源相隔较远，石油气和天然气须被输送至用户。在输送过程中，应注意其的连续、稳定、安全。本文分析了液化石油气和天然气储运装备的现状与发展。

关键词:燃气储存；燃气输送；储运设备

如今，国家经济的发展以及人们生活水平的提高对天然气的需求量越来越大，这要求着天然气在输送过程中应当保持着连续性、稳定性、安全性的优势，减少天然气在输送过程中的损耗，提高天然气的输送成效。

1. LPG储运装备

1. 储存设备。目前,国内除了沿海几个专门接收进口液化石油气的大型储库采用低温常压方式存储外,绝大多数液化石油气是以常温高压方式储存的,储存设备分球形储罐和卧式储罐两大类。我国的燃气企业一般都按设计压力1.8 MPa建造民用液化石油气球罐,建造标准执行GB150及GB12337等,与发达国家相比存在如下差距:①安全系数为3.0,比法国和德国高,因此罐壁厚度大,单位容积的设备吨位重,造价较高;②大多数在用球罐容积较小(≤1 000 m3),设计结构落后(桔瓣式,焊缝多),材质及焊缝韧性储备较低,安全可靠性不够高,外观及防腐较差;③几乎全按混合组分建罐(储存压力取1.8 MPa),而国外相当部分按单一组分建罐,有利于降低造价。

2. 我国球形储罐有如下发展趋势:(1)向大型化发展1990年以前,我国LPG球罐的容积较小,一般为400～1 000 m3。近年来,由于储存规模的不断扩大以及材料、设计及制造安装等方面的进步,LPG球罐逐步向大型化发展,新建LPG球罐(设计压力1.8MPa)的容积已普遍为1000～2000m3,最大的碳五球罐(设计压力1.0MPa)已达8000m3。(2)选用高强度、高韧性材料球罐大型化对材料提出了更高的要求,需要材料具有高强度(以减薄壁厚、降低设备吨位)、优良的断裂韧性(可提高设备的安全可靠性)及优良的焊接性能。(3)采用混合式大瓣片结构可减少球罐焊缝总长度,可以缩短工期,降低成本,提高安全可靠性。与传统的桔瓣式相比,可减少球罐的瓣片数,从而使球罐焊缝长度大大减少。如1000m3球罐,以前多采用五带十支柱桔瓣式,瓣片数66片,焊缝总长约400m,现采用三带八支柱混合式,瓣片仅30片,焊缝总长270m。

2.运输设备。(1)汽车槽车LPG从一、二级储配站到下一级灌装站的运输主要靠汽车槽车来完成。我国汽车槽车罐体材料多选用16MnR,新一代槽车用钢WH590的研制成功为我国槽车大型化和提高容重比提供了有利的条件。WH590的强度为σb≥590 MPa,远高于16MnR可使罐体壁厚减薄20%左右。以10t车为例,采用WH590钢制造罐体,在底盘不变的情况下,可多运2t LPG,10t车相当于12t车,可提高运载效率20%左右。目前,已研制出我国首台WH590 LPG槽车。(2)铁路槽车目前,国内液化气体铁路槽车有60m3、70m3、100m3三种定型产品,其中60m3槽车正逐渐被7Om3槽车所替代。100m3槽车正逐步被用户接受。

二、主要的油田天然气储运技术

1.管道天然气储运技术。管道天然气储运技术是天然气储运技术中较为常见

的运输方式之一，是目前较为常见的、陆上运输的主要贸易运输手段，并且全球进2/3的天然气主要采取天然气管道进行运输。由于天然气有着易散失、密度低等特点，因此，天然气通过管道运输能够有效降低在输送过程中因天然气泄漏导致污染大气环境的弊端，并且有效提高天然气的传输效率与输送质量。目前，现有的交通运输体系主要由管道、输运、公路、航空、铁路构成，其中管道运输的运输效率最为理想，并且随着社会的进步以及人们生活水平的提高，对未来天然气管道运输发展的需求将越来越高，天然气管道运输路径的增长、口径的扩展以及信息化管道运输的发展趋向等并将使得天然气管道运输在发展过程中承受的更大的风险及挑战。

2.液化天然气储运技术。LNG是液化天然气的英文缩写，液化天然气存储技术是指将天然气气体通过液化作用转化为液体并用低温储罐进行存储的过程。液化天然气对于调节用户们的用气高峰具有十分显著的优势，具有调节灵活、储存量大等不可比拟的特点，并且在用户们用气量达到用气高峰时，能够通过将液化天然气转变为气体天然气进行调节，大大缓解了天然气的用气压力。与管道运输相比，液化天然气的输送成本仅为管道运输的1/5，大大降低了成本预算，同时液化天然气减免了原来管道运输因气源不足导致敷设管道的风险；由于液化作用，使得液化天然气的体积远远小于气体的膨胀体积，增加了天然气的存储量，液态形式的运输更是大大提高了天然气在海上、陆上的传输速度，尤其在海上运输中，更是大大降低了轮船的油耗，降低了运输的成本。

3.压缩天然气储运技术。压缩天然气又称为CNG，压缩天然气储运技术是指天然气经过压缩处理后，存储在高压气瓶中，通过槽车对各地区进行配送运输的技术，其中，常见的运输方式还有管束容器储存天然气，利用船舶进行运输或者通过铁路进行运输。正常情况下，当天然气通过管道运输输送到各个地区的输配站后，经过降压处理后将天然气注入储罐，再运送到各个用户。天然气压缩储运技术具有较高的灵活性以及安全性，操作较为简单，见效较快，工期较短，工艺流程简单，能够有效弥补管道运输天然气过程中出现的不足，满足大部分地区提供优良的天然气服务，主要适用于车用燃气以及个别的零散用户。

三、燃气储运装备展望

随着西气东输、清洁环保能源利用迅速发展,我国的燃气储运装备将会面临新的发展机遇。(1)低温常压LPG储罐及LNG储罐的建造沿海发达地区、燃气进口或中转的经济中心城市以及特大型炼油加工基地的大型低温常压LPG储罐建造将逐步增加。因此,以国外技术为主或国外与国内合作设计建造-45℃等级的大型低温常压LPG储罐将越来越多,后者在造价方面可节约投资10%～30%。大型低温液化天然气储罐(-160℃)的建造将逐步引起作为区域经济中心和燃气消费量特别大的中心城市的兴趣。(2)高新技术在LPG及天然气球罐的应用高强度高韧性材料应用、混合式大瓣片结构、JB4732取代GB150标准选取安全系数(由3.0降至2.4)进行分析设计,三项技术的综合运用,将使我国的燃气球罐迅速达到国际先进水平,并大大提高球罐的安全可靠性和技术经济效益。(3)高容重比汽车槽车和铁路槽车的开发随着我国新一代采用高强度高韧性材料制造罐体的汽车槽车和铁路槽车的开发和应用,我国槽车容重比将大大提高,槽车自重系数降低,从而有利于降低燃气的运输成本,促进中小城市和边远地区燃气的普及。(4)LPG船及LNG船技术的完善常温高压LPG船的建造技术将逐步成熟,设计建造和验收等方面将逐步完善有关标准及技术。与LPG及LNG大型低温常压储罐的建造同步,低温常压的LPG及LNG船的运输船将越来越引起大型中心城市的兴趣,国外技术和资本将在此领域有机会进入中国市场。

为了能够满足人们日益增长的对天然气的需求，液化石油气和天然气储运装备事业的发展起到积极的促进的作用，我国也应该积极的推动石油气的推广应用，大力进行开展研发，优化能源结构，提高效率，注重环保，增加石油气在能源结构中的比重，发展石油气事业，不断优化天然气储运技术，促进社会和经济的持续发展。

参考文献：

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