天然氣儲運技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展前景探討

楊睿

摘? 要：隨著社會發(fā)展的不斷進步，天然氣被廣泛的熟悉和使用，成為人們生產(chǎn)生活不可或缺的一部分，對于社會經(jīng)濟發(fā)展有很大的推動作用。天然氣作為一種清潔新能源，在環(huán)境保護方面也有著重要的意義，在天然氣使用過程中，儲存和輸送是兩個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，對于人民生產(chǎn)、生活安全使用燃氣有著深遠影響。文章立足于當(dāng)前天然氣普及使用的現(xiàn)實情況，分析儲運的方式方法，探討其未來發(fā)展前景，力爭安全、高效同時進行，保障然氣可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：天然氣;儲運技術(shù);發(fā)展前景

中圖分類號：P618.13? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）24-0166-02

Abstract： With the continuous progress of social development， natural gas has been widely known and used and has become an indispensable part of people's production and life， and plays a great role in promoting social and economic development. As a clean new energy， natural gas also plays an important role in environmental protection. In the process of natural gas use， storage and transportation are two vital links， which have a far-reaching impact on the safe use of gas for people's production and daily life. Based on the current situation of popular use of natural gas， this paper analyzes the ways and methods of storage and transportation， discusses its future development prospects， and strives to make it safe and efficient at the same time， so as to ensure the sustainable development of natural gas.

Keywords： natural gas; storage and transportation technology; development prospect

能源利用和環(huán)境保護是全世界共同關(guān)注的兩大基本問題，在我國高速經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，能源利用和環(huán)境保護這兩關(guān)鍵性問題，已成為我國是否能走可持續(xù)發(fā)展路線的關(guān)鍵要素，為了提高清潔能源的使用效率，我國出臺了一系列相關(guān)政策和解決方法如西氣東輸、廣東等地的液化天然氣等，隨著天然氣使用需求的增加，在運送和存儲方面的保障更尤為重要，為此，深入研究天然氣儲運方法的應(yīng)用及其優(yōu)缺點，探討其未來發(fā)展前景及方向。

1 當(dāng)前我國能源利用的具體情況

第一，我國地大物博，在發(fā)展我國經(jīng)濟的同時，要面臨許多的問題和挑戰(zhàn)，諸如人口、環(huán)境、交通、城鄉(xiāng)發(fā)展差別大，能源分配不均等問題，是制約著我國經(jīng)濟發(fā)展的主要問題。在能源利用方面，我國能源消耗結(jié)構(gòu)以煤炭為主約占能源消耗的70%，天然氣的使用雖逐漸被推廣，但整體的利用率也才不足2.5%，與世界平均水平還存在一定的差距，而煤炭大量的燃燒釋放的污染物對環(huán)境有很大的影響，隨之出現(xiàn)很多的環(huán)境污染等問題[1]。第二，改革開放政策實施后，我國致力于環(huán)境保護，非常重視節(jié)能減排等方面工作，雖然也取得了很好的成績，但由于專業(yè)技術(shù)或者經(jīng)驗等方面的不足，導(dǎo)致在能源利用效率方面與國際先進水平還是有一定的差距。第三，在節(jié)能減排過程中也會出現(xiàn)一系列的問題，諸如：相關(guān)部門對于節(jié)能工作存在偏差或者專業(yè)知識不足，使得工作在進行中無法順利開展;更重要的是相關(guān)的法律不健全，相關(guān)的法規(guī)完善，是導(dǎo)致我國能源利用效率持續(xù)走低的又一重要因素。

2 當(dāng)前現(xiàn)有的天然氣儲運技術(shù)

2.1 天然氣管道存儲技術(shù)

天然氣管道存儲技術(shù)簡稱PNG，是目前我國最常見使用最多的一種管道存儲技術(shù)，目前全世界約有75%的天然氣都采用管道來儲運，其主要特點是在高壓和大流量的運輸中實現(xiàn)遠距離的輸送，巧妙的采用將其管道深埋地下的方式，在保證美觀的同時減少了對環(huán)境的污染，如我國提倡的西氣東輸?shù)慕ㄔO(shè)中，其中大部分都使用管道工程，實現(xiàn)遠距離的輸送;但也有其不可忽視的缺點，比如：投資巨大、鋪設(shè)工程復(fù)雜、成本高、靈活性不足，管道損耗等問題，但總體來看，目前我國的輸氣管道逐漸向全自動、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，逐步形成體型龐大的供氣系統(tǒng)[2]。

2.2 天然氣液化儲運技術(shù)

天然氣液化儲運技術(shù)簡稱LNG，是利用低溫處理技術(shù)將氣態(tài)天然氣經(jīng)過“三脫”處理的天然氣液化后，以零下162℃的低溫處理進行存儲的一種技術(shù)。LNG一般在氣井處建立自己的液化氣站，在保證氣源充足供給的同時，保持合理低廉的價格，LNG是目前在遠洋輸送過程中最主要的手段，其特點在于體積小、輸送成本低、降低因鋪設(shè)管道氣源不足等問題而造成的風(fēng)險，對提高荒漠地區(qū)及海洋地區(qū)的天然氣的利用開發(fā)有顯著效果。其廣泛應(yīng)用在公路運輸中，在運輸過程中LNG通過低溫罐車到增壓系統(tǒng)增壓，然后進入液化天然氣儲罐，再從增壓系統(tǒng)壓入氣化器中氣化，在經(jīng)過調(diào)壓計量輸送入城市管網(wǎng)供生產(chǎn)生活使用;其不足在于由于其多采用低溫高壓儲存在液化裝置內(nèi)，所以對其生產(chǎn)設(shè)備、人員技術(shù)、儲存裝置的要求都特別高，加上凈化、液化等復(fù)雜的工藝，使得投資費用增多，運行費用加大的問題隨之而來。

2.3 天然氣壓縮儲運技術(shù)

壓縮天然氣的技術(shù)簡稱CNG，是將低壓情況下的天然氣增壓到20-25MPa，在經(jīng)過高壓氣瓶組車運輸?shù)侥康牡氐妮斉湔?，在?jīng)過1-2減壓處理，將高壓氣瓶組內(nèi)的壓強降至1.6MPa，最后進入儲氣罐或者進一步降低壓強進入城市管網(wǎng)，其具有運輸成本低、適用范圍廣、效益高、使用安全便捷、無污染等特點，瓶裝壓縮的天然氣罐適應(yīng)于很多中小城市，特別是解決遠離天然氣網(wǎng)管的城鎮(zhèn)使用天然氣困難的問題;在其靈活應(yīng)用的同時高壓對于儲氣瓶的質(zhì)量考驗也在逐步升級，在其運輸過程中存在很大的危險性，而且儲氣瓶體積大、質(zhì)量重，CNG的存儲能力密度低，所以需要進一步在管道事故應(yīng)急處理和優(yōu)化運行等方面多做努力。

2.4 天然氣吸附儲運技術(shù)

天然氣吸附儲運技術(shù)簡稱ANG，其利用在儲氣罐中裝入吸附劑，利用吸附劑巨大的內(nèi)表面積和微孔結(jié)構(gòu)將天然氣在室溫和6.0MPa的壓強下吸附存儲的技術(shù)，吸附存儲技術(shù)在資金需求上遠比壓縮天然氣存儲技術(shù)低一半還多，可供選擇的儲氣罐較多，且其使用方便、便于攜帶、安全系數(shù)高。由于其便于攜帶多將此技術(shù)用于汽車領(lǐng)域，為彌補CNG在汽車方面高壓充氣設(shè)備投資大、容器重量大、多重壓縮耗能量大、安全性能不足等問題，以增加天然氣在汽車產(chǎn)業(yè)中使用數(shù)量，實現(xiàn)天然氣商業(yè)化應(yīng)用，但是目前吸附儲運技術(shù)仍不完善，需要在儲存密度、吸附劑的使用壽命、吸附劑吸附與釋放過程中熱效應(yīng)、以及天然氣重組分在釋放過程里的滯留問題上進行改善，已達到真正技術(shù)上完善。

2.5 天然氣水合物儲運技術(shù)

天然氣水合物儲運技術(shù)簡稱NGH，其技術(shù)是水分子形成空穴吸附小分子氫類氣體而形成的一種籠形固態(tài)結(jié)晶類化合物，在通常情況下，由于其具有獨特的籠形結(jié)晶結(jié)構(gòu)，1立方米的天然氣水合物可存儲150-200立方米的天然氣，雖然天然氣水合物存儲方式的儲氣量比其他幾種存儲方式少，但其具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)設(shè)備要求不高、儲存條件簡單易實現(xiàn)、安全可靠等特點，在小型氣田、邊遠氣田、散在氣田以及海底天然氣存儲和運輸方面有很高的經(jīng)濟適用價值，在調(diào)峰過程中也有重要應(yīng)用;但是，我國目前現(xiàn)行的天然氣水合物儲運技術(shù)還不完善，需要找到合適的辦法提高水合物快速的大規(guī)模生成，解決集裝及運輸過程中的安全問題，已達到高效、快速、安全的儲運模式。

3 天然氣儲運技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和人類生活的不斷發(fā)展，天然氣儲運技術(shù)中的天然氣水合物儲運技術(shù)作為新時代科技的產(chǎn)物成為了最受各國關(guān)注的方法之一，各國的專家都在潛心研究這項新出現(xiàn)的天然氣儲運技術(shù)，力求通過研究其運作方法提高國家的天然氣有效利用效率，節(jié)約能源的同時推動國家能源資源的可持續(xù)發(fā)展?？v觀天然氣的整體發(fā)展來看，我國目前應(yīng)把握機遇，將最新的技術(shù)作為改變我國能源分布現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)的重要手段，重視天然氣水合物儲運技術(shù)的開發(fā)研究和應(yīng)用，走出一條屬于中國特色能源可持續(xù)發(fā)展新道路。

3.1 陸地方面天然氣水合物儲運技術(shù)的應(yīng)用

在陸地使用方面，如果采用天然氣固化的方式將天然氣運送到目的地，再在目的地利用氣化的手段轉(zhuǎn)出使用，在這個工程中會耗費巨大的水資源，在水分充足的地方很適用，然而在我國山區(qū)缺水的地方這項技術(shù)就派不上用場了，那么新出現(xiàn)的天然氣水合物的儲運技術(shù)就彌補了這種缺憾，因為天然氣水合物儲運技術(shù)本身需水量小，對于存儲容器要求不高，而且不需要經(jīng)過高壓或者低溫等處理方式，最主要的是不挑剔周圍的環(huán)境，安全性能好，在我國陸地使用這種方式再好不過。

3.2 海洋方面天然氣水合物儲運技術(shù)的應(yīng)用

在海洋應(yīng)用上，由于管道運輸和LNG在海上運輸?shù)牟焕蛩?，在海洋儲運中天然氣水合物的優(yōu)勢也就凸顯出來了，其主要優(yōu)點有：在運輸方面，天然氣水合物可提供除液態(tài)和汽態(tài)儲運方式以外的另一種運輸方式，可以忽略重?zé)N、水以及二氧化碳等雜質(zhì)的影響;安全性高，由于天然氣水合物是固體材料，可以減低甚至忽略水壓對容器的影響;可在井口結(jié)合井口氣體壓力維持水合物的平穩(wěn)溫度，在海洋運輸節(jié)能方面有一定的作用;天然氣水合物有著有著較強穩(wěn)定性和多變的靈活性，對環(huán)境污染低等特點，很好的保護開采及運輸過程中的環(huán)境，降低環(huán)境污染。

3.3 石油化工方面天然氣水合物儲運技術(shù)的應(yīng)用

在石油化工方面，天然氣水合物主要運用于三相混輸，這樣可以在生產(chǎn)基礎(chǔ)建設(shè)和運輸費用等方面節(jié)約更多的成本，提高能源使用效率的同時減少對環(huán)境的污染。

3.4 汽車行業(yè)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，汽車逐步成為人們?nèi)粘３鲂械淖畛Ｓ玫慕煌üぞ?，汽車增多，隨之而來的環(huán)境污染問題成為目前最具挑戰(zhàn)的問題，如何節(jié)能減排，降低汽車尾氣污染成為我國改善環(huán)境的首要任務(wù)?，F(xiàn)行研發(fā)使用天然氣、太陽能等新型清潔燃料取代以往污染嚴(yán)重的煤油、柴油、汽油等汽車燃料，在天然氣使用的技術(shù)上采用CNG和ANG等儲運方式，但由于這兩種技術(shù)對設(shè)備、技術(shù)的高要求，使得天然氣在汽車行業(yè)的發(fā)展受到了不利影響，而新的天然氣水合物技術(shù)以其靈活穩(wěn)定性彌補了以往方法在汽車行業(yè)的不足，推進汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型，推動汽車行業(yè)低碳發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，21世紀(jì)是一個機遇與挑戰(zhàn)并存的時代，能源利用效率是我國能源有效利用的前提，相信在未來發(fā)展中，天然氣存儲技術(shù)必會擔(dān)起能源發(fā)展的重任！在保證安全可靠的運輸技術(shù)手段下！能源利用必會更上一層樓。

參考文獻：

[1]佟樂，楊雙春，王璐，等.天然氣水合物研究現(xiàn)狀和前景分析[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報，2016，37（2）：17-21.

[2]赫鵬飛.淺談中國海洋天然氣水合物調(diào)查研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2018，44（07）：11-14.