天然气储运技术及其应用发展前景

能源和环境是世界各国关注的两大基本问题。在经济发展的我国，这一问题   加突出，已成为影响我国社会和经济能否实现可持续发展的关键因素。开源节流是我国能源政策的基础，而能源消费带来的环境污染等不利影响是能源决策者和使用者共同关心的问题。目前，我国能源结构以煤炭为主(约70%)，   气在一次能源消费结构中仅占2.5%左右，与世界平均水平(一次能源消费结构中煤炭为27%，   气为23%)相差很大，与西方主要工业化   相差   大。为了提高清洁能源在一次能源中的比例需求，我国建设了一系列   气工程(例如西气东输、广东和福建液化   气项目等)，   气在能源结构中的比例将提高。在建有   气输送管道和液化   气接受站的地区，   气用量将大幅度增加，而没有   气管道和LNG接受站的地区，   气的推广应用需要新的经济的   气储运技术。
　　   气的推广利用依赖于其储运及相关技术，例如   气   储运技术、   气利用中的   调峰技术、小规模用户的   气经济利用技术等，这些问题的和解决对经济和社会的可持续发展具有重要意义。目前的   气储运技术主要有管道   气技术和液化   气(LNG)技术，其它技术还有压缩   气储运技术、吸附   气储运技术和   气水合物储运技术等。管道   气和LNG主要针对大规模的   气田和用户，而对小型   气田的开采运输技术、小规模   气用户的储运技术还没有很好的解决方案。为此，深入分析和小规模   气田的经济开采和   气储运技术，在我国实现开源节流、减轻环境污染和推广   气使用具有重要的意义。
　　   气在通常状态下以气体形式存在，与石油和煤炭相比，   气的体积能量密度比较低，经济   的   气储运技术是   气推广应用的关键。目前陆上   气的运输以管道   气为主，另外还有压缩   气和海上   气的运输则以LNG为主。
　　1、常规   气储运方法
　　(1)管道   气(PNG)
　　采用管道输送   气是一种比较方便的常规   气输送方法，是陆上进行   气贸易、运输的主要方式。海上   气管道的长度受管道安装和维护费用的制约，不能太长。目前，世界上约75%的   气采用管道方式输送，但该方法在运输的灵活性方面不够(一般在管道建成和输气压力确定后，   气的运输量就确定了)。管道   气的输气压力通常在5~80MP。之间，其投资费用与管道所经过的地形和沿途加压站的建设有关，所以管道   气的投资主要取决于管道距离，世界上   气输送管道的投资为500万~2600万元/km。由于   气管道及其附属设施的建设费用高，一般管道   气用于有稳定的大储量的   气气源和大规模用气量的   气用户，例如我国建设的西气东输管道工程。在输送管道的直径、输气压力等确定的情况下，为适应用户对   气使用量的峰谷变化，通常只能通过调节管道   气的压力来适应用气量的变化，但如果用气量变化太大，则需建立储气库进行调峰，使投资费用大幅度增加，而且   要求也高。另外，利用管道进行   气贸易时，除受   气气源、用户、资金等因素的影响之外，还常常受到政治因素的制约。
　　(2)液化   气(LNG)
　　   气是在气田经过脱水再降温至-162℃左右形成液化   气，   气液化后的体积只有常温下   气体积的1/600左右。自从1964年阿尔及利亚建成了世界上   座LNG工厂以来，液化   气储运技术有了长足的发展。近10年来，世界LNG消费量年均增长率为8.5%，高于其它一次能源的增长率，而且这种趋势将继续发展。日本是世界上   大的LNG国，其它LNG   和地区有韩国、台湾地区、法国、西班牙、意大利、比利时、土耳其、希腊、   等。经过数十年的发展，液化   气的工艺和生产设备性能都很大的，生产费用比1985年下降了40%以上。但由于LNG生产设施复杂、运输(大型低温船)和接收站(典型的LNG储罐的直径为7m，高45m，可储存10万m³以上的LNG)等的投资大(处理1420万m³/d   气设施的投资约10亿美元)，一般LNG要求气田   气储量大(超过800亿m³)，LNG贸易合同期长(一般为20~25年)的照付不议合同、LNG的用户稳定等，所以现在LNG一般为长距离、大规模的船运。从经济性上考察，目前的液化   气技术不是针对小规模的   气气田和用户的。
　　2、其它   气储运方法
　　(1)压缩   气(CNG)
　　压缩   气技术。通过加压(高于20MPa)方式，将   气压缩储存在压力容器内进行储运(例如我国许多城市运行的压缩   气汽车)，   气储量达到容器体积的230左右。压缩   气的利用要有一系列配套设施才能进行，例如，   气站的建立、配套的加压设备、   气加压和降压过程中热能的释放和吸收用换热设备等，这些配套设施增加了压缩   气的费用。
　　目前的压缩   气储运容器一般为厚壁式压力容器，体积笨重增加了储运容器和   气的运输成本。近年来提出了薄壁长盘管的压缩   气技术，用于   气储运和小规模   气用户，以降低运输成本。
　　针对当前的LNG运输方式，提出了CNG船运方法，以保温管束容器作为船上压缩   气储存容器，   气在充入管束前要经过脱水、压缩和冷却(5℃左右)几个工艺流程。在运输过程中只要控制好   气温度的波动范围，普通的运输船就可以运输   气。虽然该方法需要压缩和冷却设备，但其费用比LNG液化费用低得多，在分散   气田的开采和运输方面具有广阔的应用前景。
　　(2)吸附   气(ANG)
　　吸附   气技术。借助于合适的吸附剂，   气在中高压(3.5MPa左右)、温度不太低(接近常温)的条件下被大量吸附剂吸附，吸附量达到容器体积比的140左右。   气吸附技术的主要包括优良吸附剂材料、   气吸附热质传递过程、吸附储存容器等方面。   、日本等西方工业化   和我国在   气吸附储存技术方面进行了大量的试验和，取得了许多成果，在室温和压力为3.5~4.8MPa的压力范围内，   气吸附储存的体积比达到200。我国的科技工作者利用大比表面积的吸附剂储存   气，在室温和压力为4~6MPa的压力条件下，储气体积比在148~181之间，达到了世界水平。
　　吸附法储存   气技术主要面向   气汽车的应用。目前，   气汽车主要为压缩   气汽车，但其高压容器本身存在的   性问题、高压容器重量、高压充气设备投资大、多级压缩能耗高等缺点制约了   气汽车的推广应用。吸附   气汽车的一个重要目的是省去压缩   气充气系统中的昂贵多级压缩设备，节省设备投资和能耗，但吸附储存   气在推广应用前应解决目前存在的吸附剂寿命短、吸附和脱附周期长等问题。
　　(3)   气水合物(NGH)
　　   气水合物(NGH)技术。   气水合物是   气在   的压力和温度条件与水作用形成的一种类似冰的、固态晶体化合物。理论上，单位体积的水合物可包含200体积的   气，而实际上，在水合物晶体形成过程中因一些晶体笼没有被   气填充，单位体积水合物包含的   气体积的量变化很大。通过添加   剂使单位体积的水合物包含   气的体积比达到150左右(压力3~5MPa，温度2~6℃)，这表明在温度不太低(与LNG相比)、压力不太高(与CNG相比)的条件下，水合物储运   气技术与LNG和CNG相比具有   大的商业应用价值。   气水合物在运输过程中的分解具有自抑特性。表明，   气水合物在常压下(0.1MPa)，如果温度保持在-15℃，10天内水合物分解释放的   气仅为水合物包含   气量的0.85%。水合物生产后通过低温(-15℃)封装，只要对   气水合物的储存容器进行良好的保温处理，就可以通过陆上(汽车)或海上(普通船只)运载工具运输给   气用户，不需的运输设备，而且费用也比较低。