天然氣儲(chǔ)存

摘 要

解決月(季度)的、日的或小時(shí)的不均衡,可采用不同的儲(chǔ)氣方法,如氣罐儲(chǔ)氣、地下儲(chǔ)氣、液態(tài)或固態(tài)儲(chǔ)氣、輸氣管道末段儲(chǔ)氣等。各種儲(chǔ)氣設(shè)施的主要作用就是在用氣量小于供氣量時(shí),將多余氣體儲(chǔ)存起來,以彌補(bǔ)用氣量大于供氣量時(shí)的不足。氣罐儲(chǔ)氣主要用于解決小時(shí)用氣不平衡。

 

天然氣儲(chǔ)存

城市的用氣量隨時(shí)間而變化,每月、每日和每時(shí)都不相同,而氣源供氣一般變化不大,尤其是長(zhǎng)距離輸氣管道,這樣供氣和用氣經(jīng)常發(fā)生不平衡。為了保證按用戶要求供氣,必須解決供氣與用氣的不平衡問題。

解決月(季度)的、日的或小時(shí)的不均衡,可采用不同的儲(chǔ)氣方法,如氣罐儲(chǔ)氣、地下儲(chǔ)氣、液態(tài)或固態(tài)儲(chǔ)氣、輸氣管道末段儲(chǔ)氣等。

各種儲(chǔ)氣設(shè)施的主要作用就是在用氣量小于供氣量時(shí),將多余氣體儲(chǔ)存起來,以彌補(bǔ)用氣量大于供氣量時(shí)的不足。氣罐儲(chǔ)氣主要用于解決小時(shí)用氣不平衡。

 

第一節(jié) 氣罐儲(chǔ)氣

一、低壓氣罐

低壓氣罐有濕式和干式兩種。低壓氣罐的特點(diǎn)是儲(chǔ)罐幾何容積能在一定范圍內(nèi)變化。

圖6-1為濕式直立罐,它由水槽、鐘罩、塔節(jié)、水封、頂架、導(dǎo)軌立柱、導(dǎo)輪、增加壓力的加重裝置及防止造成真空的裝置等組成。氣罐的進(jìn)出氣管可以分為單管和雙管兩種。當(dāng)供應(yīng)的氣體組分經(jīng)常發(fā)生變化時(shí),可使用雙管,即進(jìn)氣、出氣各一根管子,有利于氣體組分的混合與均勻。單節(jié)低壓濕式氣罐容積一般不超過3000m3,大容量的為多節(jié)氣罐。

另一種低壓濕式罐——螺旋罐如圖6-2所示。這種罐沒有導(dǎo)軌立柱,罐體靠安裝在側(cè)板上的導(dǎo)軌與安裝在平臺(tái)上的導(dǎo)輪相對(duì)運(yùn)動(dòng),使其緩慢旋轉(zhuǎn)上升或下降。螺旋罐的主要優(yōu)點(diǎn)是比直立罐節(jié)省金屬15%~30%,且外形較為美觀,因此在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。

圖6-1 多節(jié)直立式濕式氣罐示意圖

1—進(jìn)氣管;2—出氣管;3—水槽;4—塔節(jié);5—鐘罩;6—導(dǎo)軌立柱;7—導(dǎo)輪;8—水封

圖6-2 螺旋罐示意圖

1—進(jìn)氣管;2—水槽;3—塔節(jié);4—鐘罩;5—導(dǎo)軌;6—平臺(tái);7—頂板;8—頂架

圖6-3 可降型干式氣罐示意圖

1—底板;2—環(huán)形基礎(chǔ);3—砂基礎(chǔ);4—活塞;5—密封墊圈;6—加重塊;7—燃?xì)夥派⒐埽?—換氣裝置;9—內(nèi)部電梯;10—電梯平衡塊;11—外部電梯

干式氣罐主要由圓柱形外筒、沿外筒上下運(yùn)動(dòng)的活塞、底板及頂板組成。氣體儲(chǔ)存在活塞以下部分,隨活塞上下而增減其容積。干式氣罐沒有水槽,因而存在不易解決的密封問題,也就是如何防止活塞與外筒之間的漏氣。根據(jù)密封方法不同,干式氣罐的形式很多,圖6-3是采用得較多的可降型干式氣罐。它采用干式密封。由塑膠和棉織品薄膜制成的密封墊圈安裝在活塞的外周,借助于連桿和平衡重物的作用緊密地壓在側(cè)板內(nèi)壁上。這種結(jié)構(gòu)能滿足氣體密封的要求,但為了使活塞能夠靈活平穩(wěn)地沿側(cè)板滑動(dòng),還要定期注入潤(rùn)滑脂。

干式氣罐沒有水封,大大減少了罐的基礎(chǔ)荷載,有利于建造大型氣罐,又節(jié)約金屬。但密封問題復(fù)雜,提高了對(duì)罐體及活塞等部件施工質(zhì)量的要求。

二、高壓氣罐

在高壓氣罐中燃?xì)獾膬?chǔ)存原理與前述低壓氣罐有所不同,即其幾何容積固定不變,而是靠改變其中燃?xì)獾膲毫砀淖兤鋬?chǔ)氣量的,因此稱定容儲(chǔ)罐。由于定容儲(chǔ)罐沒有活動(dòng)部分,因此結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。

高壓氣罐可以儲(chǔ)存氣態(tài)燃?xì)?,也可以?chǔ)存液態(tài)燃?xì)?。根?jù)儲(chǔ)存的介質(zhì)不同,儲(chǔ)罐設(shè)有不同的附件,但所有的燃?xì)鈨?chǔ)罐均設(shè)有進(jìn)出口管、安全閥、壓力表、人孔、梯子和平臺(tái)等。

當(dāng)天然氣以較高的壓力送入城市時(shí),使用低壓氣罐顯然是不合適的,這時(shí)一般采用高壓氣罐。當(dāng)氣源以低壓天然氣供應(yīng)城市時(shí),是否要用高壓氣罐則應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

高壓氣罐按其形狀可分為圓筒形罐和球形罐兩種。

1.構(gòu)造

1)圓筒形罐

圓筒形罐如圖6-4所示,是由鋼板制成的圓筒體和兩端封頭構(gòu)成的容器。封頭可為半球形或橢圓形。圓筒形罐根據(jù)安裝的方式可以分為立式和臥式兩種,前者占地面積小,但基礎(chǔ)要承受圓筒體在風(fēng)力下形成的風(fēng)彎矩,基礎(chǔ)尺寸較大,后者占地面積大,但基礎(chǔ)較為簡(jiǎn)單。臥式儲(chǔ)罐罐體都設(shè)有兩個(gè)鋼制鞍式支座,支座中的一個(gè)與基礎(chǔ)之間要能滑動(dòng),以防止罐體熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。

圖6-4 圓筒形罐

1—筒體;2—封頭;3—鞍式支座

2)球形罐

球形罐通常是由用鋼板分瓣壓制的球片拼焊組裝而成。罐的瓣片分布類似地球,一般分為極板、南北極帶、南北溫帶、赤道帶等。罐的瓣片也有類似足球外形的。這兩種球形罐如圖6-5所示。

圖6-5 球形罐

球形罐的支座一般采用赤道正切式支柱、拉桿支撐體系,以便把水平方向的外力傳到基礎(chǔ)上。設(shè)計(jì)支座時(shí)應(yīng)考慮到罐體自重、風(fēng)壓、地震力及試壓的充水質(zhì)量。

燃?xì)獾倪M(jìn)出氣管一般安裝在罐體的下部,但為了使燃?xì)庠诠摅w內(nèi)混合良好,有時(shí)也將進(jìn)氣管延長(zhǎng)至罐頂附近。為了防止罐內(nèi)冷凝水及塵土進(jìn)入出氣管內(nèi),進(jìn)出氣管應(yīng)高于罐底。

為了排除積存于罐內(nèi)的冷凝水,在儲(chǔ)罐的最下部應(yīng)安裝排水管。在罐的頂部必須設(shè)置安全閥。儲(chǔ)罐除安裝就地指示壓力表外,還要安裝遠(yuǎn)傳指示控制儀表。此外,根據(jù)需要可設(shè)置溫度計(jì)。儲(chǔ)罐必須設(shè)防雷防靜電接地裝置。儲(chǔ)罐上的人孔應(yīng)設(shè)在操作及維修管理均較方便的位置,一般在罐頂及罐底各設(shè)置一個(gè)人孔。

容量較大的圓筒形罐與球形罐相比較,圓筒形罐的單位金屬耗量大,但是球形罐制造較為復(fù)雜,制造安裝費(fèi)用較高,所以一般小容量的儲(chǔ)罐多選用圓筒形罐,而大容量的儲(chǔ)罐則多選用球形罐。

2.儲(chǔ)氣量的計(jì)算

高壓氣罐的有效儲(chǔ)氣容積可按下式計(jì)算:

式中 V——儲(chǔ)氣罐的有效儲(chǔ)氣容積,m3;

Vc——儲(chǔ)氣罐的幾何容積,m3;

p——儲(chǔ)氣罐的最高工作絕對(duì)壓力,kPa;

pc——儲(chǔ)氣罐的最低工作絕對(duì)壓力,kPa;

p0——儲(chǔ)氣罐的工程標(biāo)準(zhǔn)壓力,p0=101.325kPa。

儲(chǔ)罐的容積利用系數(shù),可用下式表示:

通常儲(chǔ)氣罐的最高工作壓力p已定,欲提高容積利用系數(shù),只有降低儲(chǔ)氣罐的剩余壓力,即最低工作絕對(duì)壓力pc,而它是受到供氣管網(wǎng)對(duì)球罐要求的最低出口壓力的限制,其值反映在罐出口處連接的調(diào)壓閥的最低允許進(jìn)口壓力。為了使儲(chǔ)罐的利用系數(shù)提高,可以在高壓儲(chǔ)氣罐站內(nèi)安裝引射器,當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力接近管網(wǎng)壓力時(shí),就開動(dòng)引射器,利用經(jīng)過儲(chǔ)氣罐站的高壓氣體的能量把氣體從壓力較低的罐中抽出來,這樣可以提高整個(gè)罐站的容積利用系數(shù)。但是利用引射器時(shí),要安裝自動(dòng)開閉和控制裝置,否則管理不當(dāng),會(huì)破壞正常工作。

圖6-6為高壓儲(chǔ)氣罐站調(diào)壓設(shè)備系統(tǒng)流程圖。在入口的地方安裝了止回閥,防止干線停氣時(shí),儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體倒流。

圖6-6 儲(chǔ)氣罐站調(diào)壓設(shè)備系統(tǒng)流程圖

1—閥門;2—止回閥;3—安全閥;4—調(diào)壓閥;5—引射器;6—安全水封;7—流量孔板

三、高壓管束

高壓管束實(shí)質(zhì)上也是一種高壓氣罐,管束由直徑較小的管子組成,因此能承受更高的壓力。高壓管束儲(chǔ)氣是將一組或幾組鋼管埋于地下,對(duì)管內(nèi)儲(chǔ)存的天然氣加以高壓,利用氣體的可壓縮性及其在不同壓力下的壓縮系數(shù)的不同進(jìn)行儲(chǔ)氣。

 

 

第二節(jié) 天然氣的地下儲(chǔ)存

天然氣的地下儲(chǔ)存通常有下列幾種方式:(1)利用枯竭的油氣田儲(chǔ)氣;(2)利用含水多孔地層儲(chǔ)氣;(3)利用鹽礦層建造儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣;(4)利用巖穴儲(chǔ)氣。其中,利用枯竭的油氣田儲(chǔ)氣最為經(jīng)濟(jì),利用巖穴儲(chǔ)氣造價(jià)較高,其他兩種在有適宜地質(zhì)構(gòu)造的地方可以采用。

圖6-7 地下儲(chǔ)氣庫(kù)示意圖

1—從儲(chǔ)氣層中取氣的氣井;2—供氣管線;3—輸氣干線;4—壓氣站;5—注水泵;6—水源;7—向儲(chǔ)氣層注氣的注氣井;8—收集泄漏氣的氣井;9—注水井;10—石灰?guī)r;11—砂巖;12—石灰?guī)r;13,14,16—黏土層;15—多孔砂層

利用地下儲(chǔ)氣方式可以大量?jī)?chǔ)存天然氣、液化石油氣和人工燃?xì)猓涑杀镜?、?chǔ)氣量大,是解決月(或季度)供氣與用氣不平衡的最優(yōu)手段,因而得到廣泛的應(yīng)用。早在1915年,加拿大建成世界上第一個(gè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)。美國(guó)第一座地下儲(chǔ)氣庫(kù)建于1916年,從1947年起有顯著增長(zhǎng),每年約以增長(zhǎng)56×108m3儲(chǔ)存容積的速度發(fā)展。圖6-7為地下儲(chǔ)氣庫(kù)示意圖。

一、利用枯竭的油氣田儲(chǔ)氣

為了利用地層儲(chǔ)氣,必須準(zhǔn)確地掌握地層的下列參數(shù):孔隙度、滲透率、有無(wú)水侵現(xiàn)象、構(gòu)造形狀和大小、油氣巖層厚度、有關(guān)井身和井結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)及地層和鄰近地層隔絕的可靠性等。以前開采過而現(xiàn)在枯竭的油氣層,經(jīng)過長(zhǎng)期開采之后,這些參數(shù)無(wú)疑是已知的,因此已枯竭的油田和氣田是最好和最可靠的地下儲(chǔ)氣庫(kù)。

二、利用含水多孔地層儲(chǔ)氣

利用含水多孔地層儲(chǔ)氣的儲(chǔ)氣庫(kù)的原理如圖6-8所示。天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)由含水砂層及一個(gè)不透氣的背斜覆蓋層組成,其性能和儲(chǔ)氣能力依據(jù)不同地質(zhì)條件而有很大差別。

儲(chǔ)氣巖層的滲透性對(duì)于用天然氣置換水的速度起決定作用。同時(shí),它對(duì)于儲(chǔ)氣庫(kù)的最大供氣能力也具有一定意義。

如果儲(chǔ)氣庫(kù)滲透性很好,天然氣擴(kuò)散時(shí)水位呈平面形;如滲透性很低,則天然氣擴(kuò)散時(shí)使水位形成一個(gè)弧形,如圖6-9所示。對(duì)于滲透性高的儲(chǔ)氣庫(kù),在排氣時(shí)水能夠很快壓回,還可回收一部分用于注氣的能量。

圖6-8 含水多孔地層地下儲(chǔ)氣庫(kù)原理圖

1—生產(chǎn)井;2—檢查(控制)井;3—不透氣覆蓋層;4—水

圖6-9 天然氣的分布與巖層滲透性的關(guān)系

1—不透氣覆蓋層;2—天然氣;3—水

儲(chǔ)氣巖層的滲透性對(duì)于工作氣和墊層氣的比例也有很大影響。工作氣是指在儲(chǔ)存周期內(nèi)儲(chǔ)進(jìn)和重新排出的氣體。墊層氣是指在儲(chǔ)氣庫(kù)內(nèi)持續(xù)保留或作為工作氣和水之間的緩沖墊層的氣體。巖層的滲透性越小,工作氣與墊層氣的比例就越小,因而越不利。

含水砂層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)只有在合適的深度才能作為儲(chǔ)氣庫(kù),一般為400~700m。深度超過700m,由于管道太長(zhǎng)而不經(jīng)濟(jì),太淺則在連續(xù)排氣時(shí),儲(chǔ)氣庫(kù)不能保證必要的壓力。

不透氣覆蓋層的形式對(duì)工作氣和墊層氣的比例也有很大影響,特別是當(dāng)儲(chǔ)氣巖層的滲透性很小時(shí),平面蓋層的結(jié)構(gòu)是不適宜的,因?yàn)樗枰浅6嗟膲|層氣。

三、利用鹽礦層建造儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣

圖6-10是利用鹽礦層建造儲(chǔ)氣庫(kù)的排鹽設(shè)備流程。將井鉆到鹽層后,把各種管道安裝至井下。由工作泵將淡水通過內(nèi)管壓到巖鹽層。飽和鹽水從內(nèi)管和溶解套管之間的管腔排出。當(dāng)通過幾個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)出的鹽水飽和度達(dá)到一定值時(shí),排除鹽水的工作即可停止。為了防止儲(chǔ)庫(kù)頂部被鹽水沖溶,要加入一種遮蓋液,它不溶于鹽水,而浮于鹽水表面。不斷地增加遮蓋液量和改變?nèi)芙馓坠荛L(zhǎng)度,使儲(chǔ)庫(kù)的高度和直徑不斷擴(kuò)大,直到達(dá)到要求為止。儲(chǔ)氣庫(kù)建成后,在第一次注氣時(shí),要把內(nèi)管再次插到儲(chǔ)氣庫(kù)底部,從頂部打入燃?xì)?,將殘留的鹽水置換出庫(kù)。鹽礦層儲(chǔ)氣庫(kù)工作流程如圖6-11所示。

圖6-10 利用鹽礦層建造儲(chǔ)氣庫(kù)的排鹽設(shè)備流程

l—內(nèi)管;2—溶解套管;3—遮蓋液輸送管;4—套管;5—鹽層;6—儲(chǔ)穴;7—遮蓋液墊

圖6-11 鹽礦層儲(chǔ)氣庫(kù)工作流程

1—壓縮機(jī);2—預(yù)熱器;3—調(diào)壓器;4—干燥器;5—儲(chǔ)氣井

如果長(zhǎng)距離輸氣管線的壓力大于儲(chǔ)氣庫(kù)的壓力,必要時(shí)使天然氣通過預(yù)熱器再進(jìn)入儲(chǔ)氣庫(kù),以防止在壓力突然降低時(shí)生成水合物。如果儲(chǔ)氣庫(kù)的壓力大于或等于管線壓力,則必須使天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓,達(dá)到需要的壓力后送入儲(chǔ)氣庫(kù),而儲(chǔ)氣庫(kù)則靠自身的壓力將天然氣輸出。輸出的天然氣在進(jìn)調(diào)壓器前也需經(jīng)過預(yù)熱器。此外,在儲(chǔ)氣庫(kù)工作的第一年,還需要將含水的天然氣進(jìn)行干燥處理。

對(duì)建造在含水層和鹽巖層的地下儲(chǔ)氣庫(kù)進(jìn)行比較,前者的儲(chǔ)氣容積較大,但采氣率較低,因此其單位儲(chǔ)氣容積的造價(jià)低,而單位采氣量的造價(jià)卻較高。

除了以上幾種地下儲(chǔ)氣庫(kù)外,還有利用自然的或人工的其他巖穴作為儲(chǔ)氣庫(kù)的。例如,利用廢棄的煤礦坑道作為儲(chǔ)氣庫(kù)已有成功的例子。

四、地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地面設(shè)施

地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地面設(shè)施通常有壓縮機(jī)站、脫水裝置、分離器、加熱或注醇防凍設(shè)施、計(jì)量裝置和安全設(shè)施等。

壓縮機(jī)站是地下儲(chǔ)氣庫(kù)的主要地面設(shè)施,天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓,達(dá)到需要的壓力送入地下儲(chǔ)氣庫(kù);儲(chǔ)氣庫(kù)對(duì)外供氣時(shí),天然氣有時(shí)要經(jīng)過壓縮才能進(jìn)入長(zhǎng)輸管道。

從地下儲(chǔ)氣庫(kù)輸出的天然氣通常含有飽和水蒸氣和少量液相水,因此,與氣田的地面設(shè)施一樣,建有分離器、加熱或注醇防凍設(shè)施、脫水裝置等。脫水裝置大都采用三甘醇法。此外,還有必要的計(jì)量裝置、安全設(shè)施等。

 

 

第三節(jié) 天然氣的其他儲(chǔ)存方法

一、天然氣的液化儲(chǔ)存

甲烷的臨界溫度為-82.1℃,臨界壓力為4.49MPa,在常壓下達(dá)到-162℃即可液化。采用深度冷凍的方法,將天然氣冷卻至-162℃,在常壓、低溫下儲(chǔ)存,儲(chǔ)存容積約為氣態(tài)的1/600。

由于液化天然氣具有可燃性和超低溫儲(chǔ)存的特性,因此對(duì)儲(chǔ)存設(shè)施(儲(chǔ)罐)有很高的要求。液化天然氣儲(chǔ)罐可分為地面儲(chǔ)罐和地下儲(chǔ)罐。迄今應(yīng)用廣泛的是地面圓筒形雙層壁儲(chǔ)罐。地下儲(chǔ)罐的投資比較大,僅用在人口較密集的地區(qū),因?yàn)樗幱诘叵?,?chǔ)存液體不易溢出,從而可避免惡性事故的發(fā)生。

1.地面儲(chǔ)罐

地面圓筒形雙層壁儲(chǔ)罐由內(nèi)罐、隔熱層和外罐構(gòu)成。

1)內(nèi)罐

內(nèi)罐是用薄低溫鋼板制成的內(nèi)容器,由錨固鋼帶穿過底部隔熱層進(jìn)行固定。用作內(nèi)罐的材料必須具有在低溫條件下不脆化的特性,并具有足夠的韌性與良好的加工性能。罐內(nèi)溫度不同,對(duì)內(nèi)罐材料的要求也不同,儲(chǔ)存液化石油氣的常用低碳鋼或低合金鋼制作;儲(chǔ)存液化天然氣的常用含9%鎳的不銹鋼制作。

2)隔熱層

低溫儲(chǔ)液注入罐內(nèi)后,內(nèi)罐壁就會(huì)冷縮;反之儲(chǔ)液完全被排出后,罐內(nèi)溫度將逐步上升,內(nèi)罐壁隨之伸脹。填充在內(nèi)外罐中間的粉末狀隔熱材料,由于內(nèi)罐壁的反復(fù)脹縮變得嚴(yán)實(shí)。因此在靠近內(nèi)罐處必須敷設(shè)一層伸縮性強(qiáng)的隔熱層。此隔熱層的厚度應(yīng)與內(nèi)罐壁的脹縮相適應(yīng),并在內(nèi)罐壁脹縮時(shí)起緩沖作用,保證儲(chǔ)罐安全運(yùn)行。

隔熱層要求導(dǎo)熱系數(shù)小,而且具有足夠的強(qiáng)度。能滿足這些條件的材料有硬質(zhì)泡沫氨基甲酸乙酯、泡沫玻璃、珍珠巖以及硬質(zhì)泡沫酚醛樹脂等。為了提高隔熱材料的隔熱性能和經(jīng)濟(jì)性,可采用由粉末狀、纖維狀、板狀等隔熱材料混合使用的隔熱法。隔熱層厚度較厚,通常在1m以上。

3)外罐

外罐就是能承受各種負(fù)荷的外殼,它必須具有足夠的強(qiáng)度。地面儲(chǔ)罐的外罐根據(jù)所用材料不同,可以分為鋼制壁、鋼筋混凝土壁和預(yù)應(yīng)力混凝土壁。

(1)鋼制壁。

外罐因不與低溫液體接觸,鋼制壁外罐一般用碳鋼制造。

液化石油氣和液化天然氣的地面低溫儲(chǔ)罐與一般常溫儲(chǔ)罐不同,必須考慮罐底下的地面因土壤凍結(jié)膨脹而鼓起,使儲(chǔ)罐有損壞的危險(xiǎn),所以必須采取措施,防止地面土壤凍結(jié)。一般可以將地面儲(chǔ)罐分為落地式和高架式兩種。地面儲(chǔ)罐底部防凍措施如圖6-12所示。

圖6-12 地面儲(chǔ)罐底部防凍措施

1—柱;2—防液堤;3—加熱管

①落地式儲(chǔ)罐的底部用珍珠巖混凝土隔熱,在預(yù)埋的管道中通入熱風(fēng)或熱水,或在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)設(shè)電加熱器,以防土壤凍結(jié)。

②高架式儲(chǔ)罐是用立柱支撐罐體底盤,使其與地面分開,保持儲(chǔ)罐與地面之間空氣暢通,防止液化石油氣或液化天然氣吸收地面熱量,以避免土壤凍結(jié)。

(2)鋼筋混凝土壁和預(yù)應(yīng)力混凝土壁。

這兩種外壁具有如下優(yōu)點(diǎn):

①鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土是很好的低溫材料,即使內(nèi)罐受損,低溫儲(chǔ)液與預(yù)應(yīng)力混凝土壁接觸也不會(huì)損壞外壁。

②耐久性好,不受地下水腐蝕,不變脆。

③具有很好的水密性和液密性,并且具有較好的抗震性能。

2.地下儲(chǔ)罐

地下儲(chǔ)罐除罐頂外,儲(chǔ)罐的大部分(最高液面)在地面以下,罐體坐落在開挖的不透水穩(wěn)定地層之上。地下儲(chǔ)罐主要采用鋼筋混凝土外罐,為防止周圍土壤凍結(jié),在罐底和罐壁處設(shè)置加熱器。有的在罐壁周圍留有1m厚的凍結(jié)土,稱為凍土壁,以提高土壤的強(qiáng)度和水密性。

天然氣液化后的常壓低溫儲(chǔ)存比較安全,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣,適于調(diào)節(jié)各種情況(月、日、時(shí))的供氣與用氣之間的不平衡。用氣高峰時(shí),將液化天然氣再氣化,即可供氣。

天然氣的液化和再氣化都要消耗一定的能量,只有儲(chǔ)存量較大時(shí),經(jīng)濟(jì)上才合算。目前,最大的液化天然氣地面儲(chǔ)罐和地下儲(chǔ)罐的容量已達(dá)140000m3。液化天然氣儲(chǔ)罐的冷損,會(huì)造成部分液化天然氣的蒸發(fā),冷損造成的儲(chǔ)罐蒸發(fā)量一般為儲(chǔ)罐容量的0.04%~0.2%(每日),小型儲(chǔ)罐可高達(dá)1%。蒸發(fā)的天然氣通常經(jīng)再液化后返回儲(chǔ)罐。

二、天然氣的固態(tài)儲(chǔ)存

天然氣固態(tài)儲(chǔ)存就是將天然氣,主要是甲烷,在一定溫度、壓力條件下,轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的水合物,儲(chǔ)存于鋼制儲(chǔ)罐中。

壓力越高,溫度越低,甲烷越易形成水合物。當(dāng)甲烷內(nèi)混有少量重?zé)N時(shí),形成水合物的壓力將顯著下降。例如,2℃時(shí),甲烷形成水合物的壓力為3.04MPa,而摻有1%異丁烷后,壓力將降為1.32MPa。

甲烷形成水合物后,體積只有原來的1/160。每1kg的水合物(CH4·6H2O)中,含甲烷0.128kg,水0.872kg。即使考慮到水合物不能夠完全充滿儲(chǔ)罐,也可認(rèn)為甲烷水合物的所占體積僅為氣態(tài)的百分之一,通常天然氣水合物在-40~-45℃,稍高于大氣壓下儲(chǔ)存于罐內(nèi)。

綜上所述,天然氣固態(tài)儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的,設(shè)備也不復(fù)雜,但由于再氣化和脫水等工藝上的原因,使這種方法目前還處于研究階段,尚未實(shí)際應(yīng)用。

三、長(zhǎng)輸管道末段儲(chǔ)氣

利用長(zhǎng)輸管道末段起點(diǎn)、終點(diǎn)的壓力變化,從而改變管道中的存氣量,達(dá)到儲(chǔ)氣的目的。用氣低峰時(shí),多余氣體存入管道中,起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力提高。用氣高峰時(shí),不足的氣體由管道中積存的氣體彌補(bǔ),起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力降低。