1、第十章燃气的储存 10 1储气设施的功能及分类 10 2低压储气罐 10 3高压储气罐 10 4燃气储配站 10 5天然气的液化及液态储存 10 6天然气的地下储存 10 7长输管线末端储气 10 1储气设施的功能及分类 一 储气设施的功能 二 储气设施的分类 一 储气设施的功能 解决燃气生产与使用不平衡的矛盾 当发生意外事故 如停电 设备暂时故障等 保证有一定的供气量 混合不同组分的燃气 使燃气性质 成分 热值 燃烧特性等 均匀 对间歇循环制气设备起缓冲 调节 稳压作用 回收高炉煤气及其他可燃 可用废气 工业炉窑中压燃烧 来气压力低 需经压缩机加压时 压缩机进口则需设置储气罐稳压及保持一定的
2、安全储存量 二 储气设施的分类 10 2低压储气罐 一 低压湿式罐 二 低压干式罐 低压储气罐是一种压力基本稳定 储气容积在一定限度内可以变化的低压储气设备 是我国城镇燃气 石油化工 冶金等行业广泛使用的储气设施 低压储气罐有干式罐和湿式罐两大类 一 低压湿式罐 低压湿式罐是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 直立导轨升降式储气罐 螺旋罐 图10 1直立罐简图1 燃气进口 2 燃气出口 3 水槽 4 塔节 5 钟罩 6 导轮 7 导向装置 8 水封 图10 2螺旋罐示意图1 进气管 2 水槽 3 塔节 4 钟罩 5 导轨 6 平台 7
3、 顶板 8 定架 低压湿式罐存在的主要问题及应用 在北方采暖地区冬季要采取防冻措施 因此管理较复杂 维护费用较高 由于塔节经常浸入 升出水槽水面 因此必须定期进行涂漆防腐 直立罐耗用金属较多 尤其是在大容量时更为显著 容积越大 干式罐越经济 主要用于低压人工燃气 也可用于人工燃气替换为天然气 二 低压干式罐 结构 干式储气罐主要由外筒 沿外筒上下运动的活塞 底板及顶板组成 分类 根据密封方法不同 目前实际采用的有下列三种罐型 阿曼阿恩 MAN 型 可隆 KLONNE 型 威金斯 WIGGINS 型 问题 干式储气罐的最大问题是密封问题 也就是如何防止在固定的外筒与上下活动的活塞之间产生漏气 由
4、于其密封过于复杂 现在我国基本不再投建 10 3高压储气罐 二 高压罐与低压罐的区别 一 工作原理 三 储罐的构造 四 各种储气罐的优缺点 五 高压储气罐储气量的计算 六 罐体的壁厚计算 一 工作原理 罐的几何容积固定不变 靠改变其中燃气的压力来储存燃气的 故称定容储罐 二 高压罐与低压罐的区别 三 储罐的构造 图10 7圆筒形罐1 筒体 2 封头 3 鞍式支座 图10 8球形高压罐 四 各种储气罐的优缺点 各种储气罐有其特点 其优缺点比较见表10 4 P183 五 高压储气罐储气量的计算 球形储气罐的有效储气量 圆筒形储气罐有效储气量 封头为长短轴比值为2的标准椭圆型 计算 六 罐体的壁厚计
5、算 圆筒形储气罐筒体壁厚计算公式 球形罐壁厚计算公式 10 4燃气储配站 一 储配站的功能 二 高压储配站 门站 三 低压储罐站 四 储配站工艺流程 一 储配站的功能 接受气源厂或长输管线来气 储存燃气 以调节燃气生产与使用的不平衡 控制输配系统供气压力 进行气量分配 测定燃气流量 检测燃气气质 对燃气加臭 二 高压储配站 门站 工作原理 当供气量处于低峰负荷时 由燃气高压干线来的燃气一部分经过一级调压进入高压球罐 另一部分经过二级调压进入城市 当供气量处于高峰负荷时 高压球罐和经过一级调压后的高压干管来气汇合经过二级调压送入城市 主要设备 1 清管球接收装置 2 净化装置 如过滤器 除尘器等
6、 3 计量装置 一般用孔板流量计 4 调压装置 一般用自力式调压器 带安全放散或安全切断的自控式调压器 5 测量仪表 温度计 压力计 6 安全自控装置 如超高 低压自动切断装置及安全放散装置 远程遥测 遥控装置 工艺流程 图10 10天然气高压储配站工艺流程 三 低压储罐站 工作原理 当城市采用低压气源 而且供气规模又不特别大时 燃气供应系统通常采用低压储气 与其相适应 需建设低压储配站 低压储配站的作用是在低峰时将多余的燃气储存起来 在高峰时 通过储配站的压缩机将燃气从低压储罐中抽出压送到中压管网中 保证正常供气 主要设备 储配站通常是由低压储气罐 压送机室 辅助间 变电室 配电室 控制室
7、水泵房 锅炉房 消防水池 冷却水循环水池及生活间 值班室 办公室 宿舍 食堂和浴室等 所组成 平面布置 图10 11低压储配站平面布置示意图1 低压储气罐 2 变电室 3 压缩机房 4 第二期工程备用地 5 维修车间 6 锅炉房 7 消防水泵房 8 消防水池 四 储配站工艺流程 1 高压储配站工艺流程 图10 12高压储存一级调压 中压或高压输送工艺流程1 进口过滤器 2 压缩机 3 冷却器 4 油气分离器 5 调压器 6 止回阀 7 计量器 8 高压储罐 图10 13高压储存二级调压 高压输送工艺流程1 过滤器 2 进口计量器 3 压缩机 4 冷却器 5 油气分离器 6 一级调压器 7 高压
8、储罐 8 二级调压器 9 止回阀 10 出口计量器 2 低压储配站工艺流程 图10 14低压储存 中压输送工艺流程1 低压储气罐 2 水封阀 3 压缩机 4 单向阀 5 出口流量计 图10 15低压储存 中低压分路输送工艺流程1 低压储气罐 2 水封阀 3 稳压器 4 压缩机 5 单向阀 6 流量计 7 阀门 10 5天然气的液化及液态储存 一 天然气液化目的 二 天然气的液化 三 天然气液化方法的特点比较 四 低温储罐的结构 五 液化天然气储存站的安全 一 天然气液化目的 节约运输费用调节供需经济有效生产氦气 二 天然气的液化 天然气的主要成分是甲烷 实验证明 当温度低到 163 时 在常压
9、下就可液化 天然气的液化属于深度冷冻 靠 段制冷显然达不到液化的目的 三种常用方法 阶式循环 或称串级循环 制冷混合式 或称多组分 制冷膨胀法制冷 图10 16阶式循环制冷流程1 冷凝器 2 丙烷制冷机 3 乙烯制冷机 4 甲烷制冷剂 5 节流阀 6 低温储罐 7 丙烷蒸发器 8 乙烯蒸发器 9 甲烷蒸发器 10 气液分离器 图10 17混合式制冷流程1 丙烷储罐 2 换热器 3 储罐 4 氮储槽 5 乙烯储罐 6 冷却器 7 制冷机 图10 18膨胀法制冷流程1 2 换热器 3 节流阀 4 储罐 5 压缩机 6 膨胀涡轮机 三 天然气液化方法的特点比较 四 低温储罐的结构 地面金属罐 图10
10、 19储罐底部的防冻措施 a 落地式 b 高架式1 加热管 2 防波堤 3 柱 预应力混凝土储罐 图10 20预应力混凝土地下储罐结构1 金属薄膜 2 隔热材料 3 沥青防水层 4 混凝土找平 5 底部垫层 6 钢筋混凝土 地下冻土储罐 地下冻土储罐是在地下挖掘的一定形状的掘坑 在坑的四周和坑底制造一定厚度的冻土层 这层冻土层作为储罐壁和绝热层 有时罐内侧还有一层混凝土壁 五 液化天然气储存站的安全 液化天然气储存站通常储存的天然气以数千万立方米计 其安全性是十分重要的 除了应正确选择储存站站址外 还必须有一系列的安全措施 10 6天然气的地下储存 利用枯竭油气田储气 最简易和安全可靠的地下储
11、气方式 利用盐矿层建造储气库含水多孔地层中的地下储库 地下储气方法是解决季节供用气量不平衡的有效方法 利用地下储气方式可以大量储存天然气 液化石油气和人工燃气 图10 22盐矿层储库工作流程1 压缩机 2 预热器 3 调压器 4 干燥器 5 储气井 图10 23多孔地层中地下储气库原理1 生产井 2 检查 控制 井 3 不透气覆盖层 4 水 10 7长输管线末端储气 一 管线末端储气含义和条件 二 储气能力的计算 一 管线末端储气含义和条件 长输管线最末一个加压站出口至管线终点 门站或配气站 的一段管道称为管线末端 在用气低峰时 多余的燃气储存在管线末端内 用气高峰时储存的燃气供向用户 这种供
12、需的不平衡 是由该管道所具有一定的储气能力予以平衡的 含义 末端管道储气应具有下列条件 1 在储存和补充供气不足的过程中 管道能容纳最后一个加压站稳定的输入量 2 管道末端起点最高工作压力P1max 不能高于加压站的最高出口压力 终点最低压力P2min 不能低于末端门站或配气站的最低允许入口压力 3 管道强度应能承受户P1max和P2max所确定的各点压力和平均压力 二 储气能力的计算 1 管道储气能力由下式计算 2 P1max P2max P1min P2min的确定 1 P1max的确定由管道水力计算得到起点压力 考虑必要的储气容积 即确定起点压力的增加量 由此可确定加压站出口压力 即P1max 可取选定的压缩机出口压力 2 P2max按下式计算 3 P1min按下式计算 4 P2min的确定管道终点最低压力按末端门站或配气站的最低允许入口压力确定 例题1 已知管道末端长度为100公里 起点最高工作压力为5MPa 绝压 终点要求最低压力2MPa 绝压 管径为DW529 10毫米 每昼夜输气量300万米3 燃气密度 0 0 7Kg m3 燃气相对密度S 0 54 摩阻系数 0 0119 压缩因子Z 0 93 输气温度T 278K 试求管道末端储气量
