文档介绍：天然气管道输送及操作技术

本课程的主要内容:

第一章概述Introduction
§ 天然气在国民经济中的重要性
一、什么是天然气?
所谓的天然气一般是指自然生成、在一定压力下蕴藏于地下岩层孔隙或裂缝中、多组分、以烷烃为主的混合气体,从广义上讲,天然气可以说是气态的石油。
二、天然气的用途
天然气是清洁、高效、方便的能源,天然气的热值较高,每立方米平均为33MJ(,~),不含灰分,容易完全燃烧,不污染环境,运输方便。它的使用在世界经济发展和提高环境质量中起着重要作用。天然气近年其年产量增长速度高于石油与煤,在能源消费结构中的比例达 %(我国2~3%)。目前世界天然气为仅次于石油和煤炭的世界第三大能源,据预测,21 世纪天然气在能源消费结构组成中的比例将超过石油,成为世界第-能源。
其主要用途为:
1、城镇居民、公共建筑和商业部门,约占总用
%;天然气与其他燃料相比,具有使用方便、经济、热值高、污染少等优点,是一种在技术上已经得到证实的优质清洁燃料。天然气代替其他燃料,可以减少一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO)及烃类等的排放,有利于环境保护;
2、工业部门,约占37%,主要用作生产化工产
品和工业燃料的基本原料。天然气的主要组分是甲烷,此外还含有乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以卜烃类,是重要的基本有机化工原料。以天然气为原料,可以生产出合成氨、甲醇低碳含氧化合物、合成液体燃料等种类繁多的化工产品。至今全世界已有 10 %的天然气用于制取化工产品,年产量已达到 16 亿吨;
3、发电厂,约占 19%以上。特别是采用天然气联合循环发电技术后,投资费用仅为煤炭和核发电厂 2 / 3 左右,对空气和水的污染也少,因而使得以天然气为燃料的发电厂更加具有竞争力;
4、运输部门所占比例不足 1%。天然气的一些特性使它有可能成为一种很有吸引力的汽油替代燃料。它的价格和汽车废气排放指标都低于汽油。
天然气的应用将会显著扩大,21世纪将逐步取代石油,并在世界能源消费结构中占据主导地位。世界能源消费结构趋势如下图所示。
天然气市场发展情况
100%
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20%
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60%
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1800
1950
2100
比
例
年份
世界能源消费结构趋势
2003年全球十大天然气消费国一览表(单位:亿立方米):
中国天然气资源分布情况
三、天然气的来源
天然气可以从油田气和气田气获得。
①油田气又称为油田伴生气,它是与石油伴生的天然气,伴随着石油的开采而采出。一般利用井上的油气分离器将石油与伴生气分离,然后采用吸收法或其它方法将气体中的碳氢化合物进一步分离,提取的C3、C4成分作为液化石油气销售,C1、C2成分作为天然气使用或管道外输。
②气田气是采自气田气井的天然气,通常这种气体的甲烷含量较高,可以达到85~97%,C3~C5只有2~5%,可以采用压缩法、吸收法、吸附法或低温分离法将C3、C4等重烃分离出来,制取液化石油气,其余纯净的天然气通过管道外输销售。
③炼厂气。从天然气的主要成分甲烷来说,%为甲烷,%,热裂化气35%,%为甲烷。当然这些气体不能划在天然气的范围,量也不大,但其用途是一样的。
§ 天然气储运系统概述
一、天然气输送方式

优点:输送量大、技术成熟可靠;缺点:建设与输送成本较高,适应灵活性较差。
现代管输技术成熟,约75%天然气通过管道输送。
长距离输气管道发展趋势:1)平均运距增大。最长单根输气管道是俄罗斯亚马尔管道(4451km);2)最大口径可达1420mm; 3)高压力,最高压力为12MPa,海底21MPa;4)自动化遥控,采用SCADA对管网实施集散控制;5)形成大型供气系统;6向极地海洋延伸。
2. 液化天然气(LNG) liquefied natural gas
制备:液态储运即液化天然气(LNG)储运方式,利用经过净化天然气的压力经膨胀机制冷使其液化(若压力过低,需加压),制冷温度-80~-90℃,在LNG装置中使用液氮补充冷却,将其降至-163℃成为液化天然气,实现液态输送。
关键技术:预处理、液化及储存、液化天然气的气化、冷量回收及安全技术等。
LNG链:开采、液化、LNG运输、LNG接收与气化、外输管线、最终用户组成。
优势:1体积缩小