第一篇:天然氣論文有關天然氣的論文
天然氣論文有關天然氣的論文
液化天然氣儲配站儲罐增壓器及卸車增壓器工藝技術改造
摘要 隨著人類生存環境污染問題的日益突出,調整能源結構、增加綠色能源(天然氣)的使用量是必然的選擇。目前世界正處于天然氣取代石油而成為首要能源的過渡時期。天然氣作為一種優質、高效、環保能源,在世界能源格局中取代石油而成為第一能源已為期不遠。本文對液化天然氣儲配站儲罐增壓器及卸車增壓器工藝技術改造進行了論述。
0 引言
隨著人類生存環境污染問題的日益突出,調整能源結構、增加綠色能源(天然氣)的使用量是必然的選擇。目前世界正處于天然氣取代石油而成為首要能源的過渡時期。天然氣作為一種優質、高效、環保能源,在世界能源格局中取代石油而成為第一能源已為期不遠。
秦皇島市燃氣總公司于2006年正式引進了先進的液化天然氣技術。2007年開始籌建液化天然氣(LNG)儲配站,建設內容為液化天然氣(LNG)儲罐區1 500m3、工藝裝置區、壓縮天然氣(CNG)卸氣柱和電子汽車衡等。主要工藝設備包括:10臺低溫儲罐、25臺各種氣化裝置、3臺卸車裝置、調壓裝置及各種運輸設備等。利用10臺低溫儲罐儲存零下196℃的液化天然氣,經氣化、調壓、加臭、計量后進入到輸配管網,向行政區內各類用戶供氣。
儲罐增壓器工藝技術改造
1.1 設計理論的初步形成
國內的LNG場站設計原引用于國外設計,其設計依據長期以來一直沿襲國外設計理念,基本沒有改變。
在我公司委托設計院設計的原圖紙中,每臺儲罐配備一臺儲罐增壓器。其設計意圖為:儲罐內儲存的零下196℃的低溫液化天然氣經儲罐增壓器升溫氣化,變成氣體后從儲罐上部回流至罐內,使罐體內部升壓,再將罐體內部的低溫液體從罐體底部壓出輸送至氣化裝置區(見儲罐增壓器原設計示意圖)。
由于液化天然氣工藝是輸送零下196℃的低溫液體流質,屬于高危行業,一對一設計最大的優點就是保證生產安全可靠的運行。
1.2 設計變更
經過多方考察研究,我發現一對一的設計并沒有增加系統工藝容量。每次系統工作,只能保證一臺儲罐和一臺儲罐增壓器進行流體輸送工作,多臺儲罐之間并不能實現并聯工作。一對一的布置明顯造成了設備冗余,資源浪費。
通過改動工藝管道的布置,利用一臺儲罐增壓器完全能夠滿足五臺儲罐生產使用(見儲罐增壓器流程技術變更圖)。
綜合上圖進行簡單描述:
在1#儲罐工作時,關閉其它儲罐進出口閥門。打開1#儲罐的2#閥門,儲罐內部低溫液體從罐體低溫流出,流入儲罐增壓器,經氣化后變成氣體經1號閥門回流至儲罐上部,使儲罐內部壓力升高,調節壓力后將低溫液體壓出流向氣化裝置區。
關閉1#和2#閥門,結束1#儲罐生產運行。打開3#和4#閥門,同樣可以實現2#儲罐的生產運行功能。其它儲罐生產運行原理相同。
通過工藝變更,使用一臺儲罐增壓器就可以實現同多個儲罐一對一方式的生產工藝需求。通過5#及6#閥門的開啟,還可以實現1#和2# 儲罐增壓器互為
壓器對應五臺儲罐的方案。
1.3 變更結果
此項設計變更直接減少了8臺儲罐增壓器,同時減少每臺增壓器應配備的低溫截止閥、低溫安全閥、低溫調壓閥、管線及附件等;簡化了工藝,節約了設備用地,用極少的資源將生產能力最大化,直接經濟效益達到150多萬元。
增壓器工藝技術改造
2.1 設計理論的初步形成
在原工藝設計中,由于考慮液化天然氣儲配站的氣源遠在內蒙古鄂爾多斯,運輸成本較高;儲配站建成后,只能作為基礎氣源站使用,并沒有考慮其它功能。
可是從遠期規劃考慮,長輸管線的引進是我市城市燃氣規劃的必然趨勢。秦皇島市有關部門、秦皇島市燃氣總公司在與中石油進行永清—唐山—秦皇島輸氣的立項建設工作,秦皇島市長輸管道天然氣引進工作預計在2010年左右實現。
那時液化天然氣儲配站將作為備用氣源站不僅可作調峰使用,其儲存的潔凈度極高的液化天然氣還可作為市場拓展產品,向周邊地區運輸供給,以得到更廣闊的應用。
2.2 設計變更
實現產品向周邊擴展,首先要將液化天然氣充裝入能儲存低溫液體的槽車內,運輸至周邊貿易。而場站的原設計中并沒有此項功能。工藝條件是否滿足
需求,配套設備是否滿足需求;場地條件是否滿足需求等都成為制約儲配站功能擴展的因素。
通過研究設計規范我發現,槽車的充裝原理與儲罐充裝原理相似。在相同的工作壓力、工作溫度等條件工藝條件下,不需要增加其它設備,只需要在卸車工藝區增加一個能連接槽車接口的充裝管路,利用0.4MPa的系統工作壓力,就可以充裝槽車。
為了實現充裝槽車的功能,在尊重原設計的基礎上,即要滿足安全要求,又要考慮投資成本。我考慮不再增加新管路,而是在原卸車主管道上增加并聯旁通管路,在兩條管路上分別增加一個低溫止回閥(單向閥)和一個低溫截止閥(見卸車增壓器主管道技術改造示意圖)。
工藝描述如下:卸車時,低溫截止閥關閉,實現卸車功能,并保證低溫液體無法倒流,確保安全生產。
充裝槽車時,打開低溫截止閥,通過升高儲罐壓力,將低溫液體反向充裝入槽車內部。
2.3 變更結果
此項工藝變動在全國同行業屬獨創技術,使秦皇島市燃氣總公司的液化天然氣儲配站功能實現結構化轉變,不僅成為華北地區規模最大的儲配站之一,也成為了華北地區最大的中轉站。截止到目前,我公司的液化天然氣經營可以輻射到河北省內及遼寧、山東、山西、河南等其它各地。
第二篇:液化天然氣論文
《液化天然氣供應技術課程設計》
題
目
液化天然氣運輸安全與發展
學生姓名
學號
專業年級
院
系
指導教師
2014 年 10月 31日
液化天然氣運輸安全與發展
摘要:天然氣是一種清潔優質能源,近年來,世界天然氣產量和消費量呈持續增長趨勢。從今后我國經濟和社會發展看,加快天然氣的開發利用,對改善能源結構,保護生態環境,提高人民生活質量,具有十分重要的戰略意義。具有建設投資小、建設周期短、見效快、受外部影響因素小等優點。作為優質的車用燃料,LNG具有辛烷值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染少、發動機壽命長、運行成本低等優點;與壓縮天然氣(CNG)相比,LNG則具有儲存效率高,續駛里程長,儲瓶壓力低、重量輕、數量小,建站不受供氣管網的限制等等諸多優點。
關鍵詞:液化天然氣,液化,運輸,安全,發展,應用
1液化天然氣的制取與輸送
LNG是液化天然氣的簡稱,常壓下將天然氣冷凍到-162℃左右,可使其變為液體即液化天然氣(LNG)。它是天然氣經過凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后,采用節流,膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。LNG的體積約為其氣態體積的l/620。天然氣的液化技術包括天然氣的預處理,天然氣的液化及貯存,液化天然氣的氣化及其冷量的回收以及安全技術等內容。LNG利用是一項投資巨大、上下游各環節聯系十分緊密的鏈狀系統工程,由天然氣開采、天然氣液化、LNG運輸、LNG接收與氣化、天然氣外輸管線、天然氣最終用戶等6個環節組成。由于天然氣液化后,體積縮小620倍,因此便于經濟可靠的運輸。用LNG船代替深海和地下長距離管道,可節省大量風險性管道投資,降低運輸成本。從輸氣經濟性推算,陸上管道氣在3000km左右運距最為經濟,超過3500km后,船運液化天然氣就占了優勢,具有比管道氣更好的經濟性。LNG對調劑世界天然氣供應起著巨大的作用,可以解決一個國家能源的短缺,使沒有氣源的國家和氣源衰竭的國家供氣得到保證,對有氣源的國家則可以起到調峰及補充的作用,不僅使天然氣來源多元化,而且有很大的經濟價值。
LNG作為城市氣化調峰之用比用地下儲氣庫有許多優點。例如:它選址不受地理位置、地質結構、距離遠近、容量大小等限制,而且占地少、造價低、工期短、維修方便。在沒有氣田、鹽穴水層的城市,難以建地下儲氣庫,而需要設置LNG調峰。這項技術在國外已比較成熟,如美國、英國和加拿大的部分地區采用LNG調峰。我國也正在引進這項技術。液化天然氣蘊藏著大量的低溫能量,在1個大氣壓下,到常溫氣態大約可放出879KJ/kg的能量,利用其冷能可以進行冷能發電、空氣分離、超低溫冷庫、制造干冰、冷凍食品等。由于LNG工廠在預處理時已脫除了氣體的雜質,因此LNG作為燃料燃燒時所排放的煙氣中 S02及NOx含量很少。因此被稱為清潔能源,廣泛用于發電、城市民用燃氣及工業燃氣,減少了大氣污染,有利于經濟與環境的協調發展。
2液化天然氣的應用
2.1液化天然氣冷能的利用
LNG的用途很廣。可用于民用負荷調峰、發電、工業用戶和商業用戶。LNG的關鍵技術在于深度冷凍液化,其儲罐和專用運輸巨輪就象超級低溫冰箱,這些過程都要消耗巨大的能源,但按能量守恒規律,此冷能在釋砹時側利用,以l畢低成本。利用LNG冷能主要是依據LNG與周圍環境之間存在的溫度和壓力差,通過LNG變化到與外界平衡時,回收儲存在LNG中的能量。
利用LNG冷能的過程可分為兩類:直接利用和間接利用。前者包括:發電、空氣液化分離、冷凍倉庫、制造液化二氧化碳、海水淡化、空調和低溫養殖、栽培等。后者包括:低溫破碎、水和污染物處理及冷凍食品等。目前對液化天然氣冷能的利用工程取得了許多成果。2.2液化天然氣應用于汽車
天然氣作為能源,由于它對大氣污染少而被稱為清潔燃料,更是汽車的優質代用燃料。近年來,它已被世界許多國家重視和推廣。按照天然氣的儲存方式不同,天然氣汽車大致分為CNGV(壓縮天然氣汽車)、LNGV(液化天然氣汽車)、和ANGV(吸附天然氣汽車)。
目前我國對天然氣汽車的發展也非常重視。到1999年。全國已改裝各種CNG汽車l萬多輛,建設加氣站70多座。ANGV正處在研制階段。我國 LNGV的應用仍是一項空白。用LNG作為汽車燃料特別值得推廣。與傳統的石油類燃料相比,LNG具有明顯的優點,汽車續駛里程長,LNG相對于 CNG和LPG具有儲存能量大、壓力低、噪聲低、更清潔等優勢,利用LNG冷量取代汽車空調,不破壞生態,良好的使用性能(抗爆、穩定性強、燃燒熱值高、燃點值寬)和相對便宜。俄羅斯在將 LNG用于汽車運輸、鐵路運輸、水上運輸和空中運輸方面積累了許多經驗。
發動機運行時,LNG儲液罐內的天然氣液態與氣態并存,正常工作壓力不低于0.2MPa。當罐內壓力低于0.2MPa時,壓力控制閥開啟,自增壓器工作。將一部分氣態天然氣充人儲液罐,而使罐內壓力升高到工作壓力。可以通過調節壓力控制閥來改變自增壓器的工作點。發動機處于停機狀態時,隨熱量的不斷吸人。LNG會不斷氣化。當LNG儲液罐中的壓力高于0.6MPa時,安全閥打開,迅速放出部分氣態天然氣,保證LNC儲液罐不被損壞。另外,在LNG儲存系統設有液位計和壓力指示裝置。車用液化天然氣的儲存溫度范圍為-130℃~160℃,其儲存壓力低于0.6MPa。使用時,從罐內流出的液化天然氣經過氣化器吸收發動機冷卻水或廢氣熱量而氣化,并使其溫度升高,然后通過兩級減壓器減壓,由管路送到混合器與空氣混合進入發動機。LNG的氣化需要吸收較多熱量。要求氣化器具有良好的換熱性能,并能供給足夠的熱量。
3液化天然氣的運輸方式及安全
3.1.1LNG運輸船
為了液化天然氣海上運輸安全,LNG運輸船的安全措施必須十分嚴格。以使用很多的MOSS球罐LNG船為例,主要的安全措施如下:
(1)球罐特制。由于罐內儲存超低溫液體會引起內部收縮,在結構上考慮避免收縮時的壓力,設置儲罐的支撐固定裝置;為防止儲罐超壓或負壓,專門裝設安全閥;儲罐開口暴露設置在甲板上。
(2)加強隔熱。隔熱的目的一是防止船體結構過冷;二是防止向儲罐內漏入熱量。LNG儲槽的隔熱結構由內部核心隔熱部分和外層覆壁組成。針對不同的儲槽日蒸發率要求,內層核心隔熱層的厚度和材料也不同,LNG儲槽的隔熱板采用多層結構,由數層泡沫板組合而成。所采用的有機材料泡沫板需要滿足低可燃性、良好的絕熱性和對LNG的不溶性。在MOSS型船的球形儲罐中,沿艙裙結構的漏熱通常要占儲罐總漏熱量的30%,采用一塊不銹鋼板插在鋁和鋼質裙之間形成熱阻,可明顯減少漏熱,日蒸發率從通常的0.2%降到0.1%。
(3)BOG處理。LNG儲槽的隔熱結構并不能完全防止LNG的蒸發,每天仍會有0.15~0.3%的蒸發量。這些蒸發氣體(BOG)可以用作LNG船發動機燃料和其他加熱設備的燃料。為了船舶的安全經濟運行,采用再液化裝置可以控制低溫液體的壓力和溫度。為保證儲存安全,也可以減小儲槽保溫層厚度,降低船舶造價,增加運量。
(4)采用二次阻擋層。在球罐泄漏時,把已泄漏的LNG保留一定時間,使船體構件不要降低到它的允許溫度以下。以避免船體發生損壞或著火爆炸的重大事故。
(5)采用雙層殼體。在船舶的外殼體和儲槽間形成保護空間,從而減小了槽船因碰撞導致儲槽意外破裂的危險性。
(6)為了安全,設置各種計量、測量和報警設施。3.1.2
船舶裝卸安全
LNG船舶運輸安全,除了LNG船舶安全外,船舶裝卸安全也是重要方面。為此,在卸載設施、儲罐和其他相關部位上必須采用相應的安全措施。
(1)卸載設施。在卸料臂上安裝緊急關閉(ESD)閥和卸料臂緊急脫離系統(ERS);LNG裝船泵安裝緊急關閉裝置。
(2)儲罐。為防止裝滿系統,將裝船泵和儲罐灌注管路上的ESD閥隔開;斷開裝置可人工或自動操作;使用液位報警器;防止超壓或負壓,采用導向操縱安全閥和自壓安全閥。
(3)其他措施。LNG碼頭和靠近卸料臂處、蒸發器、LNG泵等位置設置低溫探測器;在LNG建筑物內、管線法蘭、卸料臂及蒸發器旁設置氣體探測器;在LNG建筑物內、儲罐頂蓋上、碼頭及工藝區設置火警探測器。3.2車運安全 3.2.1LNG汽車槽車 LNG槽車的安全主要是防止超壓和消除燃燒的可能性(禁火、禁油、消除靜電)。
防止超壓:防止槽車超壓的手段主要是設置安全閥和爆破片等超壓泄放裝置。根據低溫領域的運行經驗,在儲罐上必須有兩套安全閥在線安裝的雙路系統,并設一個轉換,當其中一路安全閻需要更換或檢修時,可以轉換到另一路上,維持至少一套安全閥系統在線使用。在低溫系統中,安全閥由于凍結而不能及時開啟所造成的危險應該引起重視。安全閥凍結大多是由于閥門內漏,低溫介質不斷通過閥體而造成的。一般通過目視檢查安全閥是否結冰或結霜來判斷。發現問題必須及時更換。為了運輸安全,槽車上除了設置安全閥和爆破片外,還可以設置公路運輸泄放閥。在槽車的氣相管路上設置一個降壓調節閥,作為第一道安全保護,該閥的泄放壓力遠低于罐體的最高工作壓力和安全閥起跳壓力。它僅在槽車運行時與氣相空間相通;而在罐車裝載時,用截止閥隔離降壓調節閥使其不起作用。
泵送LNG槽車上工作壓力低,設置公路運輸泄放閥的作用是:(1)罐內壓力低,降低了由靜壓引起的內筒壓力,有利于罐體的安全保護;
(2)如果罐內壓力升高,降壓調節閥先緩慢開啟以降低壓力,防止因安全閥起跳壓力低而造成LNG的突然大流量泄放,既提高了安全性,又防止了LNG的外泄;
(3)罐體的液相管、氣相管出口處應設置緊急切斷閥,該閥一般為氣動的球閥或截止閥,通氣開啟,放氣截止,閥上的汽缸設置易熔塞,易熔塞為伍德合金,其熔融溫度為(70±5)℃。當外界起火燃燒溫度達到70℃時,易熔塞熔化,在內部氣壓(0.1MPa)作用下,將熔化了的伍德合金吹出并泄壓。泄壓后的緊急切斷閥在彈簧作用下迅速關閉,達到截斷裝卸車作業的目的。
防止著火:為了防止著火,消除LNG槽車周圍的燃燒條件也是十分重要的。
(1)置換充分
LNG儲槽使用前必須用氮氣對內筒和管路進行吹掃置換,直至含氧量小于2.0%為止,然后再用產品氣進行置換至純度符合要求。
(2)靜電接地 LNG槽車必須配備導靜電接地裝置,以消除裝置靜電;另外,在車的前后左右兩側均配有4只滅火機,以備有火災險情時應急使用。
(3)阻火器
安全閥和放空閥的出口匯集總管上應安裝阻火器。阻火器內裝耐高溫陶瓷環,當放空口處出現著火時,防止火焰回火,起到阻隔火焰作用,保護設備安全。3.2.2汽車裝卸安全
LNG公路運輸安全,除了LNG槽車安全外,汽車裝卸安全也是重要方面。為此,在裝卸設施、儲罐和其他相關部位上必須采用相應的安全措施。
(1)裝卸設施。在裝卸臂上安裝緊急關閉(ESD)閥;LNG裝車泵安裝緊急關閉裝置。
(2)儲罐。為防止裝滿系統,將裝車泵和儲罐灌注管路上的ESD閥隔開;斷開裝置可人工或自動操作;使用液位報警器;防止超壓或負壓,采用導向操縱安全閥和自壓安全閥。
(3)其他。LNG裝卸車場、蒸發器、LNG泵等處設置低溫探測器;在LNG建筑物內、管線法蘭、裝卸臂及蒸發器旁設置氣體探測器;在LNG建筑物內、儲罐頂蓋上、裝卸車場及工藝區設置火警探測器。
4結束語
為了滿足國民經濟的需要和環境保護的要求,開發和安全運輸液化天然氣,最大程度地有效利用天然氣這一資源,天然氣液化與儲運技術及液化天然氣的應用,給我國天然氣工業的發展和天然氣的應用打下堅實的基礎和必要的前提。
參考文獻
[1]顧安忠等.液化天然氣技術.北京:機械工業出版社,2004 [2]徐孝先等.液化天然氣的運輸方式及其特點.油氣儲運,Vok 25第25卷2006.3 [3]顧安忠,液化天然氣技術,機械工業出版社,2011-5-1 [4]《蘭州理工大學學報》,天然氣液化技術研究,2004-06期 [5]李博洋,天然氣儲存及及應用技術論文,2009-01期
第三篇:關于天然氣的報告論文
天然氣
【摘要】本論文分為五部分詳細的介紹了天然氣相關內容,其中包括天然氣的種類、成分、性質等基本情況,還包括天然氣的安全運輸與儲存。通過本文的介紹,我們可以清楚的了解到天然氣的安全運輸和儲存。
【關鍵詞】天然氣 性質 儲存
天然氣,是一種主要由甲烷組成的氣態化石燃料。它主要存在于油田和天然氣田,也有少量出于煤層。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產生,相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優勢。
天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體,包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣體。天然氣主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中,也有少量出于煤層。天然氣又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。伴隨原油共生,與原油同時被采出的油田氣叫伴生氣;非伴生氣包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種,在地層中都以氣態存在。凝析氣田天然氣從地層流出井口后,隨著壓力和溫度的下降,分離為氣液兩相,氣相是凝析氣田天然氣,液相是凝析液,叫凝析油。
與煤炭、石油等能源相比,天然氣在燃燒過程中產生的能影響人類呼吸系統健康的物質極少,產生的二氧化碳僅為煤的40%左右,產生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產生,具有使用安全、熱值高、潔凈等優勢。但是,對于溫室效應,天然氣跟煤炭、石油一樣會產生二氧化碳。因此,不能把天然氣當做新能源。
1.天然氣的概況
1.1天然氣的種類
天然氣應用包括以下幾個方面。
(1)民用燃料。天然氣價格低廉、熱值高、安全性能、環境性能好,是民用燃氣的首選燃料。
(2)工業燃料。以天然氣代替煤,用于工廠采暖,生產用鍋爐以及熱電廠燃氣輪機鍋爐。
(3)工藝生產。如烤漆生產線,煙葉烘干、瀝青加熱保溫等。
(4)化工原料。如以天然氣中甲烷為原料生產氰化鈉,黃血鹽鉀,赤血鹽
鉀等。
(5)壓縮天然氣汽車。用以解決汽車尾氣污染問題。
1.2天然氣的成分
天然氣的主要成分是甲烷(CH4),甲烷是最短和最輕的烴分子.它也可能會含有一些較重的烴分子,例如乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10),還有一些不定量的含有氣體的硫磺,參見天然氣冷凝物。
有機硫化物和硫化氫(H2S)是常見的雜質,在大多數利用天然氣的情況下都必須預先除去.含硫雜質多的天然氣用英文的專業術語形容為“sour(酸的)”。
盡管天然氣是無色無味的,然而在送到最終用戶之前,還要用硫醇來給天然氣添加氣味,以助于泄漏檢測.天然氣不像一氧化碳那樣具有毒性,它本質上是對人體無害的.不過如果天然氣處于高濃度的狀態,并使空氣中的氧氣不足以維持生命的話,還是會致人死亡的,畢竟天然氣不能用于人類呼吸。
作為燃料,天然氣也會因發生爆炸而造成傷亡.雖然天然氣比空氣輕而容易發散,但是當天然氣在房屋或帳篷等封閉環境里聚集的情況下,達到一定的比例時,就會觸發威力巨大的爆炸。爆炸可能會夷平整座房屋,甚至殃及鄰近的建筑。甲烷在空氣中的爆炸極限下限為5%,上限為15%。
天然氣車輛發動機中要利用的壓縮天然氣的爆炸,由于氣體揮發的性質,在自發的條件下基本是不具備的,所以需要使用外力將天然氣濃度維持在5%到15%之間以觸發爆炸。
2.天然氣的性質
天然氣的主要成分是甲烷,化學式為CH?,甲烷是一種無色無味的氣體,密度為0.717g/L,極難溶于水,通常情況下,甲烷比較穩定,在特定條件下,可與某些物質發生反應,甲烷在空氣里燃燒生成二氧化碳和水,發出淡藍色的明亮火焰,甲烷不能是高猛酸堿和溴水褪色。
(1)天然氣是一種易燃易爆氣體,和空氣混合后,溫度只要達到550℃就燃燒。在空氣中,天然氣的濃度只要達到5-15%就會爆炸。
(2)天然氣無色,比空氣輕,不溶于水。一立方米氣田天然氣的重量只有同體積空氣的55%左右,一立方米油田伴生氣的重量,只有同體積空氣的75%左右。
(3)天然氣的主要成分是甲烷,本身無毒,但如果含較多硫化氫,則對人有毒害作用。如果天然氣燃燒不完全,也會產生一氧化碳等有毒氣體。
(4)天然氣的熱值較高,一立方米天然氣燃燒后發出的熱量是同體積的人工煤氣(如焦爐煤氣)的兩倍多,即35.6-41.9兆焦/立方米(約合8500-10000千卡/立方米)。
(5)天然氣可液化,液化后其體積將縮小為氣態的六百分之一。每立方米天然氣完全燃燒需要大約十立方米空氣助燃。
(6)一般油田伴生氣略帶汽油味,含有硫化氫的天然氣略帶臭雞蛋味。天然氣的主要成分是甲烷,甲烷本身是無毒的,但空氣中的甲烷含量達到10%以上時,人就會因氧氣不足而呼吸困難,眩暈虛弱而失去知覺、昏迷甚至死亡。
天然氣中如含有一定量的硫化氫時,也具有毒性。硫化氫是一種具有強烈臭雞蛋味的無色氣味,當空氣中的硫化氫濃度達到0.31毫克/升時,人的眼、口、鼻就會受到強烈的刺激而造成流淚、怕光、頭痛、嘔吐;當空氣中的硫化氫含量達到1.54毫克/升時,人就會死亡。因此,國家規定:對供應城市民用的天然氣,每立方米中硫化氫含量要控制在20毫克以下。
3.天然氣的運輸
液化天然氣車船運輸過程的安全主要有兩方面:一方面是液化天然氣車船儲槽的儲存安全,一方面是液化天然氣運輸過程的安全,包括車船行駛、LNG裝卸等。
3.1船運安全
3.1.1LNG運輸船
為了液化天然氣海上運輸安全,LNG運輸船的安全措施必須十分嚴格。以使用很多的MOSS球罐LNG船為例,主要的安全措施如下:
(1)球罐特制。由于罐內儲存超低溫液體會引起內部收縮,在結構上考慮避免收縮時的壓力,設置儲罐的支撐固定裝置;為防止儲罐超壓或負壓,專門裝設安全閥;儲罐開口暴露設置在甲板上。
(2)加強隔熱。隔熱的目的一是防止船體結構過冷;二是防止向儲罐內漏入熱量。LNG儲槽的隔熱結構由內部核心隔熱部分和外層覆壁組成。
針對不同的儲槽日蒸發率要求,內層核心隔熱層的厚度和材料也不同,LNG儲槽的隔熱板采用多層結構,由數層泡沫板組合而成。所采用的有機材料泡沫板需要滿足低可燃性、良好的絕熱性和對LNG的不溶性。在MOSS型船的球形儲罐中,沿艙裙結構的漏熱通常要占儲罐總漏熱量的30%,采用一塊不銹鋼板插在鋁和鋼質裙之間形成熱阻,可明顯減少漏熱,日蒸發率從通常的0.2%降到0.1%。
(3)BOG處理。LNG儲槽的隔熱結構并不能完全防止LNG的蒸發,每天仍會有0.15~0.3%的蒸發量。這些蒸發氣體(BOG)可以用作LNG船發動機燃料和其他加熱設備的燃料。為了船舶的安全經濟運行,采用再液化裝置可以控制低溫液體的壓力和溫度。為保證儲存安全,也可以減小儲槽保溫層厚度,降低船舶造價,增加運量。
(4)采用二次阻擋層。在球罐泄漏時,把已泄漏的LNG保留一定時間,使船體構件不要降低到它的允許溫度以下。以避免船體發生損壞或著火爆炸的重大事故。
(5)采用雙層殼體。在船舶的外殼體和儲槽間形成保護空間,從而減小了槽船因碰撞導致儲槽意外破裂的危險性。
(6)為了安全,設置各種計量、測量和報警設施。
3.1.2船舶裝卸
LNG船舶運輸安全,除了LNG船舶安全外,船舶裝卸安全也是重要方面。為此,在卸載設施、儲罐和其他相關部位上必須采用相應的安全措施。
(1)卸載設施。在卸料臂上安裝緊急關閉(ESD)閥和卸料臂緊急脫離系統(ERS);LNG裝船泵安裝緊急關閉裝置。
(2)儲罐。為防止裝滿系統,將裝船泵和儲罐灌注管路上的ESD閥隔開;斷開裝置可人工或自動操作;使用液位報警器;防止超壓或負壓,采用導向操縱安全閥和自壓安全閥。
(3)其他措施。LNG碼頭和靠近卸料臂處、蒸發器、LNG泵等位置設置低溫探測器;在LNG建筑物內、管線法蘭、卸料臂及蒸發器旁設置氣體探測器;在LNG建筑物內、儲罐頂蓋上、碼頭及工藝區設置火警探測器。
3.2車運安全
3.2.1LNG汽車槽車
LNG槽車的安全主要是防止超壓和消除燃燒的可能性(禁火、禁油、消除靜電)。
(1)防止超壓。防止槽車超壓的手段主要是設置安全閥和爆破片等超壓泄放裝置。根據低溫領域的運行經驗,在儲罐上必須有兩套安全閥在線安裝的雙路系統,并設一個轉換,當其中一路安全閻需要更換或檢修時,可以轉換到另一路上,維持至少一套安全閥系統在線使用。在低溫系統中,安全閥由于凍結而不能及時開啟所造成的危險應該引起重視。安全閥凍結大多是由于閥門內漏,低溫介質不斷通過閥體而造成的。一般通過目視檢查安全閥是否結冰或結霜來判斷。發現問題必須及時更換。
為了運輸安全,槽車上除了設置安全閥和爆破片外,還可以設置公路運輸泄放閥。在槽車的氣相管路上設置一個降壓調節閥,作為第一道安全保護,該閥的泄放壓力遠低于罐體的最高工作壓力和安全閥起跳壓力。它僅在槽車運行時與氣相空間相通;而在罐車裝載時,用截止閥隔離降壓調節閥使其不起作用。
(2)泵送LNG槽車上工作壓力低,設置公路運輸泄放閥的作用是:
①罐內壓力低,降低了由靜壓引起的內筒壓力,有利于罐體的安全保護; ②如果罐內壓力升高,降壓調節閥先緩慢開啟以降低壓力,防止因安全閥起跳壓力低而造成LNG的突然大流量泄放,既提高了安全性,又防止了LNG的外泄;
③罐體的液相管、氣相管出口處應設置緊急切斷閥,該閥一般為氣動的球閥或截止閥,通氣開啟,放氣截止,閥上的汽缸設置易熔塞,易熔塞為伍德合金,其熔融溫度為(70±5)℃。當外界起火燃燒溫度達到70℃時,易熔塞熔化,在內部氣壓(0.1MPa)作用下,將熔化了的伍德合金吹出并泄壓。泄壓后的緊急切斷閥在彈簧作用下迅速關閉,達到截斷裝卸車作業的目的。
4.天然氣的儲存
在天然氣利用過程中的主要困難是儲存與運輸。天然氣管道的方案是非常經濟的,但在需要穿越大洋的情況下并不可行。另外,北美地區的許多現有天然氣管線已經接近運輸能力上限的事實,促使了一些氣候寒冷地方的政治人物公開談及潛在的天然氣短缺問題。
具有貯藏罐的液化天然氣運輸船槽車只能短途運輸液化天然氣(Liquefied Natural Gas,縮寫為LNG)或壓縮天然氣(Compressed Natural Gas,縮寫為
CNG),而液化天然氣油輪則可以橫渡大洋來運輸液化天然氣。遠洋輪船會直接運輸到最終用戶那里,或是運到像管道這類能將天然氣進一步輸送的配送點那里。但是這種方式會因需要額外的設施在生產地點進行氣體的液化或壓縮而花費更多的資金,這種額外設施稱為液化天然氣站,并且還相應需要在最終用戶或輸入管道的設施那里進行氣化或減壓的處理。
在過去,開采石油的過程中被一同采出的天然氣因為銷售起來沒有利潤,就被白白地在油田里被燒掉(英文稱為flaring,燃燒廢氣的意思)。如今,為了避免給地球大氣增加溫室氣體污染,這種浪費的做法在許多國家是被法律禁止的。而且許多公司現在還認識到,將來通過液化天然氣、壓縮天然氣或其他到最終用戶的運輸方式,能夠從這種的天然氣中獲取商業價值。因此,這些氣體被重新注入地層以待以后開采,這被稱為地下天然氣儲存。它也有助于石油的抽取,因為這樣增加了地下的壓力。二十世紀七十年代末,一項在沙特阿拉伯發明的名為“Master Gas System”(氣體治理系統)的技術,把那些天然氣用于海水淡化所需的發電、加熱之中,從而使石油開采不再需要廢氣燃燒(flaring)。類似的還有一些同樣釋放甲烷氣體的垃圾填埋場,它們也加裝了設備來捕捉甲烷發電。
天然氣經常以壓縮天然氣的形態儲存在鹽穹(salt dome),天然氣井中采空后遺留的地下洞穴,或者以液化天然氣的形態儲存于氣罐中。
在市場需求低迷的時候,天然氣就會注入這些地方儲存起來,待到需求旺盛的時候提取。存貯點設在最終用戶附近最有助于滿足不斷波動的需求,但實際操作中也可能有各種阻礙的因素。
【參考文獻】 [1]
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第四篇:天然氣水合物論文
淺析天然氣水合物
油氣儲運09-1
杜小均
2009440128
序號:2 摘要:本文分別介紹了天然氣水合物作為能源的重要意義以及存在的開采技術問題,以及天然氣水合物生成和分解可能造成的危害以及防止危害發生的措施。關鍵詞:天然氣水合物
生成意義
危害
天然氣水合物是在一定溫度和壓力條件下,含水天然氣生成的水與烴類氣體的結晶體,外表類似致密的雪,是一種籠形晶狀包絡物,義稱“可燃冰”。
形成天然氣水合物的條件;(1)必要條件:氣體處于水汽的飽和或則過飽和狀態并存在游離水。有足夠高的壓力和足夠低的溫度。(2)輔助條件:壓力的脈動,氣體的高速流動,因流向突變產生的攪動,水合物的晶種的存在及晶種停留在特定物理位置如彎頭,孔板,閥門等。1天然氣水合物作為能源的重要意義
天然氣水合物是全球第二大碳儲庫,僅次于碳酸鹽巖,其蘊藏的天然氣資源潛力巨大。據保守估算,1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的。燃燒后只生成水和二氧化碳,對環境污染小。據專家估計,全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度,再有50-60年,全世界的石油資源將消耗殆盡。海底可燃冰分布的范圍約4000萬立方米,占海洋總面積的10%,據保守統計,全世界海底天然氣水合物中儲存的甲烷總量約為1.8億億立方米,約合1.1億萬噸。海底可燃冰的儲量可夠人類使用1000年。
作為新型的高效清潔能源,天然氣水合物具有廣闊的開發前景,據估計,目前至少有30多個國家和地區針對天然氣水合物進行了調查和研究,有相當的投入且取得了重大的發現。1960年,前蘇聯在西伯利亞發現了第一個可燃冰氣藏,并于1969年投入開發,采氣14年,總采氣50.17億立方米。美國于1969年開始實施可燃冰調查。1998年,把可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家級長遠計劃,計劃到2015年進行商業性試開采。日本關注可燃冰是在1992年,目前,已基本完成周邊海域的可燃冰調查與評價,鉆探了7口探井,圈定了12塊礦集區,并成功取得可燃冰樣本。它的目標是在2012年進行商業性試開采。加拿大、印度、韓國、挪威也各自制定了研究計劃。“可燃冰”的取樣和探礦上,我國從1999年起開始實質性的調查和研究,雖比美、日等國起步晚、水平低,但近年來基礎研究進步很快,我國已在南海北部陸坡、南沙海槽和東海陸坡等地發現“可燃冰”存在的證據。發改委的報告稱,目前僅在南海北部估計的“可燃冰”儲量,就相當于中國陸上石油總量的50%左右,預計可在2010~2015年試開采。2開采天然氣水合物存在的問題
眾多的優點和巨大的儲量,讓人們對“可燃冰”的應用前景充滿期待,但從目前的情況看,實現“可燃冰”的商業開發,最少要解決兩個瓶頸問題。
一是技術關。開采“可燃冰”最大的難點是保證井底穩定和甲烷氣不泄漏、不引發溫室效應。天然“可燃冰”呈固態埋藏于海底的巖石中,不管是勘探還是開發,最終都需要通過鉆探來實現目標,一方面需要深水作業,對技術要求很高,另一方面,“可燃冰”遇減壓便會迅速分解,如果處理不當,或者“可燃冰”礦藏受到破壞,都會導致甲烷氣體的大量泄漏,加劇全球溫室效應。此外,海底開采還可能破壞地殼穩定和平衡,造成大陸架邊緣動蕩而引發海底塌方,甚至導致海嘯。
目前世界上許多國家都在研究開采方法。科學家們提出的開采方案主要有三種。第一種是熱解法,使其由固態分解出甲烷蒸汽,但如何布設管道并高效收集是難以解決的問題。第二種是降壓法,利用核輻射效應使其分解,但也面臨著布設管道和收集的難題。第三種是置換法,設想將二氧化碳液化注入“天燃冰”儲層,用二氧化碳將甲烷分子置換出來。
二是成本關。美國和日本的研究表明,目前“可燃冰”開采成本高達200美元/立方米,按照每立方米“可燃冰”釋放的能量相當于180立方米天然氣計算,折合成本達到每立方米1美元以上,而國內天然氣的開采成本不到其八分之一。“可燃冰”成本居高不下的原因,首先是勘探規模太小,其次是勘探費用高。
由此看來天然氣水合物被真正的廣泛利用還需要一定的時間。3天然氣水合物的危害
天然氣水合物產生和分解都有可能產生災害,主要有以下三種災害;(1)油氣管道堵塞
天然氣水合物一旦形成后,它與金屬結合牢固,會減少管道的流通面積,產生節流加速水合物的進一步形成,進而造成管道,閥門和一些設備的堵塞,嚴重影響管道的安全運行。我國某長距離輸送管道,在多次投產后出現多系水合物的堵塞,造成很大的經濟損失。(2)海底滑坡
在海底,天然氣水合物是及其脆弱的,輕微的溫度增加或壓力釋放都有可能使它失穩而產生分解,從而影響海底沉積物的穩定性,甚至導致海底滑坡(3)海水毒化
一旦海底天然氣水合物因突發因素而失穩分解,大量的甲烷氣體將進入海水,結果是海水被還原,造成缺氧環境,進而引起海洋生物大量死亡,甚至導致生物 事件發生。地史上不排除這種可能性。4預防天然氣危害的措施
油氣管道堵塞防治:① 天然氣進入輸氣管道之前應進行充分脫水,使天然氣水露點低于管線周圍介質最低溫度5~7℃,這是預防形成水合物及冰堵的根本方法。② 天然氣進入輸氣管道時應進行必要的監督、檢測,由供氣方定期提供氣質化驗單(內容有天然氣露點、水分、天然氣成分等),防止水及污物的進入。③ 向輸氣管道中添加化學反應劑,吸收天然氣的水分,降低天然氣的水露點。④ 在輸氣管道的天然氣入口處應安裝除液器,并適當縮短除液器、分離器排水、排污周期。⑤ 場站的調壓閥、分離器、除液器等易產生冰堵部位加電伴熱或水加熱。
從以上兩個方面可以看出天然氣水合物的發現給人類帶來新的希望,具有重要的戰略意義,但是同時天然氣水合物的形成和分解又會造成很大的災難。所以我們在開發利用的同時也應高提高技術防止水合物在管道中形成以及在海底中不被破壞。參考文獻:
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年05期
第五篇:天然氣勘探開發成本管理方法論文
摘要:天然氣是清潔能源的代表,在追求綠色發展、環保呼聲更高的今天,如何保障并促進天然氣行業的平穩順利發展是商業界、學術界以及政治領導層都在思考的問題。天然氣勘探開發的成本管理是其中尤其不能回避的問題。本文分別分析了成本管理的性質、常見方法,并結合天然氣行業的發展特點,分析了勘探開發成本管理的現狀,進而提出了幾條強化天然氣企業成本管理的對策。
關鍵詞:天然氣;勘探開發;成本管理
油氣行業是我國的一個重要基礎行業,在我國的經濟發展歷程中意義重大。天然氣作為清潔能源的代表,在綠色經濟、可持續發展的呼聲越來越高的今天,其發展受到社會各界更密切的關注,面臨市場經濟更嚴苛的考驗。向來追求高產量、卻不重視成本控制的能源行業在市場經濟如火如荼的競爭中越來越受到成本劣勢的掣肘。隨著管理科學的進步,天然氣企業逐漸意識到了成本管理的必要性,關于天然氣勘探開發成本管理的探討越來越多,然而,由于天然氣行業在我國存在已久、深受計劃經濟和宏觀控制的影響,具有市場觀念淡薄等不適應市場經濟模式的特點,為其成本管理的建設之路帶來了重重阻礙。
一、成本管理的性質
(一)成本管理是全面、全過程的成本管理
成本管理應該是全方位、全過程的,不是某一個人、某一個部門的職責,也不是某一個環節的任務。企業中,每一個員工、每一個部門都有必要樹立自己的成本管理目標,各部門加強交流合作,共同實現企業的成本管理總目標。同時,企業的各個環節、流程都是相互聯結、相輔相成的,成本管理也不能局限于某一個環節,而是應該從全過程的角度進行籌劃。
(二)組織中的人是成本管理的主體
成本管理是由企業中的人進行組織、管理、執行的,最終結果取決于企業員工的行為。企業中,應該形成“成本管理,人人有責”的觀念,樹立全體員工,上至決策者、下至一線生產員工的成本管理意識,充分發揮人在成本管理中的主觀能動性。
(三)成本管理是企業目標和企業管理的重要組成部分
在產量一定的情況下,降低成本是企業提高利潤率、增強競爭優勢的重要方法。尤其是在天然氣生產過程中,占成本重要組成部分的勘探開發成本,其管理是企業經營的重要目標。成本管理體系在企業整個的管理系統中占有重要地位,和其他管理系統相輔相成,共同確保企業的順利經營。
二、天然氣勘探開發成本管理的主要方法
(一)作業成本管理法
作業成本管理法是受到我國油氣生產企業廣泛認可和青睞的一種管理方法,也是最基礎的方法。這種方法主要通過將完整的生產經營過程劃分成一系列小的作業環節,然后對各個作業環節進行更精細化的成本控制來實現綜合成本的管理。作業成本管理法最重要的優勢在于能迅速發現每個作業環節存在的成本問題,進而對癥下藥,有效提高成本管理的效率。另外,這種方法還能為相應作業的成本控制和成本考核提供便利。勘探開發是天然氣企業生產經營過程中極其重要的一個環節,企業可根據自身的生產經營實際將勘探開發劃分為一個大的作業環節或者更多更精細的作業。
(二)價值鏈成本管理法
價值鏈成本管理法著眼于天然氣產品的整個價值鏈構成,包括采購、生產、銷售等環節,而不僅僅局限于生產過程。相比于作業成本管理法,這種方法的成本控制范圍更廣,對天然氣企業的影響也更加深遠。天然氣的勘探開發成本受到設備、技術、人員等多方因素的影響,同時還對后續的煉化、運輸、銷售等環節產生影響,因此,價值鏈成本管理法在天然氣企業進行勘探開發成本管控中亦有用武之地。
(三)戰略成本管理法
戰略成本管理法是在前兩種方法的基礎上,進一步拓展成本管理范圍,從企業戰略角度出發形成的成本管控方法。戰略成本管理法以增強企業的綜合實力為目的,能夠避免成本管理陷入因小失大的誤區。比如,削減天然氣勘探開發中的某項成本能節省資金,卻有可能對企業在市場上的戰略地位造成沖擊,那么這種成本管理就是戰略成本管理法能夠避免的錯誤做法。因此,對勘探開發環節的成本管理必須以企業戰略為前提和邊界,綜合預測成本管理的可行性,以免因小失大。
三、天然氣勘探開發成本管理的現狀
相比于西方發達國家,我國的天然氣行業起步較晚,技術、管理等方面仍落后于國際領先水平。加之我國天然氣行業長期奉行產量第一的理念,在很長一段時間忽略了成本管理的重要性,無論是生產成本、銷售成本還是管理成本,在國際市場上都處于劣勢。至于天然氣的勘探開發環節,由于我國地質構造條件的復雜多變性,對天然氣開采的技術要求和費用要求都更高,使得我國天然氣企業的勘探開發成本遠遠高于國際平均水平。此外,對成本管理重要性的長期忽視以及我國獨特國情造就的天然氣企業機構和人員冗余等情況,使我國天然氣生產過程中存在更多不必要的費用支出項目,同樣加劇了在國際競爭中的成本劣勢。
四、加強天然氣勘探開發成本管理的對策
(一)提高企業全體員工的戰略成本管理意識
企業中的人是一切企業活動的主體,天然氣勘探開發成本管理必須充分發揮人的主觀能動性,而成本管理又是全面的,與企業中的每一個人都密切相關。因此,培養企業全體員工的戰略成本管理意識是進行天然氣勘探開發環節成本控制的重要保障。只有將成本管理的意識灌輸到企業的每一個人心中,使每一個員工的工作,下至基層員工工作的細節處理,上至企業投資決策的大方向選擇,都受到戰略成本管理意識的指導,使員工充分意識到成本管理的重要意義。
(二)健全成本管理組織機構,明確各層級管理職責
雖然成本管理是全面的,與每一個員工、每一個部門都有密切關系,但具體的成本管理工作應該由專門的組織機構負責,以便將成本管理意識更好地貫徹到企業的生產經營過程中。要做好這一步,企業首先應該健全成本管理機構,成立專門的負責部門,在勘探開發環節設立專門的成本管控小組,并根據企業實際的生產特點,劃分相關負責機構的組織層級、具體工作范圍等。成本管理是一項包含了成本預測、具體支出決策、預算編制、監督考核等多項內容的管理活動,企業設立的負責機構也應該與這些內容相呼應,并設計合理的成本管理流程。
(三)建立財務共享中心,加強企業資金管理
成本管理與天然氣企業的每一個生產環節、每一個業務部門都有關系,但無疑與財務部門的關系是最直接、最密切的。可見,財務工作的有效性程度對天然氣勘探開發的成本管理也有重要影響。天然氣企業涉及從勘探開發、煉化、管道運輸甚至加工、銷售等一系列環節,其中的財務核算工作自然也極具復雜性。建立財務共享中心是近年來大型集團公司普遍認可的、能有效提高財務管理水平的新的財務管理模式。財務共享中心有利于將企業內的優質專業人才聚集,加強對企業整體資金的管理,同時加強了公司戰略與財務工作的聯系,使財務工作更好地為公司的長遠發展服務。尤其是在優化投資結構方面,財務共享中心大有作為,通過過濾掉不盈利、盈利少或發展前景不好的投資項目,能大大節省公司經營成本。
(四)加大科研投入,攻克技術難關
前面已經提及,天然氣的勘探開發環節對技術水平有較高的要求,而我國復雜的地質構造條件,無疑進一步增大了勘探開發難度和其中的費用成本。與國際先進水平相比,我國天然氣勘探開發的技術水平仍有提升空間,這也是造成其成本高于國際平均水平的原因之一。這一事實彰顯了攻克勘探開發技術難關的重要性和必要性。天然氣企業首先應該加大科研投入,籠絡高素質科技人才,研發出更省時、省力的天然氣勘探開發設備、方式。這樣一來,不僅企業花費在設備購買等方面的費用大大減少,在勘探開發時的成功率也能大大提高,對于企業增加天然氣儲量以及節省時間成本、人力成本都有顯著作用。
五、結語
隨著管理意識的提高、管理科學的發展,成本管理作為企業管理系統中的重要組成部分,已經不能被市場經濟體系中的生產者所忽視,其重要性不言而喻。對于天然氣生產者來說,如何進行勘探開發環節的成本管理成為不能回避的問題。作業成本管理法、價值鏈成本管理法以及戰略成本管理法各有所長,也各有不足,只有合理搭配三種方式,才能取得理想效果。面臨固有的成本管理阻礙,采取多方對策才是最佳解決之道。
參考文獻:
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