儲氣庫地面工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展與建議

柴寅博，楊 沖

（中交隧道工程局華北分公司，北京朝陽 100102）

1 儲氣庫地面工程簡述

在天然氣運(yùn)輸過程中，儲氣庫的建設(shè)是非常重要的，為了能夠滿足所有用戶對天然氣的需求，要根據(jù)實際狀況建設(shè)儲氣庫對天然氣做以合理的調(diào)運(yùn)，在此過程中有很多的儲氣庫都是由油氣藏改造的。還有少部分是由巖穴以及礦井進(jìn)行改造的。通常狀況下，儲氣庫主要包含的有儲氣空間，用于實現(xiàn)燃?xì)夤?yīng)、燃?xì)馍a(chǎn)、各種井觀測和燃?xì)馍a(chǎn)現(xiàn)場、地面燃?xì)夤嘧⒐苈废到y(tǒng)、露點控制系統(tǒng)、燃?xì)夤?yīng)裝置系統(tǒng)。其中注采井場、地面集輸管網(wǎng)、露點控制和輸氣裝置都屬于儲氣地面工程的范疇。

2 儲氣庫地面工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展的建議

2.1 確定好儲氣庫分類與設(shè)計規(guī)模

儲氣庫的類型和規(guī)模的規(guī)劃實際上和所要儲存的氣量之間有著很密切的關(guān)系，例如在建造后的儲氣庫和所需要的氣量之間不符合標(biāo)準(zhǔn)，會使得儲氣庫出現(xiàn)大材小用的狀況，即便建設(shè)規(guī)模增加，但是實際需求量是固定的，并不會因為儲氣規(guī)模的增大而使得儲氣的功能以及天然氣的供應(yīng)得到改善，所以，在建設(shè)過程中一定要嚴(yán)格地控制好儲氣庫地規(guī)模和氣量需求。根據(jù)實際的狀況做好實時地調(diào)查。除此之外，如果儲氣庫面積較大的話則需要管理的面積也會越大，以至于在運(yùn)行過程中較容易出現(xiàn)問題。

2.2 放空系統(tǒng)設(shè)置

通常狀況下，國外很多國家在儲氣庫建設(shè)過程中都沒有設(shè)置放空立管，而是在集注站中分別使用分區(qū)延時泄放，以此來避免有過多的放空量，但是，我國儲氣庫中的放空系統(tǒng)中使用的都是全量放空，這種空放在設(shè)計過程中規(guī)模都較大，且放空大以及火炬安全區(qū)域占地面積大等狀況，應(yīng)該摒棄“全量放空”的設(shè)計理念，采用“先關(guān)斷后放空”的新放空理念計算放空比例，有效降低放空系統(tǒng)的設(shè)計比例。在確保儲氣庫安全的狀況下，一定要做好管理工作，避免過多的放空次數(shù)或者過大的放空量，其中放空系統(tǒng)在設(shè)計過程中應(yīng)該遵循以下機(jī)電原則：

（1）在大型儲氣庫中可以使用分區(qū)延時泄放的方式，以便于能夠降低最大放空速率以及設(shè)計規(guī)模；

（2）在井場中不設(shè)立設(shè)放空立管，而在集注站可以設(shè)置高、低壓放空系統(tǒng)；

（3）放空系統(tǒng)在設(shè)計計算過程中應(yīng)該考慮到瞬時放空速率、放空管道直徑以及各節(jié)點背壓、關(guān)鍵設(shè)備規(guī)格尺寸和防火間距等。

2.3 設(shè)置井口標(biāo)準(zhǔn)化流程

國外儲氣庫的井口工程有兩個參考價值。其中之一是井口簡單的單管設(shè)計，避免了復(fù)雜的零件組合。簡單的井口設(shè)計，使得操作更加的方便。方法是在一條管道中同時進(jìn)行煤氣注入和煤氣生產(chǎn)，這需要在一條管道中劃出潛在的分隔。不分離雙向計量的技術(shù)工藝是單管注入和生產(chǎn)設(shè)計的有力支撐。井口越復(fù)雜和繁瑣，在進(jìn)行操作中就需要注意更多的問題，而井的設(shè)計越簡單，儲氣庫的操作技能就越容易使用，使用起來也就越方便。

2.4 注采管網(wǎng)根據(jù)具體情況和需求設(shè)置

對注氣以及采氣規(guī)模不同、輸送距離不同的注采管道投資進(jìn)行比較，對注采管網(wǎng)提出以下建議。中小型儲氣庫的集中輸送距離在20km以內(nèi)。例如，注氣規(guī)模小于1 000×104m/d或燃?xì)馍a(chǎn)規(guī)模小于1 500×104m/d，煤氣配管和生產(chǎn)配管分開設(shè)置時，常溫下輸送干燥的煤氣，具有腐蝕性低，工作壓力大的特點。可以選擇L415、L450等回火高強(qiáng)度無縫鋼管，有效降低管壁厚度，節(jié)約成本。采氣生產(chǎn)管道的工作壓力一般不能低于10MPa。CO2含量為3%時，CO2分壓大于0.3MPa。有水時強(qiáng)烈的腐蝕環(huán)境中，井初期溫度低于-30℃，可選擇耐低溫、316l雙金屬復(fù)合管或L415、L450等高強(qiáng)度無縫鋼管+緩蝕劑方式。注采配管一體化后，配管的選擇將根據(jù)生產(chǎn)燃?xì)馀涔艿倪\(yùn)行情況進(jìn)行。

2.5 提高采出氣高效處理技術(shù)

此種技術(shù)的使用和其他技術(shù)相比而言有著很大的不同，為了使得氣體的處理更加有效，使用輔助脫水，一般狀況下，天然氣在儲運(yùn)過程中都會存在一定的水分，為了提升天然氣的純度，使得使用過程中更加安全，對天然氣進(jìn)行有效的脫水是非常重要的，而在此過程中高效處理技術(shù)是必不可少的，但是實際技術(shù)的使用還是要根據(jù)儲氣的狀況來決定，便于儲氣庫更好的建設(shè)。

2.6 加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的合理利用

2.6.1 注采氣規(guī)模和烴水露點控制溫度

通常狀況下，儲氣庫開采的規(guī)模和項目的投資有著很大的影響，為了對開采規(guī)模進(jìn)行有效的控制，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，實現(xiàn)天然氣可持續(xù)的開采，減少資源的消耗，儲氣庫的主要作用是在用氣高峰期中起到調(diào)節(jié)作用，在設(shè)計的過程中需要根據(jù)“平均生產(chǎn)量和平均訂單量”的原則，并對上限進(jìn)行合理的確定，烴露點的確定一定不能比所運(yùn)輸環(huán)境中的溫度低，而最低的冷卻溫度不能低于5℃，在進(jìn)行設(shè)計過程中，所有的選擇需要在2℃和3℃的余量中進(jìn)行選擇。

2.6.2 控制注氣壓縮機(jī)相關(guān)參數(shù)

燃?xì)獯鎯嚎s機(jī)的進(jìn)口壓力需要很大的電力。當(dāng)壓縮機(jī)的進(jìn)口壓力滿足要求時，可以降低壓縮機(jī)的壓力比和壓縮功率。煤氣儲氣庫的煤氣注入中，出口壓力逐漸增大，壓縮機(jī)的排氣壓力必須達(dá)到最高的燃?xì)庾⑷雺毫?。但是，實際氣體注入工藝最大的氣體注入壓力和平均注氣量為基礎(chǔ)，如果其他的參數(shù)設(shè)定壓縮系統(tǒng)的情況，初期氣體注入機(jī)體使運(yùn)行效率低，氣體注入能力沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，容易發(fā)生的問題。所以，一定要根據(jù)實際狀況，對這些問題進(jìn)行解決，比如，可以采用壓縮機(jī)的排放量優(yōu)化，使用小排量將壓縮機(jī)與噴氣系統(tǒng)并聯(lián)連接的方式來減少機(jī)械的損耗，提高壓縮機(jī)的效率。

2.6.3 采取措施優(yōu)化空冷器參數(shù)

儲氣庫氣冷器進(jìn)站后的燃?xì)馍a(chǎn)溫度應(yīng)降低制冷量、乙二醇循環(huán)量等參數(shù)，同時進(jìn)行冷卻，以減少后續(xù)冷卻工作量。因此，冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體溫度必須盡量降低。空氣冷卻器多位于分離器的氣相出口，這樣的設(shè)定可以充分降低風(fēng)冷卻負(fù)荷，但對碳?xì)浠衔锖退穆饵c控制產(chǎn)生不利影響。另外，由于進(jìn)入站內(nèi)的煤氣溫度較高，空氣冷卻器的冷凝水會大幅增加，從而影響到后續(xù)的設(shè)備和設(shè)施。在這種情況下，為了解決這個問題，必須在氣冷器上設(shè)置隔板，生產(chǎn)的天然氣必須注意輸送的液體量。

2.6.4 優(yōu)化換熱器相關(guān)設(shè)置

和普通天然氣制冷工藝類似，儲氣庫在使用節(jié)流措施前后，需要回收低溫干氣冷量，合理使用天然氣預(yù)冷以及干氣復(fù)熱工藝，通過使用高效換熱器進(jìn)行低溫干氣冷量進(jìn)行有效回收的方式進(jìn)行處理。理論上，熱交換器的面積足夠大，可以滿足任何低溫要求，但在實際操作中需要考慮工程成本和經(jīng)濟(jì)效益。在熱交換器的技術(shù)條件下，可采用熱交換效率高、熱傳遞溫差小的熱交換方式。裝置既滿足儲氣庫的實際需要，又滿足系統(tǒng)節(jié)能降耗的要求。

2.6.5 提升配套系統(tǒng)的節(jié)能性能

支持系統(tǒng)節(jié)能性能的儲氣庫影響整個系統(tǒng)的節(jié)能特性。應(yīng)選擇有效的絕緣材料，包括建筑保溫結(jié)構(gòu)，在實際設(shè)計過程中，使用6kV以上的電源系統(tǒng)和無效補(bǔ)償設(shè)備有效補(bǔ)償電源。對于地面工程，采取有效加熱介質(zhì)爐等措施，節(jié)能效果較好。

3 結(jié)束語

總的來講，隨著社會科技以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得更多的清潔能源被使用在日常生活中，以至于儲氣庫的重要性逐漸增大。就當(dāng)前狀況來看，我國地大物博，人口眾多，一年中需要大量的天然氣，從而對天然氣的儲藏提出了更高的要求，儲氣庫作為天然氣的主要場所，能夠?qū)μ烊粴膺M(jìn)行良好的調(diào)節(jié)，儲氣庫建設(shè)是否良好，對天然氣的推廣十分重要，因此要根據(jù)時代的發(fā)展對儲氣庫的建設(shè)進(jìn)行不斷完善，使得我國天然氣具有更好的發(fā)展前景。