天然氣利用技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè)一、概述

天然氣作為一種清潔、高效的能源，在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著重要角色。天然氣利用技術(shù)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，包括開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。本手冊(cè)旨在提供一套系統(tǒng)性的技術(shù)指導(dǎo)，幫助相關(guān)人員了解和掌握天然氣利用的關(guān)鍵技術(shù)和操作流程。通過(guò)科學(xué)合理的利用，可以提高天然氣利用效率，降低環(huán)境污染，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。

二、天然氣開(kāi)采與運(yùn)輸

（一）天然氣開(kāi)采技術(shù)

1.傳統(tǒng)的天然氣開(kāi)采方法包括垂直鉆井和水平鉆井。垂直鉆井適用于天然氣藏較為集中的區(qū)域，而水平鉆井則適用于天然氣藏分布廣泛的情況。

2.在水力壓裂技術(shù)中，通過(guò)高壓水流裂縫，釋放天然氣資源，提高開(kāi)采效率。需嚴(yán)格控制壓裂液成分，避免環(huán)境污染。

3.地面抽采設(shè)備包括壓縮機(jī)和分離器，用于將天然氣從井底抽出并分離雜質(zhì)。

（二）天然氣運(yùn)輸技術(shù)

1.管道運(yùn)輸是最常用的運(yùn)輸方式，通過(guò)長(zhǎng)輸管道將天然氣輸送到用氣端。管道材質(zhì)需符合高壓、耐腐蝕的要求。

2.液化天然氣（LNG）運(yùn)輸采用低溫儲(chǔ)罐，將天然氣液化后通過(guò)船舶或槽車(chē)運(yùn)輸，適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

3.運(yùn)輸過(guò)程中需定期檢測(cè)管道壓力和溫度，防止泄漏或超壓現(xiàn)象。

三、天然氣儲(chǔ)存技術(shù)

（一）地下儲(chǔ)氣庫(kù)

1.地下儲(chǔ)氣庫(kù)利用枯竭油氣田或鹽穴等地質(zhì)構(gòu)造儲(chǔ)存天然氣。需進(jìn)行嚴(yán)格的密封性檢測(cè)，確保儲(chǔ)存安全。

2.儲(chǔ)氣庫(kù)的注氣和采氣過(guò)程需通過(guò)控制閥門(mén)和計(jì)量設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體流量和壓力。

（二）地上儲(chǔ)罐

1.地上儲(chǔ)罐采用不銹鋼或復(fù)合材料制造，容量根據(jù)用氣需求設(shè)計(jì)，一般分為高壓儲(chǔ)罐和低壓儲(chǔ)罐。

2.儲(chǔ)罐需定期進(jìn)行壓力測(cè)試和防腐處理，防止罐體銹蝕或變形。

四、天然氣加工技術(shù)

（一）天然氣凈化

1.預(yù)處理階段通過(guò)除塵、脫硫、脫碳等工藝去除天然氣中的雜質(zhì)，提高氣體純度。

2.脫硫工藝常用化學(xué)吸收法或物理吸附法，脫碳工藝則采用變壓吸附（PSA）技術(shù)。

（二）天然氣液化

1.天然氣液化過(guò)程包括壓縮、冷卻和節(jié)流膨脹三個(gè)步驟。需使用高效的制冷設(shè)備，如膨脹機(jī)或制冷機(jī)。

2.液化后的天然氣密度增加，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，但需在低溫環(huán)境下保存。

五、天然氣終端應(yīng)用

（一）工業(yè)應(yīng)用

1.化工業(yè)：天然氣作為原料用于合成氨、甲醇等化工產(chǎn)品。需控制反應(yīng)溫度和壓力，確保生產(chǎn)安全。

2.發(fā)電行業(yè)：天然氣發(fā)電采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，效率較高，排放較低。

（二）民用應(yīng)用

1.燃?xì)庠罹撸翰捎玫蛪禾烊粴?，通過(guò)穩(wěn)壓閥調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁浚_保燃燒穩(wěn)定。

2.燃?xì)鉄崴鳎和ㄟ^(guò)燃燒天然氣加熱水，需定期清理燃燒室，防止積碳。

（三）汽車(chē)燃料

1.天然氣汽車(chē)采用壓縮天然氣（CNG）或液化天然氣（LNG）作為燃料。需安裝燃?xì)馄亢蜏p壓閥，確保安全。

2.天然氣汽車(chē)燃燒效率高，排放物較少，適合城市公共交通。

六、安全管理

（一）泄漏檢測(cè)

1.定期使用氣體檢測(cè)儀檢測(cè)管道和設(shè)備是否存在天然氣泄漏。

2.泄漏點(diǎn)需及時(shí)處理，防止引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

（二）防爆措施

1.燃?xì)庠O(shè)備需安裝防爆裝置，如防爆電機(jī)和防爆閥門(mén)。

2.工作區(qū)域需保持通風(fēng)，避免天然氣積聚。

（三）應(yīng)急處理

1.制定應(yīng)急預(yù)案，包括泄漏應(yīng)急、火災(zāi)應(yīng)急和人員疏散等方案。

2.定期組織應(yīng)急演練，提高人員的應(yīng)急處置能力。

一、概述

天然氣作為一種清潔、高效的能源，在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著重要角色。天然氣利用技術(shù)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，包括開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。本手冊(cè)旨在提供一套系統(tǒng)性的技術(shù)指導(dǎo)，幫助相關(guān)人員了解和掌握天然氣利用的關(guān)鍵技術(shù)和操作流程。通過(guò)科學(xué)合理的利用，可以提高天然氣利用效率，降低環(huán)境污染，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。天然氣的化學(xué)成分以甲烷（CH?）為主，通常含少量乙烷、丙烷、丁烷以及雜質(zhì)如硫化氫（H?S）、二氧化碳（CO?）、水蒸氣（H?O）等。因此，在利用前需進(jìn)行必要的處理和加工。

二、天然氣開(kāi)采與運(yùn)輸

（一）天然氣開(kāi)采技術(shù)

1.傳統(tǒng)與非常規(guī)開(kāi)采方法

(1)垂直鉆井：適用于天然氣藏較為集中、埋藏較淺的地質(zhì)條件。操作步驟包括：

-鉆探井架搭建，確保穩(wěn)定性和承載力。

-鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，逐步形成垂直井眼至目標(biāo)層位。

-下入套管固井，將井壁與地層隔離，防止漏氣或井壁坍塌。

-完井作業(yè)，包括射孔和投產(chǎn)準(zhǔn)備。

(2)水平鉆井：適用于天然氣藏分布廣泛、滲透率較低的地質(zhì)條件。操作步驟包括：

-完成垂直井段鉆進(jìn)至目標(biāo)層位。

-轉(zhuǎn)換鉆頭方向，鉆進(jìn)水平段，擴(kuò)大接觸面積。

-實(shí)施多分支井眼技術(shù)，增加單井產(chǎn)量。

-完井和增產(chǎn)措施，如壓裂改造，提高采收率。

2.水力壓裂技術(shù)

(1)原理與設(shè)備：通過(guò)高壓水流在儲(chǔ)層中形成裂縫，釋放天然氣資源。主要設(shè)備包括：水力壓裂泵、混砂器、儲(chǔ)液罐、高壓管匯等。

(2)壓裂液配制：根據(jù)儲(chǔ)層特性選擇合適的壓裂液，成分包括：

-基液（水或油）。

-交聯(lián)劑（如硼砂或胍膠）。

-攜砂劑（石英砂或樹(shù)脂砂）。

-防腐劑和殺菌劑。

(3)操作流程：

-設(shè)計(jì)壓裂方案，確定注入壓力、排量、砂量等參數(shù)。

-將壓裂液和砂混合均勻，注入儲(chǔ)層。

-保持壓力一段時(shí)間，確保裂縫形成和擴(kuò)展。

-逐漸降低壓力，結(jié)束注入，開(kāi)始采氣。

(4)注意事項(xiàng)：嚴(yán)格控制壓裂液成分，避免污染地下水和儲(chǔ)層。壓裂過(guò)程中需監(jiān)測(cè)地應(yīng)力變化，防止誘發(fā)微地震。

3.地面抽采設(shè)備

(1)壓縮機(jī)：將天然氣從井底抽出并提高壓力。類(lèi)型包括：

-離心式壓縮機(jī)（適用于大流量、高壓力）。

-螺桿式壓縮機(jī)（適用于中小流量、較高壓力）。

(2)分離器：去除天然氣中的雜質(zhì)，如油、水、泥沙等。工作原理基于重力沉降和離心分離。

(3)管道系統(tǒng)：包括閥門(mén)、過(guò)濾器、流量計(jì)等，用于控制和監(jiān)測(cè)氣體流動(dòng)。

（二）天然氣運(yùn)輸技術(shù)

1.管道運(yùn)輸

(1)管道類(lèi)型：

-石油鋼管：強(qiáng)度高、成本低，常用規(guī)格DN100-DN2000。

-不銹鋼管：耐腐蝕、壽命長(zhǎng)，適用于高純度天然氣運(yùn)輸。

-復(fù)合材料管：重量輕、耐壓性好，適用于海洋運(yùn)輸。

(2)管道敷設(shè)：

-直埋敷設(shè)：適用于陸地，需做防腐處理和陰極保護(hù)。

-樁基敷設(shè)：適用于河流、海峽等區(qū)域，需做防水和抗震設(shè)計(jì)。

(3)運(yùn)輸流程：

-天然氣進(jìn)入管道前需進(jìn)行預(yù)處理，去除雜質(zhì)。

-通過(guò)壓縮機(jī)站分段加壓，保持氣流速度和壓力。

-設(shè)置計(jì)量站和巡檢站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量、壓力和氣體成分。

(4)水力伴熱：在管道內(nèi)注入熱水或蒸汽，防止天然氣在低溫環(huán)境下凝結(jié)。伴熱溫度一般控制在35-45℃。

2.液化天然氣（LNG）運(yùn)輸

(1)冷卻與液化：天然氣在液化廠經(jīng)過(guò)壓縮、冷卻、節(jié)流膨脹等步驟，溫度降至-162℃，體積縮小600倍。

(2)儲(chǔ)罐類(lèi)型：

-單元式儲(chǔ)罐：小型、移動(dòng)式，常用板式或真空絕熱。

-箱式儲(chǔ)罐：大型、固定式，采用全包容式真空絕熱。

(3)運(yùn)輸工具：

-LNG運(yùn)輸船：船體采用特殊材料，如鋁合金或復(fù)合材料，船頂安裝低溫氣化裝置。

-LNG槽車(chē)：采用真空夾套和相變材料絕熱，載量5-70立方米。

(4)運(yùn)輸流程：

-在低溫下運(yùn)輸和儲(chǔ)存，全程監(jiān)控溫度和壓力。

-到達(dá)目的地后，通過(guò)氣化站將LNG氣化，再進(jìn)入管網(wǎng)。

3.運(yùn)輸安全

(1)泄漏檢測(cè)：

-采用紅外線氣體分析儀檢測(cè)甲烷泄漏。

-安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器，報(bào)警閾值設(shè)定為爆炸下限的25%。

(2)壓力控制：

-管道最高工作壓力一般不超過(guò)10MPa，需定期進(jìn)行水壓或氣壓測(cè)試。

-安裝安全閥，泄壓設(shè)定值高于正常工作壓力的10%。

(3)緊急預(yù)案：

-制定泄漏應(yīng)急方案，包括切斷閥門(mén)、稀釋排放、人員疏散等。

-定期進(jìn)行管道應(yīng)力測(cè)試，防止變形或破裂。

三、天然氣儲(chǔ)存技術(shù)

（一）地下儲(chǔ)氣庫(kù)

1.儲(chǔ)存設(shè)施

(1)構(gòu)造要求：

-儲(chǔ)層滲透率不低于5mD，孔隙度大于15%。

-封蓋層必須致密，單井封閉壓力不低于5MPa。

-儲(chǔ)層上方應(yīng)有足夠的蓋層厚度，一般不小于300米。

(2)儲(chǔ)存容量：

-常規(guī)氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)：庫(kù)容0.1-10億立方米。

-枯竭油氣田型儲(chǔ)氣庫(kù)：庫(kù)容1-50億立方米。

-鹽穴型儲(chǔ)氣庫(kù)：庫(kù)容0.5-20億立方米。

2.注氣與采氣

(1)注氣流程：

-通過(guò)注入井將天然氣注入儲(chǔ)層。

-控制注氣速率和壓力，防止儲(chǔ)層突破。

-注氣前需對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行清洗，去除雜質(zhì)。

(2)采氣流程：

-通過(guò)生產(chǎn)井采出天然氣。

-采氣過(guò)程中需保持儲(chǔ)層壓力，防止氣藏枯竭。

-定期分析采出氣成分，評(píng)估儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)。

(3)增注技術(shù)：

-注入CO?或氮?dú)馓岣卟墒章省?/p>

-采用化學(xué)驅(qū)替技術(shù)，提高天然氣流動(dòng)性。

3.安全管理

(1)封閉性檢測(cè)：

-定期進(jìn)行壓力測(cè)試，確保儲(chǔ)層和蓋層密封。

-使用示蹤劑檢測(cè)潛在泄漏路徑。

(2)壓力控制：

-注氣壓力不得超過(guò)儲(chǔ)層承受能力，一般不超過(guò)15MPa。

-安裝安全閥和壓力調(diào)節(jié)器，防止超壓。

(3)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：

-實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注入量、采出量、儲(chǔ)層壓力和溫度。

-建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析儲(chǔ)層變化趨勢(shì)。

（二）地上儲(chǔ)罐

1.儲(chǔ)罐類(lèi)型

(1)固定頂儲(chǔ)罐：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適用于低壓儲(chǔ)存。罐頂材料可為錐頂或拱頂。

(2)浮頂儲(chǔ)罐：頂部漂浮在液面上，減少蒸發(fā)損失，適用于高壓儲(chǔ)存。浮頂材料可為內(nèi)浮頂或外浮頂。

(3)壁板式儲(chǔ)罐：適用于大型、超大型儲(chǔ)罐，壁板分段組裝，強(qiáng)度高、密封性好。

2.儲(chǔ)罐建造

(1)基礎(chǔ)施工：

-采用混凝土基礎(chǔ)，承載力不低于200kPa。

-基礎(chǔ)表面需做防水處理，防止地下水滲入。

(2)罐體焊接：

-焊接材料必須符合標(biāo)準(zhǔn)，如AWSD1.1或ISO13628。

-焊接前需對(duì)板材進(jìn)行預(yù)熱，溫度控制在80-120℃。

(3)球罐建造：

-球罐分瓣組裝，采用旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)式吊裝設(shè)備。

-球殼厚度需根據(jù)壓力和直徑計(jì)算，一般不小于8mm。

3.儲(chǔ)存操作

(1)充裝控制：

-充裝量不得超過(guò)罐容的95%，防止液體膨脹溢出。

-高壓儲(chǔ)罐充裝需分階段進(jìn)行，避免壓力突變。

(2)溫度控制：

-通過(guò)夾套水循環(huán)或盤(pán)管加熱，保持儲(chǔ)存溫度。

-低溫儲(chǔ)罐需定期檢查絕熱層，防止冷橋效應(yīng)。

(3)消除靜電：

-儲(chǔ)罐接地電阻不超過(guò)10Ω，防止靜電積聚。

-管道連接處安裝跨接裝置，確保接地連續(xù)。

4.維護(hù)保養(yǎng)

(1)檢查項(xiàng)目：

-罐體銹蝕檢查：每年進(jìn)行超聲波測(cè)厚，銹蝕深度超過(guò)1mm需修復(fù)。

-罐底沉積物清理：每2-3年清理一次，防止腐蝕加劇。

-球罐焊縫檢測(cè)：采用射線或超聲波檢測(cè)，缺陷率不超過(guò)2%。

(2)防腐措施：

-外壁噴涂環(huán)氧富鋅底漆，面漆采用聚氨酯或氟碳漆。

-內(nèi)壁防腐涂層：采用環(huán)氧或聚脲涂層，厚度不小于200μm。

(3)應(yīng)急準(zhǔn)備：

-配備消防器材，如干粉滅火器、泡沫滅火系統(tǒng)。

-制定泄漏應(yīng)急方案，包括堵漏材料和工具清單。

四、天然氣加工技術(shù)

（一）天然氣凈化

1.預(yù)處理工藝

(1)除塵：

-采用旋風(fēng)分離器去除大于10μm的固體顆粒。

-高溫天然氣通過(guò)布袋過(guò)濾器，孔徑控制在5μm。

(2)脫硫：

-濕法脫硫：采用胺液吸收法，常用MDEA或DEA溶液，脫硫率可達(dá)99%。

-工藝流程：天然氣→噴淋塔→脫硫液再生塔→循環(huán)。

-干法脫硫：采用氧化鋅或活性炭吸附法，適用于低硫天然氣。

-工藝流程：天然氣→吸附器→解吸再生。

(3)脫碳：

-變壓吸附（PSA）：采用碳分子篩吸附CO?，脫碳率可達(dá)95%。

-工藝流程：天然氣→吸附塔A→吸附塔B→解吸→產(chǎn)品氣。

-化學(xué)吸收法：采用甲醇或碳酸鉀溶液吸收CO?，適用于高濃度CO?天然氣。

-工藝流程：天然氣→吸收塔→再生塔→循環(huán)。

2.混合物分離

(1)乙烷回收：

-采用低溫分離法，將天然氣液化后分離乙烷。

-分離溫度控制在-89℃（乙烷凝固點(diǎn)），回收率可達(dá)90%。

(2)丙烷回收：

-采用萃取精餾法，使用甲基乙酯或N-甲酰嗎啉作為萃取劑。

-回收率可達(dá)85%，產(chǎn)品純度大于98%。

（二）天然氣液化

1.液化工藝

(1)簡(jiǎn)易循環(huán)流程：

-天然氣→壓縮→冷卻→節(jié)流閥→液化→產(chǎn)品儲(chǔ)存。

-適用于小型液化裝置，液化率40-50%。

(2)等溫壓縮流程：

-天然氣→多級(jí)壓縮→冷卻→換熱器預(yù)冷→節(jié)流閥→液化→產(chǎn)品儲(chǔ)存。

-適用于中型液化裝置，液化率70-80%。

(3)膨脹機(jī)循環(huán)流程：

-天然氣→壓縮→冷卻→換熱器預(yù)冷→膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)→節(jié)流閥→液化→產(chǎn)品儲(chǔ)存。

-適用于大型液化裝置，液化率85-95%。

2.關(guān)鍵設(shè)備

(1)膨脹機(jī)：

-活塞式膨脹機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，適用于中小流量。

-螺桿式膨脹機(jī)：效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，適用于大型裝置。

-工作轉(zhuǎn)速：1000-5000rpm，出口溫度可達(dá)-160℃。

(2)制冷機(jī)：

-離心式制冷機(jī)：制冷量大、噪音低，適用于低溫環(huán)境。

-空氣分離機(jī)：副產(chǎn)液氮，可用于空分聯(lián)產(chǎn)。

(3)絕熱系統(tǒng)：

-采用多層絕熱結(jié)構(gòu)，如真空夾套+相變材料，絕熱效率可達(dá)85%。

-液氮預(yù)冷：降低設(shè)備初始溫度，提高液化效率。

3.操作控制

(1)壓力控制：

-壓縮機(jī)出口壓力一般控制在8-12MPa，防止氣體分解。

-節(jié)流閥前壓力設(shè)定為液化溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力。

(2)溫度控制：

-冷卻介質(zhì)溫度：循環(huán)水進(jìn)口≤25℃，出口≤35℃。

-液化溫度控制在-162℃±5℃，防止乙烷結(jié)晶。

(3)能耗優(yōu)化：

-采用能量集成技術(shù)，如熱交換網(wǎng)絡(luò)，回收低溫?zé)崃俊?/p>

-優(yōu)化壓縮比和膨脹機(jī)效率，降低電耗。

五、天然氣終端應(yīng)用

（一）工業(yè)應(yīng)用

1.化工業(yè)

(1)合成氨：

-工藝流程：天然氣→脫硫脫碳→變換→脫氫→合成。

-原料天然氣硫含量需低于0.5ppm，CO?含量低于3%。

-合成氨產(chǎn)能：3000-5000噸/天，氨氣純度≥99%。

(2)甲醇合成：

-工藝流程：天然氣→脫硫脫碳→合成氣→甲醇合成塔→精餾。

-原料天然氣熱值需≥35MJ/m3，甲烷含量≥85%。

-甲醇產(chǎn)能：1000-2000噸/天，甲醇純度≥99.5%。

2.發(fā)電行業(yè)

(1)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電：

-工藝流程：天然氣→壓縮機(jī)→燃燒室→渦輪→發(fā)電機(jī)→發(fā)電機(jī)。

-熱耗率：≤840kJ/kWh，發(fā)電效率可達(dá)60%。

-適用于調(diào)峰電廠，啟停時(shí)間小于10分鐘。

(2)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電：

-工藝流程：燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電→余熱鍋爐→蒸汽輪機(jī)發(fā)電。

-發(fā)電效率可達(dá)60-65%，排放量低于25gCO?/kWh。

-冷卻方式：濕式冷卻或空冷，冷卻水用量≤3m3/kWh。

（二）民用應(yīng)用

1.燃?xì)庠罹?/p>

(1)安裝要求：

-燃?xì)夤艿乐睆剑旱蛪汗蹹N6-DN20，中壓管DN15-DN50。

-燃?xì)庠罹甙惭b高度：距離地面1.2-1.5米，離墻距離≥50mm。

(2)燃燒性能：

-燃燒火焰藍(lán)色、穩(wěn)定，煙氣中CO含量≤0.5%。

-燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)范圍：0.3-1.2Nm3/h，誤差≤5%。

(3)安全防護(hù)：

-安裝燃?xì)庑孤﹫?bào)警器，報(bào)警濃度設(shè)定為爆炸下限的10%。

-燃?xì)庠罹咝柰ㄟ^(guò)CE或CSA認(rèn)證，漏氣率≤0.05%。

2.燃?xì)鉄崴?/p>

(1)安裝要求：

-燃?xì)鉄崴髋艢夥绞剑簭?qiáng)排式或平衡式，排氣口高度≥2米。

-安裝環(huán)境通風(fēng)良好，避免密閉空間使用。

(2)加熱性能：

-加熱速度：3-5分鐘升溫至45℃，溫控精度±2℃。

-儲(chǔ)水箱容積：30-100L，保溫層厚度≥50mm。

(3)安全防護(hù)：

-安裝防干燒保護(hù)裝置，水溫超過(guò)60℃自動(dòng)停機(jī)。

-燃?xì)鉄崴餍柰ㄟ^(guò)EN13136或GB6952認(rèn)證，水套泄漏率≤0.1%。

（三）汽車(chē)燃料

1.壓縮天然氣（CNG）汽車(chē)

(1)燃?xì)庀到y(tǒng)：

-燃?xì)馄浚禾祭w維纏繞瓶，容積10-50L，瓶體強(qiáng)度≥150MPa。

-燃?xì)鉁p壓器：壓力調(diào)節(jié)范圍0.2-1.0MPa，響應(yīng)時(shí)間≤0.1秒。

-燃?xì)鈬娚淦鳎簢娚鋲毫?.1-0.3MPa，流量調(diào)節(jié)范圍±10%。

(2)性能指標(biāo)：

-燃油經(jīng)濟(jì)性：比汽油節(jié)省30-40%，續(xù)航里程≥300km。

-排放標(biāo)準(zhǔn)：NOx≤100ppm，CO≤1%，HC≤1.5%。

(3)安全標(biāo)準(zhǔn)：

-燃?xì)馄啃柰ㄟ^(guò)ISO11431或GB/T7959測(cè)試，爆破壓力≥3倍額定壓力。

-燃?xì)庀到y(tǒng)泄漏率≤0.2%，需定期檢測(cè)。

2.液化天然氣（LNG）汽車(chē)

(1)燃?xì)庀到y(tǒng)：

-LNG儲(chǔ)罐：真空絕熱罐，容積5-40L，絕熱效率≥85%。

-氣化器：電加熱或熱交換式，氣化功率0.5-2kW。

-燃?xì)鈬娚淦鳎簢娚鋲毫?.1-0.3MPa，流量調(diào)節(jié)范圍±10%。

(2)性能指標(biāo)：

-燃油經(jīng)濟(jì)性：比汽油節(jié)省50-60%，續(xù)航里程≥400km。

-排放標(biāo)準(zhǔn)：NOx≤50ppm，CO≤0.5%，HC≤1%。

(3)安全標(biāo)準(zhǔn)：

-LNG儲(chǔ)罐需通過(guò)ISO13690或GB/T19779測(cè)試，爆破壓力≥3倍額定壓力。

-系統(tǒng)泄漏率≤0.1%，需安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器。

六、安全管理

（一）泄漏檢測(cè)

1.檢測(cè)方法

(1)紅外線氣體分析儀：

-檢測(cè)原理：甲烷對(duì)紅外線具有選擇性吸收，靈敏度0.1ppm。

-應(yīng)用場(chǎng)景：管道泄漏監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)罐液位監(jiān)測(cè)。

(2)可燃?xì)怏w探測(cè)器：

-檢測(cè)原理：催化燃燒或半導(dǎo)體半導(dǎo)體效應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間≤10秒。

-應(yīng)用場(chǎng)景：設(shè)備泄漏檢測(cè)、人員安全防護(hù)。

(3)氣相色譜法：

-檢測(cè)原理：分離和檢測(cè)天然氣中各組分，精度±2%。

-應(yīng)用場(chǎng)景：實(shí)驗(yàn)室分析、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.檢測(cè)頻率

-管道系統(tǒng)：每月檢測(cè)一次，泄漏率≤0.1%。

-儲(chǔ)罐系統(tǒng)：每周檢測(cè)一次，泄漏率≤0.05%。

-設(shè)備閥門(mén)：每日檢查，泄漏率≤0.02%。

（二）防爆措施

1.設(shè)備選型

(1)防爆電機(jī)：

-防爆等級(jí)：ExdIIBT4，適用于爆炸性氣體環(huán)境。

-防爆標(biāo)志：GB3836.1-2010，絕緣等級(jí)F級(jí)。

(2)防爆閥門(mén)：

-防爆等級(jí)：ExdIIBT4，手動(dòng)或氣動(dòng)操作。

-防爆標(biāo)志：GB3836.1-2010，密封面材料：碳化硅。

(3)防爆燈具：

-防爆等級(jí)：ExeIIBT4，LED光源，光效≥100lm/W。

-防爆標(biāo)志：GB3836.1-2010，防護(hù)等級(jí)IP65。

2.靜電防護(hù)

(1)接地系統(tǒng)：

-管道系統(tǒng)：每20米接地一次，接地電阻≤10Ω。

-設(shè)備外殼：通過(guò)螺栓連接，緊固力矩≥15N·m。

(2)跨接裝置：

-管道連接處：安裝金屬跨接，電阻≤0.1Ω。

-設(shè)備之間：采用導(dǎo)線跨接，長(zhǎng)度不小于50mm。

3.火源控制

(1)溫度控制：

-設(shè)備表面溫度：不超過(guò)60℃，安裝溫度傳感器報(bào)警。

-管道保溫層：厚度≥50mm，防止表面過(guò)熱。

(2)靜電消除器：

-安裝在氣體噴口，放電電流≤1μA。

-檢查周期：每周清潔一次，確保放電效果。

（三）應(yīng)急處理

1.泄漏應(yīng)急

(1)應(yīng)急物資清單：

-堵漏材料：密封膠、堵漏袋、快干水泥。

-個(gè)人防護(hù)：防毒面具、防護(hù)服、防護(hù)手套。

-消防器材：干粉滅火器、二氧化碳滅火器、消防沙。

(2)應(yīng)急流程：

-切斷泄漏源：關(guān)閉相關(guān)閥門(mén)，停止設(shè)備運(yùn)行。

-人員疏散：距離泄漏點(diǎn)15米內(nèi)禁止人員進(jìn)入。

-泄漏控制：采用堵漏材料封堵，防止擴(kuò)散。

-環(huán)境監(jiān)測(cè)：使用氣體分析儀檢測(cè)泄漏是否消除。

2.火災(zāi)應(yīng)急

(1)應(yīng)急物資清單：

-滅火器材：干粉滅火器、泡沫滅火器、消防栓。

-個(gè)人防護(hù)：消防服、消防頭盔、防毒面具。

-應(yīng)急通訊：對(duì)講機(jī)、應(yīng)急電話、報(bào)警器。

(2)應(yīng)急流程：

-切斷氣源：關(guān)閉總閥門(mén)，防止火勢(shì)蔓延。

-滅火操作：使用干粉或二氧化碳滅火器，對(duì)準(zhǔn)火焰根部。

-人員疏散：沿安全路線撤離，防止燒傷或窒息。

-噴淋系統(tǒng)：?jiǎn)?dòng)消防噴淋，降低環(huán)境溫度。

-呼救報(bào)警：撥打火警電話，說(shuō)明泄漏和火災(zāi)情況。

3.人員疏散

(1)疏散路線：

-設(shè)明顯標(biāo)志，寬度不小于1.5米，長(zhǎng)度不超過(guò)30米。

-疏散出口：安裝應(yīng)急照明，出口寬度≥1米。

(2)疏散程序：

-啟動(dòng)報(bào)警：拉響警報(bào)器，通知人員疏散。

-有序撤離：按指定路線撤離，禁止乘坐電梯。

-集合點(diǎn)：在空曠地帶集合，清點(diǎn)人數(shù)。

-醫(yī)療救護(hù)：檢查傷員，進(jìn)行急救處理。

(3)疏散演練：

-每季度進(jìn)行一次疏散演練，時(shí)間不超過(guò)3分鐘。

-檢查疏散設(shè)備，確保應(yīng)急照明和指示標(biāo)志正常。

七、維護(hù)保養(yǎng)

（一）設(shè)備檢查

1.檢查項(xiàng)目

(1)壓縮機(jī)：

-油位檢查：每周檢查一次，油位在油尺刻度之間。

-溫度監(jiān)測(cè)：運(yùn)行時(shí)溫度≤70℃，超溫報(bào)警。

-軸承振動(dòng)：每月檢測(cè)一次，振動(dòng)值≤0.1mm/s。

(2)分離器：

-沉積物清理：每季度清理一次，沉積物厚度≤5mm。

-堵塞檢查：運(yùn)行時(shí)壓差≤0.1MPa，超差停機(jī)檢查。

-密封檢查：每月檢查一次，泄漏率≤0.02%。

(3)管道系統(tǒng)：

-壓力測(cè)試：每年進(jìn)行一次，壓力1.25倍工作壓力。

-防腐檢查：每年檢查一次，銹蝕深度≤1mm。

-支架檢查：每月檢查一次，緊固件牢固。

2.維護(hù)周期

-日常維護(hù)：每日檢查，緊固件、油位、溫度。

-定期維護(hù)：每月檢查，潤(rùn)滑、密封、過(guò)濾器。

-年度維護(hù)：每年檢查，軸承、電機(jī)、控制系統(tǒng)。

（二）備件管理

1.備件清單

-主要備件：壓縮機(jī)軸承、分離器濾芯、閥門(mén)密封件。

-備件規(guī)格：根據(jù)設(shè)備型號(hào)記錄，如SKF6310、40mm濾芯、V型密封。

-備件數(shù)量：根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，一般備件數(shù)量為1-2套。

2.庫(kù)存管理

-存放環(huán)境：干燥、通風(fēng)、避免陽(yáng)光直射。

-保管期限：根據(jù)備件材質(zhì)記錄，如軸承2年、濾芯1年。

-定期盤(pán)點(diǎn)：每月盤(pán)點(diǎn)一次，確保備件可用。

3.采購(gòu)流程

-采購(gòu)申請(qǐng)：填寫(xiě)采購(gòu)單，注明備件型號(hào)、數(shù)量、用途。

-供應(yīng)商選擇：選擇知名品牌，如SKF、WEG、Honeywell。

-到貨驗(yàn)收：檢查備件包裝、合格證、規(guī)格型號(hào)。

（三）記錄管理

1.記錄內(nèi)容

-設(shè)備運(yùn)行記錄：運(yùn)行時(shí)間、壓力、溫度、流量。

-維護(hù)記錄：維護(hù)時(shí)間、維護(hù)內(nèi)容、更換備件。

-故障記錄：故障時(shí)間、故障現(xiàn)象、處理方法。

-檢查記錄：檢查時(shí)間、檢查項(xiàng)目、檢查結(jié)果。

2.記錄格式

-采用表格形式記錄，如：

|設(shè)備名稱(chēng)|運(yùn)行時(shí)間（h）|壓力（MPa）|溫度（℃）|流量（m3/h）|

|---|---|---|---|---|

|壓縮機(jī)A|500|0.8|60|100|

||||||

3.記錄保存

-保存期限：設(shè)備運(yùn)行周期+1年，如5年。

-存放方式：電子版存入數(shù)據(jù)庫(kù)，紙質(zhì)版存入檔案柜。

-定期備份：每月備份電子版，防止數(shù)據(jù)丟失。

八、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（一）技術(shù)創(chuàng)新

1.高效凈化技術(shù)

-采用膜分離技術(shù)，脫硫率可達(dá)99.5%，能耗降低20%。

-生物脫硫技術(shù)，利用微生物降解硫化物，環(huán)保無(wú)污染。

2.深冷液化技術(shù)

-透平膨脹機(jī)技術(shù)，液化效率提高至90%以上。

-空分聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，副產(chǎn)液氮用于制冷或工業(yè)用途。

3.智能化應(yīng)用

-采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

-人工智能預(yù)測(cè)性維護(hù)，減少設(shè)備故障率。

（二）政策導(dǎo)向

-國(guó)家鼓勵(lì)天然氣清潔高效利用，支持技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

-推動(dòng)天然氣與可再生能源結(jié)合，發(fā)展綜合能源系統(tǒng)。

（三）市場(chǎng)需求

-工業(yè)領(lǐng)域：化工、發(fā)電需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)年增速5-8%。

-民用領(lǐng)域：城市燃?xì)馄占奥侍岣?，需求年增?-5%。

-交通領(lǐng)域：CNG/LNG汽車(chē)推廣加速，需求年增速10-15%。

九、結(jié)論

天然氣利用技術(shù)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，從開(kāi)采到終端應(yīng)用需要科學(xué)合理的工藝設(shè)計(jì)和安全管理。本手冊(cè)提供了系統(tǒng)的技術(shù)指導(dǎo)，幫助相關(guān)人員掌握天然氣利用的關(guān)鍵技術(shù)和操作流程。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)管理，可以提高天然氣利用效率，降低環(huán)境污染，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的需求，天然氣利用技術(shù)將向高效化、智能化、清潔化方向發(fā)展。

一、概述

天然氣作為一種清潔、高效的能源，在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著重要角色。天然氣利用技術(shù)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，包括開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。本手冊(cè)旨在提供一套系統(tǒng)性的技術(shù)指導(dǎo)，幫助相關(guān)人員了解和掌握天然氣利用的關(guān)鍵技術(shù)和操作流程。通過(guò)科學(xué)合理的利用，可以提高天然氣利用效率，降低環(huán)境污染，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。

二、天然氣開(kāi)采與運(yùn)輸

（一）天然氣開(kāi)采技術(shù)

1.傳統(tǒng)的天然氣開(kāi)采方法包括垂直鉆井和水平鉆井。垂直鉆井適用于天然氣藏較為集中的區(qū)域，而水平鉆井則適用于天然氣藏分布廣泛的情況。

2.在水力壓裂技術(shù)中，通過(guò)高壓水流裂縫，釋放天然氣資源，提高開(kāi)采效率。需嚴(yán)格控制壓裂液成分，避免環(huán)境污染。

3.地面抽采設(shè)備包括壓縮機(jī)和分離器，用于將天然氣從井底抽出并分離雜質(zhì)。

（二）天然氣運(yùn)輸技術(shù)

1.管道運(yùn)輸是最常用的運(yùn)輸方式，通過(guò)長(zhǎng)輸管道將天然氣輸送到用氣端。管道材質(zhì)需符合高壓、耐腐蝕的要求。

2.液化天然氣（LNG）運(yùn)輸采用低溫儲(chǔ)罐，將天然氣液化后通過(guò)船舶或槽車(chē)運(yùn)輸，適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

3.運(yùn)輸過(guò)程中需定期檢測(cè)管道壓力和溫度，防止泄漏或超壓現(xiàn)象。

三、天然氣儲(chǔ)存技術(shù)

（一）地下儲(chǔ)氣庫(kù)

1.地下儲(chǔ)氣庫(kù)利用枯竭油氣田或鹽穴等地質(zhì)構(gòu)造儲(chǔ)存天然氣。需進(jìn)行嚴(yán)格的密封性檢測(cè)，確保儲(chǔ)存安全。

2.儲(chǔ)氣庫(kù)的注氣和采氣過(guò)程需通過(guò)控制閥門(mén)和計(jì)量設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體流量和壓力。

（二）地上儲(chǔ)罐

1.地上儲(chǔ)罐采用不銹鋼或復(fù)合材料制造，容量根據(jù)用氣需求設(shè)計(jì)，一般分為高壓儲(chǔ)罐和低壓儲(chǔ)罐。

2.儲(chǔ)罐需定期進(jìn)行壓力測(cè)試和防腐處理，防止罐體銹蝕或變形。

四、天然氣加工技術(shù)

（一）天然氣凈化

1.預(yù)處理階段通過(guò)除塵、脫硫、脫碳等工藝去除天然氣中的雜質(zhì)，提高氣體純度。

2.脫硫工藝常用化學(xué)吸收法或物理吸附法，脫碳工藝則采用變壓吸附（PSA）技術(shù)。

（二）天然氣液化

1.天然氣液化過(guò)程包括壓縮、冷卻和節(jié)流膨脹三個(gè)步驟。需使用高效的制冷設(shè)備，如膨脹機(jī)或制冷機(jī)。

2.液化后的天然氣密度增加，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，但需在低溫環(huán)境下保存。

五、天然氣終端應(yīng)用

（一）工業(yè)應(yīng)用

1.化工業(yè)：天然氣作為原料用于合成氨、甲醇等化工產(chǎn)品。需控制反應(yīng)溫度和壓力，確保生產(chǎn)安全。

2.發(fā)電行業(yè)：天然氣發(fā)電采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，效率較高，排放較低。

（二）民用應(yīng)用

1.燃?xì)庠罹撸翰捎玫蛪禾烊粴?，通過(guò)穩(wěn)壓閥調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁?，確保燃燒穩(wěn)定。

2.燃?xì)鉄崴鳎和ㄟ^(guò)燃燒天然氣加熱水，需定期清理燃燒室，防止積碳。

（三）汽車(chē)燃料

1.天然氣汽車(chē)采用壓縮天然氣（CNG）或液化天然氣（LNG）作為燃料。需安裝燃?xì)馄亢蜏p壓閥，確保安全。

2.天然氣汽車(chē)燃燒效率高，排放物較少，適合城市公共交通。

六、安全管理

（一）泄漏檢測(cè)

1.定期使用氣體檢測(cè)儀檢測(cè)管道和設(shè)備是否存在天然氣泄漏。

2.泄漏點(diǎn)需及時(shí)處理，防止引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

（二）防爆措施

1.燃?xì)庠O(shè)備需安裝防爆裝置，如防爆電機(jī)和防爆閥門(mén)。

2.工作區(qū)域需保持通風(fēng)，避免天然氣積聚。

（三）應(yīng)急處理

1.制定應(yīng)急預(yù)案，包括泄漏應(yīng)急、火災(zāi)應(yīng)急和人員疏散等方案。

2.定期組織應(yīng)急演練，提高人員的應(yīng)急處置能力。

一、概述

天然氣作為一種清潔、高效的能源，在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著重要角色。天然氣利用技術(shù)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，包括開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。本手冊(cè)旨在提供一套系統(tǒng)性的技術(shù)指導(dǎo)，幫助相關(guān)人員了解和掌握天然氣利用的關(guān)鍵技術(shù)和操作流程。通過(guò)科學(xué)合理的利用，可以提高天然氣利用效率，降低環(huán)境污染，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。天然氣的化學(xué)成分以甲烷（CH?）為主，通常含少量乙烷、丙烷、丁烷以及雜質(zhì)如硫化氫（H?S）、二氧化碳（CO?）、水蒸氣（H?O）等。因此，在利用前需進(jìn)行必要的處理和加工。

二、天然氣開(kāi)采與運(yùn)輸

（一）天然氣開(kāi)采技術(shù)

1.傳統(tǒng)與非常規(guī)開(kāi)采方法

(1)垂直鉆井：適用于天然氣藏較為集中、埋藏較淺的地質(zhì)條件。操作步驟包括：

-鉆探井架搭建，確保穩(wěn)定性和承載力。

-鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，逐步形成垂直井眼至目標(biāo)層位。

-下入套管固井，將井壁與地層隔離，防止漏氣或井壁坍塌。

-完井作業(yè)，包括射孔和投產(chǎn)準(zhǔn)備。

(2)水平鉆井：適用于天然氣藏分布廣泛、滲透率較低的地質(zhì)條件。操作步驟包括：

-完成垂直井段鉆進(jìn)至目標(biāo)層位。

-轉(zhuǎn)換鉆頭方向，鉆進(jìn)水平段，擴(kuò)大接觸面積。

-實(shí)施多分支井眼技術(shù)，增加單井產(chǎn)量。

-完井和增產(chǎn)措施，如壓裂改造，提高采收率。

2.水力壓裂技術(shù)

(1)原理與設(shè)備：通過(guò)高壓水流在儲(chǔ)層中形成裂縫，釋放天然氣資源。主要設(shè)備包括：水力壓裂泵、混砂器、儲(chǔ)液罐、高壓管匯等。

(2)壓裂液配制：根據(jù)儲(chǔ)層特性選擇合適的壓裂液，成分包括：

-基液（水或油）。

-交聯(lián)劑（如硼砂或胍膠）。

-攜砂劑（石英砂或樹(shù)脂砂）。

-防腐劑和殺菌劑。

(3)操作流程：

-設(shè)計(jì)壓裂方案，確定注入壓力、排量、砂量等參數(shù)。

-將壓裂液和砂混合均勻，注入儲(chǔ)層。

-保持壓力一段時(shí)間，確保裂縫形成和擴(kuò)展。

-逐漸降低壓力，結(jié)束注入，開(kāi)始采氣。

(4)注意事項(xiàng)：嚴(yán)格控制壓裂液成分，避免污染地下水和儲(chǔ)層。壓裂過(guò)程中需監(jiān)測(cè)地應(yīng)力變化，防止誘發(fā)微地震。

3.地面抽采設(shè)備

(1)壓縮機(jī)：將天然氣從井底抽出并提高壓力。類(lèi)型包括：

-離心式壓縮機(jī)（適用于大流量、高壓力）。

-螺桿式壓縮機(jī)（適用于中小流量、較高壓力）。

(2)分離器：去除天然氣中的雜質(zhì)，如油、水、泥沙等。工作原理基于重力沉降和離心分離。

(3)管道系統(tǒng)：包括閥門(mén)、過(guò)濾器、流量計(jì)等，用于控制和監(jiān)測(cè)氣體流動(dòng)。

（二）天然氣運(yùn)輸技術(shù)

1.管道運(yùn)輸

(1)管道類(lèi)型：

-石油鋼管：強(qiáng)度高、成本低，常用規(guī)格DN100-DN2000。

-不銹鋼管：耐腐蝕、壽命長(zhǎng)，適用于高純度天然氣運(yùn)輸。

-復(fù)合材料管：重量輕、耐壓性好，適用于海洋運(yùn)輸。

(2)管道敷設(shè)：

-直埋敷設(shè)：適用于陸地，需做防腐處理和陰極保護(hù)。

-樁基敷設(shè)：適用于河流、海峽等區(qū)域，需做防水和抗震設(shè)計(jì)。

(3)運(yùn)輸流程：

-天然氣進(jìn)入管道前需進(jìn)行預(yù)處理，去除雜質(zhì)。

-通過(guò)壓縮機(jī)站分段加壓，保持氣流速度和壓力。

-設(shè)置計(jì)量站和巡檢站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量、壓力和氣體成分。

(4)水力伴熱：在管道內(nèi)注入熱水或蒸汽，防止天然氣在低溫環(huán)境下凝結(jié)。伴熱溫度一般控制在35-45℃。

2.液化天然氣（LNG）運(yùn)輸

(1)冷卻與液化：天然氣在液化廠經(jīng)過(guò)壓縮、冷卻、節(jié)流膨脹等步驟，溫度降至-162℃，體積縮小600倍。

(2)儲(chǔ)罐類(lèi)型：

-單元式儲(chǔ)罐：小型、移動(dòng)式，常用板式或真空絕熱。

-箱式儲(chǔ)罐：大型、固定式，采用全包容式真空絕熱。

(3)運(yùn)輸工具：

-LNG運(yùn)輸船：船體采用特殊材料，如鋁合金或復(fù)合材料，船頂安裝低溫氣化裝置。

-LNG槽車(chē)：采用真空夾套和相變材料絕熱，載量5-70立方米。

(4)運(yùn)輸流程：

-在低溫下運(yùn)輸和儲(chǔ)存，全程監(jiān)控溫度和壓力。

-到達(dá)目的地后，通過(guò)氣化站將LNG氣化，再進(jìn)入管網(wǎng)。

3.運(yùn)輸安全

(1)泄漏檢測(cè)：

-采用紅外線氣體分析儀檢測(cè)甲烷泄漏。

-安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器，報(bào)警閾值設(shè)定為爆炸下限的25%。

(2)壓力控制：

-管道最高工作壓力一般不超過(guò)10MPa，需定期進(jìn)行水壓或氣壓測(cè)試。

-安裝安全閥，泄壓設(shè)定值高于正常工作壓力的10%。

(3)緊急預(yù)案：

-制定泄漏應(yīng)急方案，包括切斷閥門(mén)、稀釋排放、人員疏散等。

-定期進(jìn)行管道應(yīng)力測(cè)試，防止變形或破裂。

三、天然氣儲(chǔ)存技術(shù)

（一）地下儲(chǔ)氣庫(kù)

1.儲(chǔ)存設(shè)施

(1)構(gòu)造要求：

-儲(chǔ)層滲透率不低于5mD，孔隙度大于15%。

-封蓋層必須致密，單井封閉壓力不低于5MPa。

-儲(chǔ)層上方應(yīng)有足夠的蓋層厚度，一般不小于300米。

(2)儲(chǔ)存容量：

-常規(guī)氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)：庫(kù)容0.1-10億立方米。

-枯竭油氣田型儲(chǔ)氣庫(kù)：庫(kù)容1-50億立方米。

-鹽穴型儲(chǔ)氣庫(kù)：庫(kù)容0.5-20億立方米。

2.注氣與采氣

(1)注氣流程：

-通過(guò)注入井將天然氣注入儲(chǔ)層。

-控制注氣速率和壓力，防止儲(chǔ)層突破。

-注氣前需對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行清洗，去除雜質(zhì)。

(2)采氣流程：

-通過(guò)生產(chǎn)井采出天然氣。

-采氣過(guò)程中需保持儲(chǔ)層壓力，防止氣藏枯竭。

-定期分析采出氣成分，評(píng)估儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)。

(3)增注技術(shù)：

-注入CO?或氮?dú)馓岣卟墒章省?/p>

-采用化學(xué)驅(qū)替技術(shù)，提高天然氣流動(dòng)性。

3.安全管理

(1)封閉性檢測(cè)：

-定期進(jìn)行壓力測(cè)試，確保儲(chǔ)層和蓋層密封。

-使用示蹤劑檢測(cè)潛在泄漏路徑。

(2)壓力控制：

-注氣壓力不得超過(guò)儲(chǔ)層承受能力，一般不超過(guò)15MPa。

-安裝安全閥和壓力調(diào)節(jié)器，防止超壓。

(3)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：

-實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注入量、采出量、儲(chǔ)層壓力和溫度。

-建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析儲(chǔ)層變化趨勢(shì)。

（二）地上儲(chǔ)罐

1.儲(chǔ)罐類(lèi)型

(1)固定頂儲(chǔ)罐：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適用于低壓儲(chǔ)存。罐頂材料可為錐頂或拱頂。

(2)浮頂儲(chǔ)罐：頂部漂浮在液面上，減少蒸發(fā)損失，適用于高壓儲(chǔ)存。浮頂材料可為內(nèi)浮頂或外浮頂。

(3)壁板式儲(chǔ)罐：適用于大型、超大型儲(chǔ)罐，壁板分段組裝，強(qiáng)度高、密封性好。

2.儲(chǔ)罐建造

(1)基礎(chǔ)施工：

-采用混凝土基礎(chǔ)，承載力不低于200kPa。

-基礎(chǔ)表面需做防水處理，防止地下水滲入。

(2)罐體焊接：

-焊接材料必須符合標(biāo)準(zhǔn)，如AWSD1.1或ISO13628。

-焊接前需對(duì)板材進(jìn)行預(yù)熱，溫度控制在80-120℃。

(3)球罐建造：

-球罐分瓣組裝，采用旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)式吊裝設(shè)備。

-球殼厚度需根據(jù)壓力和直徑計(jì)算，一般不小于8mm。

3.儲(chǔ)存操作

(1)充裝控制：

-充裝量不得超過(guò)罐容的95%，防止液體膨脹溢出。

-高壓儲(chǔ)罐充裝需分階段進(jìn)行，避免壓力突變。

(2)溫度控制：

-通過(guò)夾套水循環(huán)或盤(pán)管加熱，保持儲(chǔ)存溫度。

-低溫儲(chǔ)罐需定期檢查絕熱層，防止冷橋效應(yīng)。

(3)消除靜電：

-儲(chǔ)罐接地電阻不超過(guò)10Ω，防止靜電積聚。

-管道連接處安裝跨接裝置，確保接地連續(xù)。

4.維護(hù)保養(yǎng)

(1)檢查項(xiàng)目：

-罐體銹蝕檢查：每年進(jìn)行超聲波測(cè)厚，銹蝕深度超過(guò)1mm需修復(fù)。

-罐底沉積物清理：每2-3年清理一次，防止腐蝕加劇。

-球罐焊縫檢測(cè)：采用射線或超聲波檢測(cè)，缺陷率不超過(guò)2%。

(2)防腐措施：

-外壁噴涂環(huán)氧富鋅底漆，面漆采用聚氨酯或氟碳漆。

-內(nèi)壁防腐涂層：采用環(huán)氧或聚脲涂層，厚度不小于200μm。

(3)應(yīng)急準(zhǔn)備：

-配備消防器材，如干粉滅火器、泡沫滅火系統(tǒng)。

-制定泄漏應(yīng)急方案，包括堵漏材料和工具清單。

四、天然氣加工技術(shù)

（一）天然氣凈化

1.預(yù)處理工藝

(1)除塵：

-采用旋風(fēng)分離器去除大于10μm的固體顆粒。

-高溫天然氣通過(guò)布袋過(guò)濾器，孔徑控制在5μm。

(2)脫硫：

-濕法脫硫：采用胺液吸收法，常用MDEA或DEA溶液，脫硫率可達(dá)99%。

-工藝流程：天然氣→噴淋塔→脫硫液再生塔→循環(huán)。

-干法脫硫：采用氧化鋅或活性炭吸附法，適用于低硫天然氣。

-工藝流程：天然氣→吸附器→解吸再生。

(3)脫碳：

-變壓吸附（PSA）：采用碳分子篩吸附CO?，脫碳率可達(dá)95%。

-工藝流程：天然氣→吸附塔A→吸附塔B→解吸→產(chǎn)品氣。

-化學(xué)吸收法：采用甲醇或碳酸鉀溶液吸收CO?，適用于高濃度CO?天然氣。

-工藝流程：天然氣→吸收塔→再生塔→循環(huán)。

2.混合物分離

(1)乙烷回收：

-采用低溫分離法，將天然氣液化后分離乙烷。

-分離溫度控制在-89℃（乙烷凝固點(diǎn)），回收率可達(dá)90%。

(2)丙烷回收：

-采用萃取精餾法，使用甲基乙酯或N-甲酰嗎啉作為萃取劑。

-回收率可達(dá)85%，產(chǎn)品純度大于98%。

（二）天然氣液化

1.液化工藝

(1)簡(jiǎn)易循環(huán)流程：

-天然氣→壓縮→冷卻→節(jié)流閥→液化→產(chǎn)品儲(chǔ)存。

-適用于小型液化裝置，液化率40-50%。

(2)等溫壓縮流程：

-天然氣→多級(jí)壓縮→冷卻→換熱器預(yù)冷→節(jié)流閥→液化→產(chǎn)品儲(chǔ)存。

-適用于中型液化裝置，液化率70-80%。

(3)膨脹機(jī)循環(huán)流程：

-天然氣→壓縮→冷卻→換熱器預(yù)冷→膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)→節(jié)流閥→液化→產(chǎn)品儲(chǔ)存。

-適用于大型液化裝置，液化率85-95%。

2.關(guān)鍵設(shè)備

(1)膨脹機(jī)：

-活塞式膨脹機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，適用于中小流量。

-螺桿式膨脹機(jī)：效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，適用于大型裝置。

-工作轉(zhuǎn)速：1000-5000rpm，出口溫度可達(dá)-160℃。

(2)制冷機(jī)：

-離心式制冷機(jī)：制冷量大、噪音低，適用于低溫環(huán)境。

-空氣分離機(jī)：副產(chǎn)液氮，可用于空分聯(lián)產(chǎn)。

(3)絕熱系統(tǒng)：

-采用多層絕熱結(jié)構(gòu)，如真空夾套+相變材料，絕熱效率可達(dá)85%。

-液氮預(yù)冷：降低設(shè)備初始溫度，提高液化效率。

3.操作控制

(1)壓力控制：

-壓縮機(jī)出口壓力一般控制在8-12MPa，防止氣體分解。

-節(jié)流閥前壓力設(shè)定為液化溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力。

(2)溫度控制：

-冷卻介質(zhì)溫度：循環(huán)水進(jìn)口≤25℃，出口≤35℃。

-液化溫度控制在-162℃±5℃，防止乙烷結(jié)晶。

(3)能耗優(yōu)化：

-采用能量集成技術(shù)，如熱交換網(wǎng)絡(luò)，回收低溫?zé)崃俊?/p>

-優(yōu)化壓縮比和膨脹機(jī)效率，降低電耗。

五、天然氣終端應(yīng)用

（一）工業(yè)應(yīng)用

1.化工業(yè)

(1)合成氨：

-工藝流程：天然氣→脫硫脫碳→變換→脫氫→合成。

-原料天然氣硫含量需低于0.5ppm，CO?含量低于3%。

-合成氨產(chǎn)能：3000-5000噸/天，氨氣純度≥99%。

(2)甲醇合成：

-工藝流程：天然氣→脫硫脫碳→合成氣→甲醇合成塔→精餾。

-原料天然氣熱值需≥35MJ/m3，甲烷含量≥85%。

-甲醇產(chǎn)能：1000-2000噸/天，甲醇純度≥99.5%。

2.發(fā)電行業(yè)

(1)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電：

-工藝流程：天然氣→壓縮機(jī)→燃燒室→渦輪→發(fā)電機(jī)→發(fā)電機(jī)。

-熱耗率：≤840kJ/kWh，發(fā)電效率可達(dá)60%。

-適用于調(diào)峰電廠，啟停時(shí)間小于10分鐘。

(2)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電：

-工藝流程：燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電→余熱鍋爐→蒸汽輪機(jī)發(fā)電。

-發(fā)電效率可達(dá)60-65%，排放量低于25gCO?/kWh。

-冷卻方式：濕式冷卻或空冷，冷卻水用量≤3m3/kWh。

（二）民用應(yīng)用

1.燃?xì)庠罹?/p>

(1)安裝要求：

-燃?xì)夤艿乐睆剑旱蛪汗蹹N6-DN20，中壓管DN15-DN50。

-燃?xì)庠罹甙惭b高度：距離地面1.2-1.5米，離墻距離≥50mm。

(2)燃燒性能：

-燃燒火焰藍(lán)色、穩(wěn)定，煙氣中CO含量≤0.5%。

-燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)范圍：0.3-1.2Nm3/h，誤差≤5%。

(3)安全防護(hù)：

-安裝燃?xì)庑孤﹫?bào)警器，報(bào)警濃度設(shè)定為爆炸下限的10%。

-燃?xì)庠罹咝柰ㄟ^(guò)CE或CSA認(rèn)證，漏氣率≤0.05%。

2.燃?xì)鉄崴?/p>

(1)安裝要求：

-燃?xì)鉄崴髋艢夥绞剑簭?qiáng)排式或平衡式，排氣口高度≥2米。

-安裝環(huán)境通風(fēng)良好，避免密閉空間使用。

(2)加熱性能：

-加熱速度：3-5分鐘升溫至45℃，溫控精度±2℃。

-儲(chǔ)水箱容積：30-100L，保溫層厚度≥50mm。

(3)安全防護(hù)：

-安裝防干燒保護(hù)裝置，水溫超過(guò)60℃自動(dòng)停機(jī)。

-燃?xì)鉄崴餍柰ㄟ^(guò)EN13136或GB6952認(rèn)證，水套泄漏率≤0.1%。

（三）汽車(chē)燃料

1.壓縮天然氣（CNG）汽車(chē)

(1)燃?xì)庀到y(tǒng)：

-燃?xì)馄浚禾祭w維纏繞瓶，容積10-50L，瓶體強(qiáng)度≥150MPa。

-燃?xì)鉁p壓器：壓力調(diào)節(jié)范圍0.2-1.0MPa，響應(yīng)時(shí)間≤0.1秒。

-燃?xì)鈬娚淦鳎簢娚鋲毫?.1-0.3MPa，流量調(diào)節(jié)范圍±10%。

(2)性能指標(biāo)：

-燃油經(jīng)濟(jì)性：比汽油節(jié)省30-40%，續(xù)航里程≥300km。

-排放標(biāo)準(zhǔn)：NOx≤100ppm，CO≤1%，HC≤1.5%。

(3)安全標(biāo)準(zhǔn)：

-燃?xì)馄啃柰ㄟ^(guò)ISO11431或GB/T7959測(cè)試，爆破壓力≥3倍額定壓力。

-燃?xì)庀到y(tǒng)泄漏率≤0.2%，需定期檢測(cè)。

2.液化天然氣（LNG）汽車(chē)

(1)燃?xì)庀到y(tǒng)：

-LNG儲(chǔ)罐：真空絕熱罐，容積5-40L，絕熱效率≥85%。

-氣化器：電加熱或熱交換式，氣化功率0.5-2kW。

-燃?xì)鈬娚淦鳎簢娚鋲毫?.1-0.3MPa，流量調(diào)節(jié)范圍±10%。

(2)性能指標(biāo)：

-燃油經(jīng)濟(jì)性：比汽油節(jié)省50-60%，續(xù)航里程≥400km。

-排放標(biāo)準(zhǔn)：NOx≤50ppm，CO≤0.5%，HC≤1%。

(3)安全標(biāo)準(zhǔn)：

-LNG儲(chǔ)罐需通過(guò)ISO13690或GB/T19779測(cè)試，爆破壓力≥3倍額定壓力。

-系統(tǒng)泄漏率≤0.1%，需安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器。

六、安全管理

（一）泄漏檢測(cè)

1.檢測(cè)方法

(1)紅外線氣體分析儀：

-檢測(cè)原理：甲烷對(duì)紅外線具有選擇性吸收，靈敏度0.1ppm。

-應(yīng)用場(chǎng)景：管道泄漏監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)罐液位監(jiān)測(cè)。

(2)可燃?xì)怏w探測(cè)器：

-檢測(cè)原理：催化燃燒或半導(dǎo)體半導(dǎo)體效應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間≤10秒。

-應(yīng)用場(chǎng)景：設(shè)備泄漏檢測(cè)、人員安全防護(hù)。

(3)氣相色譜法：

-檢測(cè)原理：分離和檢測(cè)天然氣中各組分，精度±2%。

-應(yīng)用場(chǎng)景：實(shí)驗(yàn)室分析、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.檢測(cè)頻率

-管道系統(tǒng)：每月檢測(cè)一次，泄漏率≤0.1%。

-儲(chǔ)罐系統(tǒng)：每周檢測(cè)一次，泄漏率≤0.05%。

-設(shè)備閥門(mén)：每日檢查，泄漏率≤0.02%。

（二）防爆措施

1.設(shè)備選型

(1)防爆電機(jī)：

-防爆等級(jí)：ExdIIBT4，適用于爆炸性氣體環(huán)境。

-防爆標(biāo)志：GB3836.1-2010，絕緣等級(jí)F級(jí)。

(2)防爆閥門(mén)：

-防爆等級(jí)：ExdIIBT4，手動(dòng)或氣動(dòng)操作。

-防爆標(biāo)志：GB3836.1-2010，密封面材料：碳化硅。

(3)防爆燈具：

-防爆等級(jí)：ExeIIBT4，LED光源，光效≥100lm/W。

-防爆標(biāo)志：GB3836.1-2010，防護(hù)等級(jí)IP65。

2.靜電防護(hù)

(1)接地系統(tǒng)：

-管道系統(tǒng)：每20米接地一次，接地電阻≤10Ω。

-設(shè)備外殼：通過(guò)螺栓連接，緊固力矩≥15N·m。

(2)跨接裝置：

-管道連接處：安裝金屬跨接，電阻≤0.1Ω。

-設(shè)備之間：采用導(dǎo)線跨接，長(zhǎng)度不小于50mm。

3.火源控制

(1)溫度控制：

-設(shè)備表面溫度：不超過(guò)60℃，安裝溫度傳感器報(bào)警。

-管道保溫層：厚度≥50mm，防止表面過(guò)熱。

(2)靜電消除器：

-安裝在氣體噴口，放電電流≤1μA。

-檢查周期：每周清潔一次，確保放電效果。

（三）應(yīng)急處理

1.泄漏應(yīng)急

(1)應(yīng)急物資清單：

-堵漏材料：密封膠、堵漏袋、快干水泥。

-個(gè)人防護(hù)：防毒面具、防護(hù)服、防護(hù)手套。

-消防器材：干粉滅火器、二氧化碳滅火器、消防沙。

(2)應(yīng)急流程：

-切斷泄漏源：關(guān)閉相關(guān)閥門(mén)，停止設(shè)備運(yùn)行。

-人員疏散：距離泄漏點(diǎn)15米內(nèi)禁止人員進(jìn)入。

-泄