LNG儲存與運輸技術分析

　　眾所周知，液化天然氣無論是儲存還是運輸都存在著頗多的難度，這也為國內(nèi)很多的LNG生產(chǎn)企業(yè)帶來了不小的挑戰(zhàn)，目前LNG市場上比較常見的儲存技術有儲氣庫、儲氣罐、金屬罐等等，常見的運輸技術則有槽車運輸、船運輸、管道運輸、罐箱運輸?shù)鹊?，工作人員可以結(jié)合自身企業(yè)對于LNG運輸?shù)木唧w要求選擇合適的儲存技術及運輸技術，以求最終能夠達到最佳的LNG儲存效果及運輸效率。

　　1液化天然氣

　　液化天然氣（LNG）的主要成分是甲烷，是無味、無腐蝕性、無色、無毒的氣體，因此也被人們稱之為世界上迄今為止最干凈的能源。液化后天然氣的體積僅占氣態(tài)天然氣體積的1/625，質(zhì)量僅占同體積水的45%。該能源通常是將氣態(tài)天然氣先經(jīng)過預處理及壓縮處理使其體積大幅度的縮小，然后再對其進行冷卻處理，使其溫度降至-161.5℃，此時天然氣已經(jīng)成為液態(tài)，最后工作人員可以將液態(tài)天然氣儲存至溫度為-161.5℃、壓強為0-0.1MPa的儲存罐內(nèi)進行運輸，人們在使用該能源時再將其由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。

　　2儲存技術

　　2.1儲氣庫

　　儲氣庫是工作人員用于儲存大量LNG的主要儲存方式，常見的儲氣庫形式有兩種，一種是地上儲氣庫，另一種則是地下儲氣庫。無論是從成本費用還是從環(huán)境保護的角度上來說，地下儲氣庫都有著絕對的優(yōu)勢。但是由于LNG對于儲存環(huán)境有著較為嚴苛的要求和標準，其中包括儲存環(huán)境溫度應在-161.5℃等等，而儲氣庫通常是由圍巖結(jié)構進行建設的，由于儲氣庫溫度較低，這些圍巖在長期低溫環(huán)境中會出現(xiàn)不同程度上的巖體碎裂情況，從而導致LNG的泄漏，對LNG儲存企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失[1]。阿爾及利亞曾有LNG儲存企業(yè)利用凍土層來提高地下洞穴的密封性，減少低溫對周圍巖石的損害，雖然該方法下LNG的儲存效果得到了大幅度的提升，但是仍然無法確保LNG完全不泄露。

　　2.2儲氣罐

　　從制作材料的層面上來說，地下儲氣罐與地上儲氣罐內(nèi)部結(jié)構以及保溫層基本相同，目前市場上比較常見的儲罐內(nèi)壁材料有不銹鋼、9%鎳鋼、鋁合金等等，而保溫層的制作材料則主要包括聚氨酯泡沫、珍珠巖等等，儲氣罐的外表面通常由混凝土制作而成。從儲存性質(zhì)的層面上來說，地下儲氣罐則體現(xiàn)出了安全性高、抗震性強、占地面積小、耐久性強等優(yōu)勢。根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果我們可以得知，日本是全球范圍內(nèi)地下儲氣罐技術最為領先的國家，其通過合理地使用空氣支撐技術以及氣浮技術等技術將儲氣罐的內(nèi)壁與罐底進行剛性結(jié)合，就目前而言日本已經(jīng)建立了超過25×104立方米的地下儲氣罐，并且在實際應用過程中也取得了不錯的成效[2]。

　　2.3金屬儲罐

　　金屬儲罐也是用于儲存LNG比較常見的一種儲存方式，該類金屬儲罐根據(jù)制作材料的差異性可以進一步細致地劃分為混凝土金屬儲罐以及薄膜金屬儲罐，前者比較適用于一些大規(guī)模的LNG儲存工作，后者則適用于一些小規(guī)模的LNG儲存工作。國內(nèi)現(xiàn)階段所使用的LNG儲氣罐大多數(shù)為小規(guī)模的壓力儲氣罐，目前國內(nèi)最大的金屬儲氣罐位于江蘇省，其儲存容量為20×104立方米。除此之外，印尼、阿爾及利亞、英國、法國、文萊等國軍兼有大規(guī)模的常壓儲氣罐，韓國建造了施加最大容量的LNG儲氣罐，其儲存容量為27×104立方米，日本則是建造LNG儲氣罐數(shù)量最多的國家，其擁有的LNG儲氣罐數(shù)量約占全球總儲氣罐數(shù)量的62%。

　　3運輸技術

　　3.1槽車運輸

　　目前市場上比較常見的兩種槽車運輸方式如下：第一，公路運輸，該運輸方式主要適用于運輸距離在1000km以內(nèi)的LNG運輸作業(yè)；第二，鐵路運輸，該運輸方式主要適用于運輸距離超過1000km的LNG運輸作業(yè)[3]。其實目前所使用的LNG槽車運輸技術已經(jīng)相對比較完善，單輛LNG運輸槽車的最大容積已經(jīng)達到52.8立方米，可承受的最大壓強為0.7MPa，槽車運輸?shù)乃俣绕骄鶠?0km/h，根據(jù)相關實驗數(shù)據(jù)測試結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論，槽車運輸過程中儲氣罐內(nèi)部的壓強基本處于穩(wěn)定的狀態(tài)，在槽車行駛過程中出現(xiàn)緊急停車時，儲氣罐內(nèi)的壓強略微上升0.02MPa，整個LNG運輸過程總液態(tài)天然氣并無損失。

　　3.2船運輸

　　船運也是LNG運輸領域中應用比較廣泛的一種運輸形式，根據(jù)市場上針對LNG船運輸?shù)臄?shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果我們可以得知，就目前而言世界上能夠獨立生產(chǎn)和建造LNG運輸船的國家基本都位于亞洲，韓國的大宇企業(yè)和三星企業(yè)以及日本的三菱企業(yè)已經(jīng)成為目前世界上主要的LNG運輸船生產(chǎn)企業(yè)。目前世界上最大的LNG運輸船容量為26×104立方米，而我國目前擁有獨立知識產(chǎn)權的LNG運輸船容量則為17.5×104立方米。LNG運輸船可以根據(jù)儲氣倉系統(tǒng)的種類不同而進一步細致地分為獨立型LNG運輸船和薄膜型LNG運輸船兩種類型，工作人員可以結(jié)合LNG運輸要求進行合理的選擇，以確保最終能夠達到預期理想的LNG運輸效果。

　　3.3管道運輸

　　管道運輸目前主要應用于LNG的短距離輸送，暫未要研發(fā)出長距離LNG輸送的可行性運輸管道，不過國內(nèi)很多研究人員一直在確保LNG運輸效果的基礎上不斷地擴建管道運輸?shù)木嚯x，為了確保管道運輸過程中LNG不會因一些客觀因素的影響而發(fā)生變性變質(zhì)等情況，管道運輸過程中需要設置LNG冷泵站，通過這種方式來確保所傳輸?shù)腖NG始終具有良好的性能。

　　到那時由于LNG長距離管道運輸在前期建設階段需要投入大量的成本資金，且建設過程中的風險性較高，因此建設項目也就相對較少，但是隨著近幾年來人們對于LNG的需求量越來越大，因此LNG的長距離管道運輸已然成為了未來幾年的重要發(fā)展趨勢，相信不久之后LNG的長距離管道運輸一定能夠得到巨大的技術突破，據(jù)目前為止，LNG長距離運輸已經(jīng)達到32km，相信這一數(shù)據(jù)還會隨著科技的進步被不斷地刷新[4]。

　　3.4罐箱運輸

　　除了上述我們所提到的槽車運輸、船運輸以及管道運輸之外，LNG運輸市場上還存在一種運輸方式，我們稱之為罐箱運輸，該LNG運輸模式主要是將一些小規(guī)模的LNG生產(chǎn)企業(yè)與衛(wèi)星氣化站相互連接形成一個完整的LNG供應鏈而LNG的罐箱運輸方式則是用于連接該供應鏈的主要運輸方式。從宏觀的角度上來說，該生產(chǎn)鏈已然成為世界上具有低成本，高技術以及最大運作模式的LNG運輸方案，也是由我國逐漸演變而來的一種小規(guī)模的LNG運輸方式。

　　4結(jié)語

　　LNG能源是目前可以有效地緩解生態(tài)污染的重要能源之一，隨著資源需求量的不斷增加，LNG產(chǎn)業(yè)也越來越受到了人們的廣泛關注，雖然對于我國來說LNG仍然處于一個全新的領域，但是筆者相信在相關研究人員的不斷探索下，LNG的儲存和運輸過程中所遇到的難題都會得到解決，從而更好地為我國社會的發(fā)展添加助力。（文/劉亮 中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，技術與信息）