井式储气装置在易燃易爆气体规模储配中的推广
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摘要:随着我国燃气及有毒有害气体储存装置与技术的不断发展,自贡市华气科技开发有限公司近年来在不断实践探索的基础上,创造了一种拥有自主知识产权的全新而独特的储存技术“地下储气(井)库”(专利号:02245141.2)以及与之相辅的“地下储气井井筒的固定方法”(专利号:0..

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 随着我国燃气及有毒有害气体储存装置与技术的不断发展,自贡市华气科技开发有限公司近年来在不断实践探索的基础上,创造了一种拥有自主知识产权的全新而独特的储存技术“地下储气(井)库”(专利号:02245141.2)以及与之相辅的“地下储气井井筒的固定方法”(专利号:01108413.8),此种全新储气方式在大规模气体和有毒有毒害物资的储存中越来越呈现出共它储气方式不可替代的优势。在工业(CNG加气站)和民用天然气城市调峰领域,主要形成了储气瓶、储气罐(柜)和储气井三种储气装置。其中储气瓶、储气罐(柜)目前较为普遍和常用,而井式储气技术是近几年迅速发展起来的一种全新储气方式。尤其是在大规模储存中(总容积大于10000m3的容器,该类装置只有中、高压以及介质易燃、易爆、有毒、有害的危险性质)越来越呈现出其它储气方式不可替代的优势,经过四川及其它省市10多年来的开发研究和工业性试验,目前已趋于成熟与完善,此技术已先后被建标(cjj84-2000)、国标(GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》)所采用,有许多领域开始推广使用。
  
    1、井式储气装置优势
  
    储气瓶与储气罐这两种方式由于裸露于地面,占地面积大,检测维护费用高(除锈刷漆及及年检),受自然环境(气温及日晒雨淋)和社会环境(突发事件及人为破坏)的影响,爆炸事故发生时,地面冲击波的辐射范围大、强度破坏力大,在规划选址时,还要受消防间距和风向影响的限制。井式储气装置采用石油钻井技术,将符合国际APl的石油天然气套管采用扣连接方式接人地下,每口井由多根套管通过螺纹连结,并用耐高压的专用密封脂进行密封(压力70Mpa),再采用地下储气井井筒固井专利技术,实行全井段水泥封固,套管最底部为封头,最上端为井口装置,套管外壁与地层孔内壁之间的环形空间用水泥加以封固,使其与地层腐蚀介质隔离,形成“钢筋混凝”,由多个这样的储气单元组成了地下储配气库。井式储气装置是目前很受欢迎的高中压燃气储气装置,特别是在民用天然气配气调峰站、工业储存易燃、易爆、有毒、有害气体等市场中具有广泛推广价值。储气瓶在工业民用大规模储存中少见使用,因此下面就储气罐和井式储气装置的基本情况列表如下
表1:
序号
项目
储气罐
井式储气装置
备注
1
标准储气量
30000Nm3
30000Nm3
2
占地面积
18亩
1.5亩
含站内外消防间距
3
占地费
360万元
30万
20万元/亩
4
检验维护费
15万元/年

    井式储气装置的优势:
  
    1)井式储七装置无焊点、漏点少、操作简单可靠。
 
    2)井式储气装置由于深埋于地下,它“东暖夏凉”保持输出气体恒温、均压、不受大气污染影响,不随地 面气温的变化而热胀冷缩,影响储气量和加气计量。
 
    3)安全程度高。井式储气装置额定工作压力25MPa,套管经爆破试验(86MPa)套管释放高压、撕裂地层泄压,地面只有微小感觉。
 
    4)井式储气装置由于其独有井内排液管.可为CNG站进行二次脱水,即利用通到井底的排液管,将干燥器未脱尽的水分从排液管排出。使井内天然气始终保持沽净、干燥、恒温、不产生冰堵(冬季)等异常现象,从而使充气效奉显著提高,站内没各及充装汽车高效运行。
  
    5)占地面积小。根据国标GB50150-2002的规定,井式储气装置不需没消防水池、防爆墙等消防设施,节约了投资。
  
    6)井式储气装置根据国标规定不需年检,其运行费用经实践证明几乎为零。
  
    7)使用寿命长。按中国成达化学工程公司(化八院)使用NASTRSAN软件,对井式储气结构进行全面力 学分析计算和危险点的疲劳评定,最低指标表明储气并寿命可达26年以上。
  
    2、井式储气装置的安全性、占地面积、运行
  
    2.1爆炸冲击及危害
  
    由于储存气体为中、高压和介质可燃爆两大事故因素,储气罐(瓶)在产生泄漏、破损时容器内中、高压气体解除了外壳的约柬,迅速膨胀并以很高的速度释放出能量,造成储气装置瞬间爆炸并产生巨声响,对地面建筑物、构筑物和人体造成相当严重的危害。井式储气装置由于深埋在地层中.若产生上诉泄漏和爆炸,由于其储气单元被分散埋手地下,则较小的爆炸冲击能量迅速被地层所吸收,储存介质通过地层迅速子以释放,地面在冲击波作用下仅有轻微振动,这种储气技术从根源上解决了事故发生的隐患,是规模储存技术的重大更新。
  
    2.2储气装置的安全辅助设施
  
    按照国标GBS0156-2002和建标qJJ84—20000规定,储气瓶罐必须进行防腐接地,必须设置可燃气体检测器以及冬夏季的喷淋冷却和防冻装置,而井式储气装置巾于深埋地下,“冬暖夏凉’’国标、建标对该装置均未作此要求。
  
    2.3防火间距
  
    在各类储气装置,户,井式储气装置具有减少间距的实际意义,以GuJl6-87《建筑设计防火规范》中可燃、助燃气体储罐的防火间距与井式储气库防火间距作如下比较较(见表二):
 
表2:
序号
项目
储气灌(瓶)
井式储气装置
间距减少量
1
明火及散发火花地点
43.75
20
23.75
2
二类民用建筑
43.75
14
29.75
3
甲乙类液体储罐甲类物品
43.75
18
25.75
4
铁路
25
22
3
5
道路
15
6
9

    2.4储气装置布置的风向设计
  
    球罐式的储气装置,一旦发生泄露爆炸,大量可燃有毒气体扩散空气中,会随着风向对人口密集区造成危害和影响,故按照设计规范要求,应高度重视风向设计问题,这对城市燃气调峰储配站的选址几规模都受到限制。井式储气装置每个单元(一口井)互为独立储气,由于深埋于地下,即使发生泄漏或爆裂,地层会吸收其大部能量,不会对地面和相邻储气单元造成威胁,更不会使周边环境遭到破坏,故在其储气设施规划设计时,可不考虑风向问题。
  
    2.5占地面积
  
    井式储气库的占土也而积与引储气罐相比,减少量由表1第6项比较中得知知,分别为1.5亩和18亩,减少了十几倍,在城市建设用地和土地资源十分紧缺的情况下,选择井式储气库具有更大的实际价值和积极意义。
  
    2.6井式储气装置的运行
  
    从运行情况分析,由于储气罐是通过焊接组装而成,并布置于地面,同时受大气温度、环境腐蚀性介质等因素的影响,所以每年的维护检测费很高,使用寿命根据我国《压力容器监察规程》规定仅为15年。井式储气装置是根据国际API标准螺纹连接,全井无一焊点,深埋地层中,井管外壁与地层之间环空通过专利固井技术,全部采用水泥浆固井,使容器与地层形成一个整体,有效提高了储气装置的强度与钢性,同时这道“钢筋混凝墙”使井管外壁与地层中的腐蚀性介质完全隔开,有效保护井管不受腐蚀,地面仅露出进、排气门及排污装置。因此,每年的维护检测费几乎为零。此外,在投资经济性方面可以从(表1)看出井式储气装置的优势。综上所述,从社会、经济效益和消防安全角度综合分析,井式储气装置为最佳储气方式,是替代储气罐(柜)的首选方式,特别是在民用天然气配气凋峰站、工业储存易燃、易爆、有毒、有害气体等市场中具有广泛推广价值,是我国大规模储存易燃、易爆、有毒、有害气体容器的发展方向。
  
    3、井式储气装置的推广应用
  
    井式储气装置的产业化及推广应用问题,目前在全国包括天津、上海、甘肃、新疆、河北、辽宁、宁夏等省市,特别是四川和重庆地区已形成公推的首选储气方式,新建CNG加气站有90%以上选用井式储气装置,最近国外一些公司如美国匹斯堡压缩天然气公司等国外一些CNG产业人士也对此表现浓厚性趣,正在商.谈一些合作和走出国门的事宜。为什么在这么短的时间里,井式储气方式能冲破部份人士的认识误区,为市场包括国外市场所亲睐,这与它的先进性、安全性和经济性密不可分。井式储气装置从使用至今已有近12年的历史,经过了理论设计、工业试验、专家论证,不断实践探索、改进完善的过程,特别是2001年公司关于“井式储气装置固井技术课题”的攻关成功,解决了地下介质长期浸泡腐蚀的瓶颈问题,使井式储气装置得到丁大量推广应用;自贡华气科技开发有限公司还独家拥有由中国成达化学了程公司(具有三类压力容器设计、评定资格单位)对全套储气井装置整体的设计图纸和应力分析评定报告;公司为四川阆中市天然气公司建没的大型储配调峰及CNG充气站5万立方米大型地下储配气库工程,开创了全国地下储配气库替代大型储气球罐的先河,获得圆满成功,为进一步加快城市民用天然气调峰储气系统、卜业川储气设施(大型石化企业的气体储存系统)使用地下储气技术开了先河。目前,我国压缩天然气(CNG)加气站的储气设备已大量采用井式储气装置,先后在四川、重庆、新疆、甘肃、上海、河北、辽宁等地近100多座CNG加气站推广应用,至今无一例泄漏和安全事故。随着国家西气东输天然气范围的扩展以及与国外在储气技术方面的交流与合作,将在国内和国际市展现美好的开发前景,逐步将我国成熟的井式储气技术推向国际市场。
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