随着我国储气装置与技术的不断发展,主要形成了储气瓶、储气罐(柜)和储气井三种储气装置,储气瓶、储气罐(柜)的应用已较为普遍。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,经过10多年来的开发研究和应用,目前正逐步趋于成熟与完善,《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)首次将该技术列入国家标准在汽车加油加气站建设中推广应用,目前该技术在大规模储存天然气方面越来越呈现出其它储气方式不可替代的优势,在许多领域得到了推广使用。

　　1储气瓶、储气罐(柜)、储气井三者的比较

　　1.1瓶储技术

　　为了形成规模储存,将若干储气瓶用管、阀连接,形成储气库,它实用于小规模的气体存储。优点:建设周期短、成本低。缺点:必须设专用气瓶库,库房与周围建筑防火间距大;管阀连接多、漏点多,安全性差;供气系统阻力大,维护费用较高。

　　1.2罐(柜)储技术

　　是将需储存的气体通过管道压力或压缩机加压后储存于罐(柜)中,其总容积主要为1000m3～20000m3之间,这种储气罐是目前较为普遍使用的储存容器。优点:存储容积较大。缺点:储气站(库)的建设占地面积大,罐(柜)与站(库)区内、外建筑物的防火间距都很大;一旦发生爆炸事故,产生的地面冲击波的辐射范围广、摧毁力强,轰燃过火面积大,人民的生命财产损失严重;每年支付的维护费用较高。

　　1.3井式储气技术

　　由储气井、井口控制装置及配套管道组成地下储配气库,它是根据配套管道所能承受的压力,利用压缩机器将需储存的气体(天然气、液化气等)存储在容器内(存储容积按水容积与工作压力的乘积记算),该技术是自20世纪90年代初期开始在不断实践探索的基础上,研究开发的新型储气技术。即在选定的地址,采用石油钻井技术,将符合国际API标准的7″至20″(按压力等级选用)石油套管,按扣联方式深埋于地下的若干口深度为100m～300m深的井(井的深度和数量根据所需储气量而定)。井与井之间的中心距约为1m～4m(间距根据井的直径、数量及地质情况综合选定),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,套管最底部为封头,最上端为井口装置,套管外壁与地层之间是用水泥环形空间加以封固的保护层。井口装置上安装有控制阀件,专用排污装置(主要用于排除井内残液)以及压力表,多个这样的储气单元由地面管道连接组成地下储配气库。《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2000在天然气储存条款中对储气井作了充分的肯定“具有占地面积小、运行费用低、安全可靠、操作维护简便和事故影响范围小等优点”,是目前很受欢迎的高中压燃气储气装置。

　　以上三种储气装置在大规模储气中,主要使用储气罐和地下储气井两种方式,下面就一座标准贮气站为例将这两种装置的基本情况列表如表1所示。

　　2储气装置的安全评价

　　2.1储气装置爆炸冲击及危害

　　由于储存气体为中、高压和介质可燃爆两大事故因素,因此,储气装置无论发生何种事故,都可能引发泄漏、火灾、爆炸等危害。储气罐(柜)一旦产生泄漏,容器内中、高压气体迅速膨胀并以很高的速度释放出内能,造成储气装置瞬间爆炸并产生巨大声响,同时储存的可燃介质迅速扩散于空气中,只需极小点火能量的作用,便可导致气体混合物爆炸,由于此类储气装置布置于地面以上,爆炸所产生的冲击波将呈现立体状,对地面建(构)筑物摧毁力极强,若储气介质兼有有毒、有害成分,则后果难以估量,会给人民生命财产安全带来极为惨重的损失,也会给消防部队在灭火和抢险救援工作带来诸多不利因素。

　　井式储气装置深埋于地层中,若产生上述泄漏和爆炸,由于其储气单元被分散埋于地下,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予以释放,地面在冲击波作用下仅会有轻微振动,从根源上解决了事故发生后带来的隐患,是规模储存技术的重大创新。

　　2.2防火间距

　　在各类储气装置中,井式储气装置具有减少防火间距的实际意义。以储气区为4000m3天然气储气站为例,依据《建筑设计防火规范》第4.5.1条、第4.8.3条和《汽车加油加气站设计与施工规范》第4.0.7条的相关规定,地上储气罐、地下储气井的储气区与站外建(构)筑物防火间距(m)比较如表2所示。

　　2.3储气装置的安全设施

　　大规模的天然气存储站的地上储罐,应设置固定式消防冷却水系统(水喷淋或水喷雾等型式)或固定式水炮和移动式消防冷却水系统,以保证事故状态下对着火罐和邻近罐进行冷却保护,消防冷却用水量大。井式储气库深埋地下,具有“冬暖夏凉”的恒温特性,井与井之间互为独立储气,储气单元多而单口井储气量相对小,由于深埋于地层中,即使发生泄漏或爆裂,地层会迅速吸收大部分能量,不会对地面和相邻储气单元造成威胁,井口安全阀组可及时切断事故井与其它井的连接管线,截断气源,事故井口易封堵,处置措施简便,可有效防止事态的扩大。

　　3占地面积和运行情况

　　井式储气库的占地面积与储气罐相比,减少量由表1第5项比较中得知,分别为12000m2和1000m2,减少了12倍,在城市建设用地和土地资源十分紧缺的情况下,选择井式储气技术具有更大的现实意义。

　　从运行情况分析,由于大型地上储气罐焊接点多,受大气温度、环境、腐蚀性介质等因素的影响较大,每年的维护检测费很高,根据我国《压力容器安全技术监察规程》规定,使用寿命根据安全检验后的安全等级确定报废年限,每年需支付一定的检验维护费用。而井式储气库是根据国际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“混凝土墙”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、排气口及排污装置,每年的维护检测费用几乎为零。

　　综上所述,井式储气装置是大规模储存天然气替代地上储罐的首选方式。从社会价值、经济效益和消防安全角度综合分析为最佳储气方式,具有广泛推广价值。

　　4井式储气技术的推广应用

　　20世纪60年代以来,世界经历了三次重大的能源危机,均是以石油产销为起因的。我国天然气资源丰富,分布广泛,价格低廉,发展天然气产业是调整我国能源结构和减少大气污染的有效途径。随着我国西气东输工程的进程,天然气在我国将成为主要的工业与民用能源,规模的天然气储配技术将越来越呈现出重要地位。井式储气技术经过十多年来的发展与完善,先后在四川、重庆、新疆、甘肃、上海、河北、辽宁等地近100多座CNG加气站得到了推广应用,至今无一例发生泄漏和安全事故;2003年四川省阆中市天然气公司在民用大型天然气调峰站建设过程中,率先使用这一储气新技术,获得圆满成功。实践证明了该技术的安全性、经济性和实用性。(安全文化网)