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紧缩煤层气与液化煤层气公路运输的工艺与技能探究


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择要:煤层气俗称瓦斯,是煤炭伴生、以吸附形态贮存于煤层内的十分规自然气,是煤矿变乱的本源,为防备瓦斯爆炸的变乱产生,变害为宝,从2005年起,我国已每年投资30亿元人民币,用于增强煤层气开辟和使用。煤层气曾经成为煤油、自然气牢靠且壮大的增补动力。把煤层气加工成为煤层气紧缩(以下简称CNG)和液化煤层气(以下简称LCBM),经过汽车运输将CNG和LNG送到卑鄙市场用户,是煤层气使用的次要方法。
    要害词:紧缩煤层气(CNG);液化煤层气(LCBM);汽车运输;紧缩煤层气运输设置装备摆设;液化煤层气运输设置装备摆设;本钱
    1 媒介
    煤层气俗称瓦斯,是一种干净动力,其身分与自然气完全同质,热值与自然气相称,曾经成为煤油、自然气牢靠且壮大的增补动力。
    煤层气是煤炭伴生、以吸附形态贮存于煤层内的十分规自然气,是无机物在上亿年前在成煤的碳化历程中构成的、以甲烷为次要身分的十分规自然气。作为—种伤害气体,当其在氛围中浓度到达5%~15%时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸变乱的本源。
    中国拥有约36.8万亿m3的煤层气资源量,国有重点煤矿中高瓦斯突出矿井占48%。依据我国发改委审议并准绳经过的《煤层气(煤矿瓦斯)开辟使用“十一五”计划》,到2010年,天下煤层气壶逞达100亿m3;使用80亿m3,新增煤层气探明地质储量31300亿m3;渐渐创建煤层气和煤矿瓦斯开辟使用财产系统。
    从2005年起,我国已每年投资30亿元人民币,用于增强煤层气开辟和使用。我国发改委《资源综合使用“十一五”和2015年专项计划》标明,要在天下建立2~3个煤层气开辟~接纳使用树模基地。《关于加速煤层气抽采使用的多少意见》的出台,将大大引发企业综合使用煤层气的正性。
    山西晋城曾经开端享用煤层气带来的便禾忏话柄惠,变害为宝。晋城煤业团体的煤层气紧缩气(CNG)曾经在晋都会睁开贸易运营。该市约莫有2000多辆公交和出租车都装上了紧缩“煤层气罐”,与汽油比力,燃用煤层气可以浪费近一半用度。与山西晋城相邻的山西长治、河南郑州、洛阳、焦作、济源等都会的公交、出租车用户和产业用户也都在利用干净纯洁的煤层气。
    煤层气财产的开展,构成与之相干的煤层气开采、加工、贮存、输运、气化、使用等财产链。本文偏重叙述煤层气(包罗紧缩煤层气和液化煤层气)的运输工艺和技能。
    2 煤层气运输的特点
    2.1 煤层气的特征
    煤层气是与煤伴生、共生的气体资源,其次要身分甲烷含量一样平常为90%~99%。按热值盘算,甲烷的热值为33.5~33.7kJ/m3,比1公斤尺度煤的热量还要高。1000Nm3甲烷相称于1吨尺度煤,热值略低于煤油伴生的自然气,煤层气比氛围轻,其密度是氛围的0.55倍,稍有走漏会向上分散,只需坚持室内氛围流畅,即可制止爆炸和火警。
    2.2 煤层气使用的特别性
煤层气产地一样平常都处于比力偏僻的地域。煤层气的利用必需以抵达用户为条件。煤层气使用的特别性次要在以下几个方面:
    (1) 煤层气不行少量贮存。因而对用户煤层气只能即用即供。只能以凌驾几倍的供气才能经过运输或管输来包管用户的需求。
    (2) 煤层气作为一种动力,淡淡季的用量存在宏大差别。以是汽车运输因其机动便当******得以满意用户差别时段的需求。
    (3) 卑鄙的用户在故意向利用煤层气时,一定会落实气源题目和保证题目。下游市场必需加大供气和运输保证才能,才干开辟市场。
    2.3 办理的办法
    为了进步供气保证和运输才能,晋城煤业团体在煤层气运力建立、紧缩及液化、使用保送管网方面举行了少量投入:
煤层气紧缩(CNG)。是煤层气加压并以气态贮存在容器中。晋城煤业团体拥有现在国际大范围的煤层气紧缩站,日设计紧缩才能共达74万m3。
    煤层气液化(LCBM)。LCBM是运用深冷技能将煤层气冷却至-162℃在常压下成为液态,使625Nm3煤层气液化为1m3的LNG,颠末液化的煤层气再经过储存运输和承受终端系管网统送至用户利用。液化煤层气具有运输便当、使用机动,属干净动力,环保效益分明,利用宁静性高、气化潜热高、充装才能大,使用水平初等好处。为了扩展煤层气使用的地区空间(CNG运输的经济半径150km左右,LCBM运输的经济半径约1000km),晋煤团体与香港中华煤气公司互助,建成并投产了天下******个、范围大、工艺新,一期曰处置才能为30万m3的煤层气液化(LCBM)厂;该项目标二期工程曾经投产。同时,晋煤王台煤层气液化项目也正在做后期预备事情。2011年末,晋城煤业团体液化才能可达120万m3/d。开展LCBM项目,一是为完成煤层气的长间隔运输奠基了底子,二是开展较大用户时,可以接纳CNG、LCBM互为增补的供气方法,从而进步供气保证才能。
    别的还经过煤层气保送管网和管道的建立,将煤层气送往晋都会用于民用、汽车加气。
    经过高兴,现在晋城煤业团体煤层气已普遍用于发电、民用燃气与采暖、汽车燃料、产业燃料等范畴,构成了天下大的煤层气开辟使用范围。
    2.4 运输形式
    (1) CNG运输
    适于短程保送煤层气(一样平常在往复500km以内)的运输方法即紧缩煤层气(CNG)方法正蒸蒸日上[zhēng zhēng rì shàng],一样平常将煤层气紧缩至20~25MPa,用装载大容积无缝钢瓶的半挂车(外洋一样平常称长管拖车)运送。该种运输方法演习机动、运输本钱昂贵、奏效快、危害小。
    晋煤的紧缩煤层气从山西晋城的嘉峰镇运往晋都会、长治市、河南洛阳、济源、焦作等地域,满意以上地域的产业用气、住民用气和汽车加气等需
    (2) LCBM运输
    是将煤层气在-162℃的高温下使其酿成液态,成为液化煤层气,即LCBM,经过高温槽车或罐式集装箱将LNG运往利用地域,在利用地域再将LCBM重新复原为气态供用户利用;运输间隔一样平常在往复1000km-6000km。
    晋煤的液化煤层气从山西的晋都会嘉峰镇运往广东、江苏、江西、浙江、湖南、湖北、辽宁、河南、陕西、山东等省份,满意港华公司和其他卑鄙市场用户的市场需求。
    3 紧缩煤层气(CNG)的运输
    3.1 运输方案
    (1) 甩挂式运输
    即牵引车头将满载CNG的长管拖车拖入子站后,将挂车卸下,将子站停滞的空车拖回母站充装,重车则充任储罐留在子站,牵引车头与挂车不是逐一对应的,而是变革的。
    (2) 点对点即时调理
    由子站的调理依据罐箱的CNG的压力判别卸气状况,根据母站到子站之间的间隔,提早预留运输所需的工夫量,关照车队的调理,车队调理布置车辆,可以进步运输的车辆周转率,增加车辆在子站的滞留工夫。
    (3) 车辆运转的流程(SOP流程)
    依照我国《伤害货品宁静办理条例》和《路途伤害货品运输办理划定》的划定,每辆CNG运输车辆装备持有伤害货品从业资历证的驾驶员一名、持有押运证的押运员一名,并恪守:调理派车-充装-出车反省-宁静吩咐-重车运送-交付-空车前往-结算的SOP流程。运输途中须恪守我国伤害品运输、我国的交通法例等相干划定。
    3.2 CNG运输的设置装备摆设情况
    (1) CNG运输的牵引主车
    接纳单一CNG作燃料的牵引车具有本钱上风,比用柴油作燃料的牵引车辆浪费燃油用度40%以上,且可以拓展煤层气的贩卖市场,有利于氛围质量的改进,以是接纳单一的CNG作燃料的运输车辆曾经成为CNG运输的趋向。
    单一燃料CNG牵引车技能要求:
    车辆设置装备摆设
    ① 后桥承紧张求15吨以上、发起机燃气供应体系选用入口技能。
    ② 一次充气MIN续驶里程不低于300公里。
    ③ 具有燃气过流掩护安装。
    ④ 驱动方法选用双桥驱动(单桥车辆超限且宁静性差)。
    ⑤ 进气方法接纳增压中冷。
    (2) CNG运输的长管拖车
    该范例半挂车是将数个大容积无缝钢瓶端部毗连在一同放于挂车上,可用于运送CNG。由于集束式九管车充装容量比八管车多20%以上,以是长管拖车现在开展的趋向是用集束式九管车代替已往的集装式八管车。
    ① 长管拖车总体布局
    长管拖车总体布局分行走机构、大容积无缝钢瓶(以下简称气瓶)及毗连安装三局部。行走机构需满意装载总质量及轴荷等要求,且需依据装载气瓶的特别布局举行改装。气瓶外径为一样平常为325mm~610mm,以559mm(22in.)利用居多,数目一样平常为8-10个,气瓶的事情压力一样平常为20MPa~25MPa。半挂车形状尺寸、总分量及轴荷均到达GB1589—2004《路途车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》的要求
    ② 半挂车总体布局
    半挂车总体布局分行走机构、大容积无缝钢瓶(以下简称气瓶)及毗连安装三局部。行走机构需满意装载总质量及轴荷等要求,且需依据装载气瓶的特别布局举行改装。气瓶外径为一样平常为325mm~610mm,以559mm(22in.)利用居多,数目一样平常为8-10个,气瓶的事情压力一样平常为20MPa~25MPa。半挂车形状尺寸、总分量及轴荷均到达GB1589-2004《路途车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》的要求。
    气瓶两头经热旋压收口成形,两头瓶口均加工表里螺纹,两头外螺纹与安置法兰联接,瓶口内螺纹上旋紧螺塞,在螺塞上毗连管件,前端设有爆破片安装,后端操纵仓设有充卸气管路、快装讨论、排污安装、宁静附件等。
    (3) 半挂车的布局特点
    ① 行走机构
    行走机构接纳骨架式布局,行走机构上加装ABS防抱去世制动体系。行走机构高度和质心高度只管即便低落,以进步车辆的侧向波动性。
    ② 气瓶与半挂车行走机构的毗连布局
    气瓶两头均靠支持板予以牢固。半挂车后部设置操纵仓,操纵仓设计成刚性布局,并与大梁焊接牢固。
    ③ 宁静步伐
    半挂车装载介质紧缩自然气易燃易爆,气瓶的事情压力高,利用时需常常交往于都会路途修建麋集地带,宁静题目十分紧张。接纳的宁静步伐如下。
    a. 气瓶次要查验项目
    瓶体任何局部不容许焊接修补。
    气瓶成型及水压实验后逐只举行磁粉检测,确保不得有任何裂纹状缺陷存在。以5/3倍事情压力举行水压实验查验。水压实验历程中应测定气瓶剩余变形率不得大于5%。气瓶逐只举行水下气密性实验,确保瓶体及密封处不渗漏。
    b. 爆破片安装:气瓶的两头均设置爆破片安装。
    c. 宁静联锁安装
    在操纵仓内设置气动宁静联锁安装,靠汽车行走局部自带气包提供气源,充卸气历程中、操纵形态时使汽车处于制动形态,充卸气终了,操纵仓门封闭后,制动才予以排除,汽车可正常行驶。
    d. 导静电安装
    操纵仓管路上设置导静电片,可随时导出运转时及充卸气时积累的静电荷。
     e. 排污安装
     活期对气瓶内积液举行排污,以减缓湿硫化氢对质料的腐化。
    f. 灭火安装
    半挂车两侧各配一只5kg干粉灭兵器,以备火警险情时急用。
    g. 管路布局
    操纵仓内充卸气汇总管及各分支管经外表浸透检测。充卸气管及气体排空管均用管夹予以牢固,以加重运转时对管路振动的影响。
    别的还设置有压力表和温度计。
    4 液化煤层气的运输
    4.1 运输方案
    (1) LCBM运输方法的选择是,接纳LCBM高温槽车或罐式集装箱,用汽车运输。而选择容积大于50m3的高温槽车,用技能先辈、功能波动、运转宁静牢靠的牵引半挂列车载运高温槽车由于其经济性和宁静性曾经成为LCBM运输的选择。
    (2) 在全线运输历程中,在约1000km的区间,设一其中转驿站,使驾驶员在沿途可以失掉苏息、停车、加油,并可以对罐箱举行反省,在中途设立驿站,不但制止了驾驶职员远程运输的委顿水平,且使车辆在途中也处于受控形态,从而确保了车辆运转的宁静|生,确保液化煤层气的实时、正确抵达卑鄙都会接气站。
    (3) 依照《中华人民共和国路途交通宁静法》和我国伤害货品运输的相干划定,每辆车装备两名驾驶员,每名驾驶员持有伤害货品从业资历证和押运证,两人瓜代驾驶车辆和押运车辆,每四小时举行瓜代,使驾驶员在远程运输中可以坚持充实的苏息,包管行车的宁静。
    接纳每车三名驾驶员,两名驾驶员出车,三人轮番苏息的方法,既可以包管驾驶员精良的苏息,包管宁静行车,也可以极大进步车辆的运转服从,使每车每月行驶里程提拔至2万km左右,完成精良效益。
    (4) 由于LCBM的密度比LNG小,通常一吨LCBM的汽化率约为1486m3,而LNG约为1337m3,以是在LNG与LCBM混装时要将LCBM卸洁净,制止由于密度的差别形成液体的翻腾,发生宁静隐患。
    4.2 运输设置装备摆设
    LCBM高温槽车的技能目标为:罐内压力为0.7MPa,内罐质料为Ocr18Ni9不锈钢,外罐质料为16MnR,表里罐间接纳铝箔纸多层缠绕抽高真空至0.001Pa举行保温,表里罐之间选用导热系数小强度高的绝热质料,容器安置有真空检测安装,宁静阀排放处设置有阻兵器,宁静阀接纳宁静阀门与熔爆片组合安装,管路告急堵截安装,防静电安装,液位计,压力表等。    高温槽车的罐箱内容积通常为51m3,充装系数为90%,约合每个集装箱充装LNG46m3(折常压下气态煤层气28600m3)。
    4.3 宁静性及宁静步伐
    (1) 液化煤层气的特征决议在高温容器中产生爆炸伤害极小。
    (2) 设计的宁静步伐
    ① 设计容器的内罐可接受0.7MPa压力,包管储罐永劫间蕴藏和运输不泄放,罐内压力升到0.7MPa在正常状况下可达90天左右。
    ② 容器上设置有宁静泄放安装,告急堵截安装,液位丈量安装导静电安装。气体排放出口会合并且需颠末阻兵器再排放
    ③ 进******压实验,一切附件安置完落伍******密性实验按集装箱制造要求举行种种型式实验,包罗堆码、顶角件起吊、底角件起吊,表里部纵向和横向栓固作用才能,横、纵向钢性实验,载荷通报区实验,高温功能实验,真空度检测等。
    5 本钱的控制
    控制公路运输煤层气的本钱,次要从五个方面动手:(1)、进步车辆运转速率;(2)、进步单车装宇量;(3)、增加过途经桥费;(4)、低落燃油用度;(5)、无效控制轮胎用度。
    5.1 为了进步车辆运转速率,接纳以下步伐:
    ① 对CNG运输对车辆做好调养和维护,进步车辆的残缺率,对LCBM运输买入口车,包罗奔跑、沃尔沃、斯堪尼亚牵引车等,包管了车辆90-98%的残缺率。
    ② 接纳驿站式运输形式,使司性能够在驿站得以苏息、停车、反省罐箱,能无效地进步运输速率,包管行车宁静。
    ③ 进步调理迷信分配车辆的程度,使用GPS等迷信的手腕加大对车辆充装、运输、卸气(液)工夫的监控和稽核,进步车辆的周转率。
    经过接纳以上步伐,使LCBM车辆单车天天运转间隔在800~1200km之间,CNG车辆单车天天运转间隔在300~800km。
    5.2 在进步单车装宇量的方面:
对CNG运输进步充装宇量和卸宇量,对八管制的车辆将卸宇量控制在3400~3700m3;对LCBM运输接纳51m3及以上的罐式槽车,使单卸车宇量到达近28500~30000m3。
    5.3 为无效增加过途经桥费,接纳如下步伐:
    对行车道路举行精选,包管路途短和区间免费站个数少,免费额低。
    5.4 在低落燃油用度方面,也分三步举行:
    ① 对CNG运输接纳单一的CNG运输牵引车;对LCBM运输推行LNG单一燃料牵引卡车。
    ② 与沿途中煤油、中石化、中海油加油站协商,按超低代价在各加油站加油。
    5.5 在控制轮胎的用度方面
    ① 请轮胎公司为轮胎做创新办事,破费40%的本钱增长80%的行驶里程。
    ② 订定严厉的轮胎办理制度,订定差别轮胎的行驶里程尺度定额,并付诸实行,对驾驶员依照轮胎行驶里程举行节奖超罚,延伸轮胎的利用寿命,低落轮胎的利用本钱。
    ③ 对轮胎举行活期的调养,包罗四轮换位、轮胎的均衡、充装氮气等步伐低落轮胎的利用寿命。
    6 信息技能与新动力在煤层气运输当中的使用
    6.1 伤害货品办理体系的使用:
    该体系可以完成在体系上的人、车、证、条约信息的办理,完成调理派车、完货的功效和驾驶员油料费、过盘费用、罚款的统计报表,车辆修缮用度的统计功效,尤其可以主动天生报表,给司理层提供单车本钱核算报表、车队效益报表,为谋划者提供决议计划的根据。
    6.2 卫星定位监控体系(GPS)的使用:
    可以随时提供每辆车的运转速率、运转地位、超速报警、超速统计、轨迹回放等信息,以及栅栏设定,即监控车辆能否依照划定的道路行驶,制止车辆绕路等征象,使车辆的运转处于受控形态,进步迷信调理和宁静办理的程度。
    6.3 单一CNG、LNG燃料和双燃料车辆的利用:
    ① 现在正在运营的CNG运转的燃油车辆,可以经过发起机再制造、发起机改装等方法改装为单一燃料或柴油一煤层气混烧的双燃料汽车,以低落车辆的燃料本钱;颠末改装的双燃料车辆的自然气替换柴油的比率为50~80%。
    ② 购置原厂消费的单一CNG燃料的牵引车辆,曾经成为煤层气运输的趋向。
    ③ 对LNG运输由于运输里程较远,而CNG作燃料的车辆续驶里程仅为300~500km,接纳LNG作燃料的牵引车辆续驶里程约为800km,以后随着LNG加气站的遍及和LNG汽车技能的日渐成熟,用LNG作燃料的LNG运输车辆将成为将来的开展趋向。
    7 结论
    紧缩煤层气和液化煤层气的运输是煤层气开辟与使用当中的紧张关键,运输企业依据煤层气运输的实践状况,优化车辆配备的设置装备摆设、优化运输的路途选择、进步迷信调理的程度、将信息化技能运用到运输办理中、进步宁静办理程度,经过迷信办理来提拔运输企业的效益和办理程度,紧缩煤层气和液化煤层气的公路运输对加速煤层气资源的开辟使用,确保煤矿宁静消费,推进财产布局优化晋级和动力布局调解,促进经济社会调和开展都有严重的意义。
    参考文献:
    [1] 我国发改委,煤层气开辟使用“十一五”计划,2006年6月26日
    [2] 国务院办公厅关于加速煤层气抽采使用的多少意见(国办发[2006]47号),2006年6月15日
    [3] 国务院,特种设置装备摆设宁静监察条例,2003年2月19日373号发布
    [4] 我邦交通部,路途伤害货品运输办理划定,2005年7月12日第9号
    [5] 中国汽车技能研讨中心,路途车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值,GB1589—2004
    [6] 国务院,伤害化学品宁静办理条例,国务院令第344号发布,2002年1月9日
    [7] 国务院,中华人民共和国路途交通宁静法,2003年10月28号中华人民共和国主席令第八号发布
    [8] 孙茂远,煤层气资源开辟使用的机会、远景及多少题目与对策,《中国煤炭加工与综合使用技能市场财产化信息交换会论文集》,2005年

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