LNG特性介绍
LNG是英文(wén)LiquefiedNatural Gas的简称,即液化天然气。它是天然气(甲烷CH4)在经净化及超低温状态下(-162℃、一个大气压)冷却液化的产物(wù)。液化后的天然气其體(tǐ)积大大减少,约為(wèi)0℃、1个大气压时天然气體(tǐ)积的1/600,也就是说1立方米LNG气化后可(kě)得600立方米天然气。无色无味,主要成份是甲烷,很(hěn)少有(yǒu)其它杂质,是一种非常清洁的能(néng)源。
LNG优势
天然气是优质、高效、洁净的能(néng)源,液化天然气可(kě)以像石油一样安全方便地储存及运输,液化天然气技术的发展,提高了天然气在全球的竞争性。作為(wèi)“对环境友好的”能(néng)源,天然气的地位日益上升,市场前景十分(fēn)广阔。目前,我國(guó)各主要大型城市如深圳、上海的汽車(chē)尾气已经取代工业废气,成為(wèi)城市大气污染的首要污染源。采用(yòng)天然气作為(wèi)燃料后,将极大程度地改善市内的环境污染问题。以LNG 汽車(chē)為(wèi)例, LNG汽車(chē)具有(yǒu)尾气排放量极低、噪声和震动较低等优点。LNG发动机排放的氮氧化物(wù)只有(yǒu)柴油发动机排放的 25%,碳氢化合物(wù)和碳氧化合物(wù)分(fēn)别只有(yǒu)柴油发动机的 30%和12%,颗粒物(wù)的排放几乎為(wèi)零,并且 LNG 发动机的声功率只有(yǒu)柴油发动机的 36%;使用(yòng)LNG 做汽車(chē)燃料,其尾气中的二氧化氮、二氧化碳含量比使用(yòng)燃油燃料降低 98%和 30%,更有(yǒu)利于环保。
LNG主要用(yòng)途
LNG作為(wèi)一种清洁燃料,必将成為(wèi)新(xīn)世纪的主要能(néng)源之一。概括其用(yòng)途,主要包括:
(1)用(yòng)作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰
(2)用(yòng)作大中城市管道供气的主要气源
(3)用(yòng)作LNG小(xiǎo)區(qū)气化的气源
(4)用(yòng)作汽車(chē)加气的燃料
(5)用(yòng)作飞机燃料
(6)LNG的冷能(néng)利用(yòng)
(7)分(fēn)布式能(néng)源系统
LNG、CNG、ANG、NGH对比分(fēn)析
天然气的运输除了液化為(wèi)LNG以外也有(yǒu)其他(tā)的技术方式。有(yǒu)人已经构想压缩天然气(CNG)船,就是把天然气压缩到大约200大气压左右储存在压力容器中用(yòng)船装载。CNG不用(yòng)液化,可(kě)省掉了液化过程耗能(néng);但是其压缩耗功也很(hěn)大,而且高压容器自重大,单位自重运量低因而CNG船运相对于LNG的船运是否有(yǒu)竞争力目前还很(hěn)难说。另外,CNG对天然气气源和管网的依赖性较强,对遠(yuǎn)离气源的地方使用(yòng)CNG比较困难。吸附天然气(ANG)和天然气水合物(wù)(NGH)的运输方式虽然都可(kě)以避开大量耗能(néng)的深冷技术,但是吸附剂本身也有(yǒu)重量、也占體(tǐ)机此外目前还没有(yǒu)解决脱附不完全的问题。目前在NGH中每m3的水可(kě)以水合近20Om3的天然气。但是lm,的水重1吨,而200m3的天然气的重量才100多(duō)kg。所以NGH船运的水比天然气重近10倍,经济上的合理(lǐ)性和技术上的成熟性还有(yǒu)待于进一步的探讨,暂时还是难以取代LNG运输。
LNG汽車(chē)特别适合于城际间的中長(cháng)途客货运输。CNG对天然气气源和管网的依赖性较强,对遠(yuǎn)离气源的地方使用(yòng)CNG比较困难。通常可(kě)用(yòng)20~50m3的汽車(chē)槽車(chē)将LNG运到加气站,不受气源和管网限制。经济的发展催生大量的客货运输,也需要环保的清洁能(néng)源,这一领域CNG难以实施,而LNG汽車(chē)特别适合于城际间的中長(cháng)途客货运输。因此,LNG产业在这一领域发展有(yǒu)着较為(wèi)广阔的前景,开发中長(cháng)途客货运输、重型载货汽車(chē)运输必将影响深遠(yuǎn)。
LNG加注站占用(yòng)土地少,投资少。LNG加注站比CNG加气站有(yǒu)明显优势。LNG加注站占地面积小(xiǎo),不需要铺设管線(xiàn),不需大型压缩机房,耗能(néng)比CNG加气站小(xiǎo),单車(chē)加注时间短。LNG加注站的建设费用(yòng)比CNG加气站低,日售1×104m3的CNG加气站投资需700~900万元,日售(3~4)×104m3的LNG加注站投资约為(wèi)300~400万元。LNG加注站具有(yǒu)投资小(xiǎo)、环保、安全的特点。
第一章LNG基础知识
一、什么是LNG
二、LNG组成及性质
三、LNG的特点
四、LNG的广泛用(yòng)途
五、LNG“链”
六、LNG项目
七、LNG安全环保性能(néng)
八、结论
一、什么是液化天然气LNG(LiquefiedNatural Gas)•
LNG是英文(wén)Liquefied Natural Gas的简称,即液化天然气。它是天然气(甲烷CH4)在经净化及超低温状态下(-162℃、一个大气压)冷却液化的产物(wù)。液化后的天然气其體(tǐ)积大大减少,约為(wèi)0℃、1个大气压时天然气體(tǐ)积的1/600,也就是说1立方米LNG气化后可(kě)得600立方米天然气。无色无味,主要成份是甲烷,很(hěn)少有(yǒu)其它杂质,是一种非常清洁的能(néng)源。其液體(tǐ)密度约426kg/m3 ,此时气體(tǐ)密度约1.5 kg/m3.爆炸极限為(wèi)5%-15%(體(tǐ)积%),燃点约450℃。油/气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分(fēn)馏、低温冷凝形成,體(tǐ)积缩小(xiǎo)為(wèi)原来的1/600。
二、LNG组成及性质
以中原油田、新(xīn)疆广汇、深圳大鹏湾进口LNG為(wèi)例,其组成及性质见下表
三、液化天然气的特点
1、低温、气液膨胀比大、能(néng)效高易于运输和储存1标准立方米的天然气热质约為(wèi)9300千卡,1吨LNG可(kě)产生1350标准立方米的天然气,可(kě)发電(diàn)8300度。
2、清洁能(néng)源—LNG被认為(wèi)是地球上最干净的化石能(néng)源!LNG硫含量极低,若260万吨/年LNG全部用(yòng)于发電(diàn)与燃煤(褐煤)相比将减排SO2约45万吨(大體(tǐ)相当于福建全年的SO2排放量的2倍),将阻止酸雨趋势的扩大。天然气发電(diàn)NOX和CO2排放量仅為(wèi)燃煤電(diàn)厂的20%和50%•安全性能(néng)高—由LNG优良的理(lǐ)化性质决定的!气化后比空气轻,无色、无嗅、无毒。燃点较高:自燃温度约為(wèi)450℃;燃烧范围较窄:5%-15%;轻于空气、易于扩散!
LNG作為(wèi)能(néng)源,其特点有(yǒu):
1、LNG燃烧后基本上不产生污染。
2、LNG供应的可(kě)靠性,由整个链系的合同和运作得到保证。
3、LNG的安全性是通过在设计、建设及生产过程中,严格地执行
一系列國(guó)际标准的基础上得到充分(fēn)保证。LNG运行至今30年,未
发生过恶性事故。
4、LNG作為(wèi)電(diàn)厂能(néng)源发電(diàn),有(yǒu)利于電(diàn)网的调峰,安全运行和优化
以及電(diàn)源结构的改善。
5、LNG作為(wèi)城市能(néng)源,可(kě)以大大提高供气的稳定性、安全性及经
济性。
四、LNG的广泛用(yòng)途LNG作為(wèi)一种清洁燃料,必将成為(wèi)新(xīn)世纪的主要能(néng)源之一。概括其用(yòng)途,主要包括:
(1)用(yòng)作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰
(2)用(yòng)作大中城市管道供气的主要气源
(3)用(yòng)作LNG小(xiǎo)區(qū)气化的气源
(4)用(yòng)作汽車(chē)加气的燃料
(5)用(yòng)作飞机燃料
(6)LNG的冷能(néng)利用(yòng)
(7)分(fēn)布式能(néng)源系统
五、LNG“链”
LNG从气田采集到用(yòng)户使用(yòng)天然气,是一条相互联接,相互约束的生产供需链。每个供需环节紧密衔接,互相制约,并以严格的合同予以保证。
六、LNG项目
LNG项目一般应包括下列的生产环节:
1、天然气生产
為(wèi)上游气田的勘探,开采、集输以及气體(tǐ)的脱水,脱烃、并把天然气输送到液化工厂去
2、天然气液化
在天然气液化厂内将天然气进行净化,液化和储存。
液化冷冻工艺通常采用(yòng)以乙烷,丙烷及混合冷冻剂作為(wèi)循环介质的压缩循环冷冻法。
3、LNG运输
我國(guó)目前现有(yǒu)LNG运输均采用(yòng)汽車(chē)槽車(chē)。单辆槽車(chē)最大LNG水容积37m3,LNG运输能(néng)力22000 Nm3气态天然气,槽車(chē)设计压力0.8MPa,运行压力0.3MPa。正常平均行驶速度60km/h。整个运输过程安全、稳定。经跟車(chē)实测,运行中LNG槽車(chē)内的压力基本不变,短时停車(chē)上涨0.02MPa左右,途中安全阀无放散现象,LNG几乎无损失。
4、LNG场站
1)LNG储罐:LNG贮罐(低温贮罐)是LNG的贮藏设备
LNG贮罐的特殊性:
大容量的LNG贮罐,由于是在超低温的状态下工作(-162℃),因此与其他(tā)石油化工贮罐相比具有(yǒu)其特殊性。同时在运行中由于贮藏的LNG处于沸腾状态,当外部热量侵入时,或由于充装时的冲击、大气压的变化,都将使贮存的LNG持续气化成為(wèi)气體(tǐ),為(wèi)此运行中必须考虑贮罐内压力的控制、气化气體(tǐ)的抽出、处理(lǐ)及制冷保冷等。
此外,LNG贮罐的安全阀、液面计、温度计、进出口管的伸缩接头等附属件也必须要耐低温。贮罐的安全装置在低温、低压下,也必须能(néng)可(kě)靠的起动。
LNG储罐是气化站中的关键设备,其绝热性及密封性的好坏直接影响到LNG的蒸发和泄漏速度,即LNG的损耗速度和使用(yòng)率。储罐的性能(néng)参数主要有(yǒu)真空度、漏率、静态蒸发率。作為(wèi)低温容器,LNG储罐必须满足國(guó)家及行业标准中的相关技术要求。储罐的真空封结度反映储罐的真空性,但真空度随时间推移而降低;储罐的漏率影响储罐真空寿命,即储罐真空度的变化速度;静态蒸发率则能(néng)够较為(wèi)直观的反映储罐在使用(yòng)时的保冷性能(néng)。以一台50m3储罐為(wèi)例说明:
(1)漏率1x10-9Pa.m3/s。
(2)静态蒸发率0.3%/d。一台50m3的LNG储罐装满LNG时,在不使用(yòng)的情况下,完全蒸发需要近一年的时间。
静态蒸发率可(kě)以通过实验的方法测得,也可(kě)以通过实际运行中数据的分(fēn)析计算得到。
2)LNG的气化
LNG气化為(wèi)吸热过程,根据热媒的不同,有(yǒu)海水、空温、水浴等气化方式。目前國(guó)内LNG气化站都采用(yòng)空温式和水浴式结合的二级气化方式。空温式换热器直接利用(yòng)自然空气进行换热,不需要附加能(néng)源,其气化能(néng)力主要决定于换热面,因此,通常采用(yòng)翅片的形式。
换热器的规格主要决定于应急气源小(xiǎo)时燃气流量,单台气化能(néng)力最高可(kě)达3200立方米/小(xiǎo)时(实际最大气化能(néng)力可(kě)达3840立方米/小(xiǎo)时),。气化站中的储罐增压器、BOG加热器、EAG加热器等设备也采用(yòng)空温式换热器。
3)LNG的预冷与进液
LNG气化站设备、管道施工完成后,由于超低温及LNG特殊要求,在正式投产之前,必须采用(yòng)中间介质进行低温预冷,经过预冷检验调试合格后方可(kě)接收LNG,其过程也是对设备及工程的检验。通常采用(yòng)液氮作為(wèi)预冷介质。气化站内的主要设备有(yǒu)LNG储罐、BOG(蒸发气)罐、气化器、增压器、BOG加热器、EAG(放散排空气體(tǐ))加热器及相关工艺管道及管件,LNG储罐的预冷是气化站预冷中的主要内容。
预冷的几个技术参数:
进液温度:低于-80℃
储罐压力:0.3~0.55MPa
进液速度:3分(fēn)钟/m3
预冷时间:约4~5小(xiǎo)时/罐(视储罐当时工况)
液氮耗量:约10m3(视储罐当时工况)
七、LNG安全环保性能(néng)
气态天然气密度比空气轻,泄漏后容易扩散,而液化石油气反之;天然气的爆炸极限為(wèi)5~15%,其下限较液化石油气的1%要高,也就是说,引起爆炸的气體(tǐ)泄漏量要大,危险性要小(xiǎo)一些;另外,LNG在低温下储存,更安全。至今全世界未见有(yǒu)因LNG燃烧爆炸事故的报道。
气化站内,LNG储罐采用(yòng)自力降压、压力报警手动放空、安全阀起跳三层保护措施,同时,储罐液相进出口及出站总管设有(yǒu)紧急切断装置,保证了站内安全。
天然气在液化过程中脱除了H2O、重烃类、H2S等杂质,比一般天然气更加纯净,燃烧更完全,是最清洁的能(néng)源之一。
八、结论
由于LNG很(hěn)好的解决了管道天然气无法到达城市使用(yòng)天然气的困难,虽然它在我國(guó)还属于比较新(xīn)的技术,但其优势明显,发展迅速,前景广大。
LNG属于低温可(kě)燃物(wù)质,而且又(yòu)经过了液化、运输、气化等环节,因此,其工艺相对较為(wèi)复杂,因此管理(lǐ)人员和操作人员的理(lǐ)论和实际上岗培训刻不容缓!