最全面的LNG基础知识
时间:2017-02-23 15:51:42浏览:来源: 天然气应用作者:
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天然气作为目前世界上最佳能源,在我国城市气源的选择中已被高度重视,大力推广天然气已成为我国的能源政策。但由于天然气长距离管道输送的工程规模大,投资高、建设周期长,短时间内长输管线难以到达大部分城市。

利用高压,将天然气体积缩小约250倍(CNG)进行运输,然后将其降压的方式解决了部分城市的天然气气源问题。而应用超低温冷冻技术使天然气变为液态(体积缩小约600倍)、采用超低温保冷槽罐,通过汽车、火车、轮船等方式远距离输送天然气、然后经超低温保冷储罐储存、再气化的LNG供气方式与CNG方式相比,输送效率更高,安全可靠性能更强,能够更好的解决城市天然气气源问题。

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的广泛用途

五、LNG“链”

六、LNG项目

七、LNG安全环保性能

八、结论   

一、什么是液化天然气LNG(Liquefied Natural Gas)?

LNG是英文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。液化后的天然气其体积大大减少,约为0℃、1个大气压时天然气体积的1/600,也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气。无色无味,主要成份是甲烷,很少有其它杂质,是一种非常清洁的能源。其液体密度约426kg/m3 ,此时气体密度约1.5 kg/m3.爆炸极限为5%-15%(体积%),燃点约450℃。油/气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分馏、低温冷凝形成,体积缩小为原来的1/600。

二、液化天然气的特点

1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存1标准立方米的天然气热质约为9300千卡,1吨LNG可产生1350标准立方米的天然气,可发电8300度。

2、清洁能源—LNG被认为是地球上最干净的化石能源!LNG硫含量极低,若260万吨/年LNG全部用于发电与燃煤(褐煤)相比将减排SO2约45万吨(大体相当于福建全年的SO2排放量的2倍),将阻止酸雨趋势的扩大。天然气发电NOX和CO2排放量仅为燃煤电厂的20%和50%?安全性能高—由LNG优良的理化性质决定的!气化后比空气轻,无色、无嗅、无毒。燃点较高:自燃温度约为450℃;燃烧范围较窄:5%-15%;轻于空气、易于扩散!

LNG作为能源,其特点有:

1、LNG燃烧后基本上不产生污染。

2、LNG供应的可靠性,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

一系列国际标准的基础上得到充分保证。LNG运行至今30年,未发生过恶性事故。

4、LNG作为电厂能源发电,有利于电网的调峰,安全运行和优化以及电源结构的改善。

5、LNG作为城市能源,可以大大提高供气的稳定性、安全性及经济性。

三、LNG的广泛用途LNG作为一种清洁燃料,必将成为新世纪的主要能源之一。概括其用途,主要包括:

(1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰

(2)用作大中城市管道供气的主要气源

(3)用作LNG小区气化的气源

(4)用作汽车加气的燃料

(5)用作飞机燃料

(6)LNG的冷能利用

(7)分布式能源系统

四、LNG“链”

LNG从气田采集到用户使用天然气,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。

五、LNG项目

LNG项目一般应包括下列的生产环节:

1、天然气生产

为上游气田的勘探,开采、集输以及气体的脱水,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以乙烷,丙烷及混合冷冻剂作为循环介质的压缩循环冷冻法。

3、LNG运输

我国目前现有LNG运输均采用汽车槽车。单辆槽车最大LNG水容积37m3,LNG运输能力22000 Nm3气态天然气,槽车设计压力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。经跟车实测,运行中LNG槽车内的压力基本不变,短时停车上涨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℃),因此与其他石油化工贮罐相比具有其特殊性。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持续气化成为气体,为此运行中必须考虑贮罐内压力的控制、气化气体的抽出、处理及制冷保冷等。

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,也必须能可靠的起动。

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的损耗速度和使用率。储罐的性能参数主要有真空度、漏率、静态蒸发率。作为低温容器,LNG储罐必须满足国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;静态蒸发率则能够较为直观的反映储罐在使用时的保冷性能。以一台50m3储罐为例说明:

(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,在不使用的情况下,完全蒸发需要近一年的时间。

静态蒸发率可以通过实验的方法测得,也可以通过实际运行中数据的分析计算得到。

2)LNG的气化

LNG气化为吸热过程,根据热媒的不同,有海水、空温、水浴等气化方式。目前国内LNG气化站都采用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自然空气进行换热,不需要附加能源,其气化能力主要决定于换热面,因此,通常采用翅片的形式。

换热器的规格主要决定于应急气源小时燃气流量,单台气化能力最高可达3200立方米/小时(实际最大气化能力可达3840立方米/小时),。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,必须采用中间介质进行低温预冷,经过预冷检验调试合格后方可接收LNG,其过程也是对设备及工程的检验。通常采用液氮作为预冷介质。气化站内的主要设备有LNG储罐、BOG(蒸发气)罐、气化器、增压器、BOG加热器、EAG(放散排空气体)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分钟/m3

预冷时间:约4~5小时/罐(视储罐当时工况)

液氮耗量:约10m3(视储罐当时工况)

六、LNG安全环保性能

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;天然气的爆炸极限为5~15%,其下限较液化石油气的1%要高,也就是说,引起爆炸的气体泄漏量要大,危险性要小一些;另外,LNG在低温下储存,更安全。至今全世界未见有因LNG燃烧爆炸事故的报道。

气化站内,LNG储罐采用自力降压、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,是最清洁的能源之一。

七、结论

由于LNG很好的解决了管道天然气无法到达城市使用天然气的困难,虽然它在我国还属于比较新的技术,但其优势明显,发展迅速,前景广大。

LNG属于低温可燃物质,而且又经过了液化、运输、气化等环节,因此,其工艺相对较为复杂,因此管理人员和操作人员的理论和实际上岗培训刻不容缓!

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