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    2. 最全面的LNG基礎知識
      時間:2017-02-23 15:51:42瀏覽:來源: 天然氣應用作者:
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      天然氣作為目前世界上最佳能源,在我國城市氣源的選擇中已被高度重視,大力推廣天然氣已成為我國的能源政策。但由于天然氣長距離管道輸送的工程規模大,投資高、建設周期長,短時間內長輸管線難以到達大部分城市。

      利用高壓,將天然氣體積縮小約250倍(CNG)進行運輸,然后將其降壓的方式解決了部分城市的天然氣氣源問題。而應用超低溫冷凍技術使天然氣變為液態(體積縮小約600倍)、采用超低溫保冷槽罐,通過汽車、火車、輪船等方式遠距離輸送天然氣、然后經超低溫保冷儲罐儲存、再氣化的LNG供氣方式與CNG方式相比,輸送效率更高,安全可靠性能更強,能夠更好的解決城市天然氣氣源問題。

      第一章LNG基礎知識

      一、什么是LNG

      二、LNG組成及性質

      三、LNG的特點

      四、LNG的廣泛用途

      五、LNG“鏈”

      六、LNG項目

      七、LNG安全環保性能

      八、結論   

      一、什么是液化天然氣LNG(Liquefied Natural Gas)?

      LNG是英文Liquefied Natural Gas的簡稱,即液化天然氣。它是天然氣(甲烷CH4)在經凈化及超低溫狀態下(-162℃、一個大氣壓)冷卻液化的產物。液化后的天然氣其體積大大減少,約為0℃、1個大氣壓時天然氣體積的1/600,也就是說1立方米LNG氣化后可得600立方米天然氣。無色無味,主要成份是甲烷,很少有其它雜質,是一種非常清潔的能源。其液體密度約426kg/m3 ,此時氣體密度約1.5 kg/m3.爆炸極限為5%-15%(體積%),燃點約450℃。油/氣田產生的天然氣經過除液、除酸、干燥、分餾、低溫冷凝形成,體積縮小為原來的1/600。

      二、液化天然氣的特點

      1、低溫、氣液膨脹比大、能效高易于運輸和儲存1標準立方米的天然氣熱質約為9300千卡,1噸LNG可產生1350標準立方米的天然氣,可發電8300度。

      2、清潔能源—LNG被認為是地球上最干凈的化石能源!LNG硫含量極低,若260萬噸/年LNG全部用于發電與燃煤(褐煤)相比將減排SO2約45萬噸(大體相當于福建全年的SO2排放量的2倍),將阻止酸雨趨勢的擴大。天然氣發電NOX和CO2排放量僅為燃煤電廠的20%和50%?安全性能高—由LNG優良的理化性質決定的!氣化后比空氣輕,無色、無嗅、無毒。燃點較高:自燃溫度約為450℃;燃燒范圍較窄:5%-15%;輕于空氣、易于擴散!

      LNG作為能源,其特點有:

      1、LNG燃燒后基本上不產生污染。

      2、LNG供應的可靠性,由整個鏈系的合同和運作得到保證。

      3、LNG的安全性是通過在設計、建設及生產過程中,嚴格地執行

      一系列國際標準的基礎上得到充分保證。LNG運行至今30年,未發生過惡性事故。

      4、LNG作為電廠能源發電,有利于電網的調峰,安全運行和優化以及電源結構的改善。

      5、LNG作為城市能源,可以大大提高供氣的穩定性、安全性及經濟性。

      三、LNG的廣泛用途LNG作為一種清潔燃料,必將成為新世紀的主要能源之一。概括其用途,主要包括:

      (1)用作城市管網供氣的高峰負荷和事故調峰

      (2)用作大中城市管道供氣的主要氣源

      (3)用作LNG小區氣化的氣源

      (4)用作汽車加氣的燃料

      (5)用作飛機燃料

      (6)LNG的冷能利用

      (7)分布式能源系統

      四、LNG“鏈”

      LNG從氣田采集到用戶使用天然氣,是一條相互聯接,相互約束的生產供需鏈。每個供需環節緊密銜接,互相制約,并以嚴格的合同予以保證。

      五、LNG項目

      LNG項目一般應包括下列的生產環節:

      1、天然氣生產

      為上游氣田的勘探,開采、集輸以及氣體的脫水,脫烴、并把天然氣輸送到液化工廠去

      2、天然氣液化

      在天然氣液化廠內將天然氣進行凈化,液化和儲存。

      液化冷凍工藝通常采用以乙烷,丙烷及混合冷凍劑作為循環介質的壓縮循環冷凍法。

      3、LNG運輸

      我國目前現有LNG運輸均采用汽車槽車。單輛槽車最大LNG水容積37m3,LNG運輸能力22000 Nm3氣態天然氣,槽車設計壓力0.8MPa,運行壓力0.3MPa。正常平均行駛速度60km/h。整個運輸過程安全、穩定。經跟車實測,運行中LNG槽車內的壓力基本不變,短時停車上漲0.02MPa左右,途中安全閥無放散現象,LNG幾乎無損失。

      4、LNG場站

      1)LNG儲罐:LNG貯罐(低溫貯罐)是LNG的貯藏設備

      LNG貯罐的特殊性:

      大容量的LNG貯罐,由于是在超低溫的狀態下工作(-162℃),因此與其他石油化工貯罐相比具有其特殊性。同時在運行中由于貯藏的LNG處于沸騰狀態,當外部熱量侵入時,或由于充裝時的沖擊、大氣壓的變化,都將使貯存的LNG持續氣化成為氣體,為此運行中必須考慮貯罐內壓力的控制、氣化氣體的抽出、處理及制冷保冷等。

      此外,LNG貯罐的安全閥、液面計、溫度計、進出口管的伸縮接頭等附屬件也必須要耐低溫。貯罐的安全裝置在低溫、低壓下,也必須能可靠的起動。

      LNG儲罐是氣化站中的關鍵設備,其絕熱性及密封性的好壞直接影響到LNG的蒸發和泄漏速度,即LNG的損耗速度和使用率。儲罐的性能參數主要有真空度、漏率、靜態蒸發率。作為低溫容器,LNG儲罐必須滿足國家及行業標準中的相關技術要求。儲罐的真空封結度反映儲罐的真空性,但真空度隨時間推移而降低;儲罐的漏率影響儲罐真空壽命,即儲罐真空度的變化速度;靜態蒸發率則能夠較為直觀的反映儲罐在使用時的保冷性能。以一臺50m3儲罐為例說明:

      (1)漏率1x10-9Pa.m3/s。

      (2)靜態蒸發率0.3%/d。一臺50m3的LNG儲罐裝滿LNG時,在不使用的情況下,完全蒸發需要近一年的時間。

      靜態蒸發率可以通過實驗的方法測得,也可以通過實際運行中數據的分析計算得到。

      2)LNG的氣化

      LNG氣化為吸熱過程,根據熱媒的不同,有海水、空溫、水浴等氣化方式。目前國內LNG氣化站都采用空溫式和水浴式結合的二級氣化方式??諟厥綋Q熱器直接利用自然空氣進行換熱,不需要附加能源,其氣化能力主要決定于換熱面,因此,通常采用翅片的形式。

      換熱器的規格主要決定于應急氣源小時燃氣流量,單臺氣化能力最高可達3200立方米/小時(實際最大氣化能力可達3840立方米/小時),。氣化站中的儲罐增壓器、BOG加熱器、EAG加熱器等設備也采用空溫式換熱器。

      3)LNG的預冷與進液

      LNG氣化站設備、管道施工完成后,由于超低溫及LNG特殊要求,在正式投產之前,必須采用中間介質進行低溫預冷,經過預冷檢驗調試合格后方可接收LNG,其過程也是對設備及工程的檢驗。通常采用液氮作為預冷介質。氣化站內的主要設備有LNG儲罐、BOG(蒸發氣)罐、氣化器、增壓器、BOG加熱器、EAG(放散排空氣體)加熱器及相關工藝管道及管件,LNG儲罐的預冷是氣化站預冷中的主要內容。

      預冷的幾個技術參數:

      進液溫度:低于-80℃

      儲罐壓力:0.3~0.55MPa

      進液速度:3分鐘/m3

      預冷時間:約4~5小時/罐(視儲罐當時工況)

      液氮耗量:約10m3(視儲罐當時工況)

      六、LNG安全環保性能

      氣態天然氣密度比空氣輕,泄漏后容易擴散,而液化石油氣反之;天然氣的爆炸極限為5~15%,其下限較液化石油氣的1%要高,也就是說,引起爆炸的氣體泄漏量要大,危險性要小一些;另外,LNG在低溫下儲存,更安全。至今全世界未見有因LNG燃燒爆炸事故的報道。

      氣化站內,LNG儲罐采用自力降壓、壓力報警手動放空、安全閥起跳三層保護措施,同時,儲罐液相進出口及出站總管設有緊急切斷裝置,保證了站內安全。

      天然氣在液化過程中脫除了H2O、重烴類、H2S等雜質,比一般天然氣更加純凈,燃燒更完全,是最清潔的能源之一。

      七、結論

      由于LNG很好的解決了管道天然氣無法到達城市使用天然氣的困難,雖然它在我國還屬于比較新的技術,但其優勢明顯,發展迅速,前景廣大。

      LNG屬于低溫可燃物質,而且又經過了液化、運輸、氣化等環節,因此,其工藝相對較為復雜,因此管理人員和操作人員的理論和實際上崗培訓刻不容緩!

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