液化天然气输送及应用技术

浅谈液化天然气输送及应用技术

摘要：随着我国“西气东输”工程的蓬勃开展，全国性的天然气利用热已经掀起。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。

关键词：液化天然气气化输送预冷

一、液化天然气的制取与输送

lng是液化天然气的简称，常压下将天然气冷冻到-162℃左右，可使其变为液体即液化天然气（lng）。它是天然气经过净化（脱水、脱烃、脱酸性气体）后，采用节流，膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。lng的体积约为其气态体积的l/620。天然气的液化技术包括天然气的预处理，天然气的液化及贮存，液化天然气的气化及其冷量的回收以及安全技术等内容。lng利用是一项投资巨大、上下游各环节联系十分紧密的链状系统工程，由天然气开采、天然气液化、lng运输、lng接收与气化、天然气外输管线、天然气最终用户等6个环节组成。由于天然气液化后，体积缩小620倍，因此便于经济可*的运输。用lng船代替深海和地下长距离管道，可节省大量风险性管道投资，降低运输成本。从输气经济性推算，陆上管道气在3000km左右运距最为经济，超过3500km 后，船运液化天然气就占了优势，具有比管道气更好的经济性。lng 对调剂世界天然气供应起着巨大的作用，可以解决一个国家能源的

短缺，使没有气源的国家和气源衰竭的国家供气得到保证，对有气源的国家则可以起到调峰及补充的作用，不仅使天然气来源多元化，而且有很大的经济价值。

lng作为城市气化调峰之用比用地下储气库有许多优点。例如：它选址不受地理位置、地质结构、距离远近、容量大小等限制，而且占地少、造价低、工期短、维修方便。在没有气田、盐穴水层的城市，难以建地下储气库，而需要设置lng调峰。这项技术在国外已比较成熟，如美国、英国和加拿大的部分地区采用lng调峰。我国也正在引进这项技术。液化天然气蕴藏着大量的低温能量，在1个大气压下，到常温气态大约可放出879kj/kg的能量，利用其冷能可以进行冷能发电、空气分离、超低温冷库、制造干冰、冷冻食品等。由于lng工厂在预处理时已脱除了气体的杂质，因此lng作为燃料燃烧时所排放的烟气中 s02及nox含量很少。因此被称为清洁能源，广泛用于发电、城市民用燃气及工业燃气，减少了大气污染，有利于经济与环境的协调发展。

二、lng的安全环保性能与冷能利用

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。

lng的低温性能使其具有很大的低温能量。利用这些冷量可以进行橡胶的低温研磨、建设冷库、建设滑雪场或溜冰场，还可以用来作为夏季的空调等。根据计算，若将每气化1m3气态天然气时释放的冷量的30%应用于低温研磨，产生的效益为0.6元。lng的冷量还可以分级使用，深冷用于低温研磨，中冷用于制冰、建滑雪场、溜冰场，浅冷用于冷库的建设，冷能的梯级利用使得能量得到了最大的利用。

因我国目前lng使用规模较小，lng冷能的利用还没得以重视和推广，随着lng使用规模的不断扩大，lng的冷能的利用市场前景巨大。

三、lng的气化及预冷与进液

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。水浴式换热器是空温式换热器的补充，只是在冬季外界温度较低，利用自然气化无法保证天然气温度的情况下才使用，在南方（如龙川）冬季气温较高，基本不需要使用。

换热器的规格主要决定于高峰小时燃气流量，单台气化能力最高可达3000立方米/小时，通常要考虑备用，可以切换使用。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。

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。

在预冷及进液过程中，对温度、压力、进液速度、置换时间及操作步骤应科学安排和严格控制。防止出现局部急冷、超压、封闭管段内液体激烈气化膨胀、进液不均匀致lng分层翻滚等现象而导致设备及管道的损坏。实际操作过程中，可通过上下进气、升压降压、快慢流速等措施加快换热，缩短预冷时间；根据自增压、减压放散、控制进气速度及进气方式等措施达到对压力的控制。

所需预冷介质的量根据储罐的容积及数量通过冷量计算而定。通常一个50立方米低温储罐预冷约需要消耗5～10m3的液氮。对于一个气化站来说，液氮冷能的充分利用可以减少站内预冷所需的液氮量。通达公司在实际操作中，利用一次换热后lng罐中的氮气对其余设备进行二次换热预冷，甚至进行三次换热，节约了液氮耗量

及预冷时间，达到了很好的效果。因此，液氮的耗量及预冷时间与气化站的规模并不成正比，其关键是液氮冷能的多次利用。

四、结语

目前，国家正在大力推广使用这一先进技术，并拟在我国沿海兴建大型的lng码头，大量进口lng。通达能源股份有限公司利用这一方式先后在广东、江西、江苏、浙江的中小城市投资建设城市天然气设施，并已成功投产运行，同时在建的城市lng项目还有多个。随着我国lng气源的增多，可以预测，不久的将来lng这一新的供气方式将会成为城市燃气化的首选途径，使用这种供气方式的城市将会迅猛增加。