LNG应用技术.doc
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1、LNG常识1、什么是LNG?答:LNG(Liquefied Natural Gas)是天然气通过脱水、二氧化然、汞等杂质后冷却到 111K(-162)时所得到的液体。 无色、无味、无腐蚀性、无毒的一种清洁能源。 重要组分为甲烷,还具有少量的乙烷、丙烷丁烷等。 通常LNG多储存在0.1MPa、112K左右的低温罐内,其密度为在标准状态下甲烷的600多倍。2、LNG工业链答:LNG工厂重要分为基本负荷型、调峰型两种。3、LNG在国内和世界能源中的比重项 目石油(%)天然气(%)煤炭(%)核电(%)水电(%)中 国17.41.9750.45.3世 界4023.127.27.22.5 4、为什么需要L
2、NG?答:日益依赖进口石油(1/3)引起能源供应安全及能源工业和市场的改革; 沿海省份能源供应限制; 严重环境污染、能效低、防污染设施缺少; 加入WTO后也许对能源工业提出挑战。5、政府在能源安全面的努力答:“十五”计划中明确提出了扩大天然气使用的迫切需要; 最大限度的开发国内资源; 投资海外上游活动、海外供应元多样化; 改革国内能源工业、建立战略石油储备; 寻求外国技术和投资、促进与重要产油国的政治经济关系。LNG历史192023,戈弗雷.卡波特获得美国第一个液化天然气解决和运送的专利。 192023,世界第一个液化天然气工厂在美国西弗吉尼亚建立。1942年,伦敦一辆载重三吨的大货车和一批单
3、层巴士改装成用液化甲烷。 1954年,法国煤气公司验证了用船或管道运送阿尔几内亚的天然气到法国的可行性。 1955年,壳牌发起了一个通过船运LNG的项目。 1954年Continental Oil公司与Union Stockyard and Transit公司合资成立了 Constock Liquid Methane公司,为了发展远洋液化气运送船。 1960年,壳牌获得了Constock公司的40%的利益。 1961年,英国和阿尔及利亚签订了一份协议,即1965年开始每年从阿尔及利亚进口100万吨LNG。 1964年,英国计划通过用低温油轮从撒哈拉引进LNG。 法国和英国分别每年从阿尔及利亚进
4、口LNG4.2亿和10亿立方米。 1967年, 法国与阿尔及利亚达成2023供应协议。 1968年, 亚洲初次LNG商业运作(美国阿拉斯加到日本)。 文莱成为亚洲第一个液化天然气生产国,生产的LNG将出口日本。 1969年 ,Cargoes of LNG公司开始跨太平洋贸易,届时公司的现行设备将建设完毕。 阿拉斯加的Kenai工厂向东京燃气公司和东京电力公司供应LNG。 1970年,利比亚LNG工厂开始向西班牙、意大利供应。 1972年,美国批准委托波士顿从阿尔及利亚的Skikda 工厂天天进口5000万标准立方英尺(协议达2023)。 1977年,BP通过和东京电力公司的Abu Dhabi
5、工程,第一次涉足LNG行业。1979年,阿尔及利亚与英国的协议结束,第一个LNG协议终止。 卡塔尔天然气公司成为中东地区第二个LNG生产商。1984年,到目前为止,世界72%的LNG被日本购买,其中3/4用于发电。 日本和法国的LNG消费量接近世界总出口量的90%。 1986年,韩国从印尼进口的第一船(59250吨)LNG 到达。 1987年,比利时建造的600 cf/d 的LNG接受站开始从阿尔吉尼亚进口LNG。 1988年,阿尔及利亚尝试同美国重新开始LNG的交易。 1989年,8月份澳大利亚出口日本第一船LNG到达。1990年,台湾从印尼进口的LNG到达高雄。 1992年,尼日尼亚和西班
6、牙签订2023的协议,此协议1997年开始生效。1994年,拥有每年300万吨生产能力的特立尼达工厂(BP拥有34%的股份)开始建设。1999年,5月拥有每年300万吨生产能力的Ras Laffan工厂开始生产LNG。10月拥有每年560万吨生产能力的尼日利亚工厂开工。2023年,4月阿曼着手建造有660万吨生产能力的LNG工厂,它的第一批货将供应韩国。 2023年,12个国家出口LNG,14个国家或地区进口LNG,年贸易量1.32亿吨。在亚洲,日本东京煤气公司1969年起,大阪煤气公司1972年起,东邦煤气公司1977年起,西部煤气公司1988年起各自分别从阿拉斯加、文莱、印尼、马来西亚、澳
7、大利亚等地引入LNG,至1998年全国实现了天然气转换。目前日本已建LNG接受站22座,使用5600多万吨LNG。韩国于1986年开始进口LNG,我国的台湾也于1990年开始进口LNG,使亚洲LNG进口总量达成世界贸易量的73%,欧洲为22%,北美为5%。而LNG生产量的52%来自亚太地区,23%来自非洲,22%来自中东,3%来自美国。为什么天然气不易用小瓶销售1、技术难度 天然气重要成分甲烷,沸点极低,很难液化。假如液化成LNG,需要-162冷冻设施,基本不也许在小瓶设备上达成;假如压缩成CNG,需要20MPa压力的存储条件,而普通液化石油气钢瓶设计承压只有2.63MPa,要达成这用规定对气
8、瓶钢材、阀门,以及充装设备条件等都需要极高规定,不宜于应用。(注:西气东输主干管道设计压力为10MPa)2、资源特点 国内液化气多为炼厂气,只要有石油加工就有液化气产生,因此气源众多且分散。由于充装技术难度低,运送容易,所以集散点(二三级站)广泛分布,二次运送路途段成本低,便于城乡覆盖。 天然气只有西北地区油气田产出,气源地集中且偏远,自身一次运送成本就已经相称高(无论管道或陆运)。受天然气充装技术门槛高以及资源接卸不也许分散分布的限制,集散点数量十分有限,因此假如资源不能连续输出(如管道)则二次运送路途远成本高。3、不方便性 即使钢瓶的制造解决了技术及成本问题,仍然存在使用上的不经济性。 按
9、热值计算,一瓶14.5kg液化气相称于17.3m3天然气 14.5kg/2.175kgm-3 *104Mjm-3=693Mj 693Mj/40Mjm-3=17.3m3 如将17.3m3天然气装入与液化气瓶相同容积(35.5L)的气瓶中,需要装2.44瓶 按照标准状态气压0.1MPa,CNG压缩20MPa气压计算,相称于2.44瓶 17.3/(20/0.1)*1000/35.5=2.44瓶4、发展规划 天然气管道居民使用安全方便,是城市现代化的体现,瓶装液化气作为城市发展的过渡和补充。 热值: LPG 104MJ/M3 LNG 40MJ/M3 压力: LPG 0.83MPa 液化气钢瓶(14.5
10、kg): 容积: 35.5L 设计承压: 2.63MPa CNG存储容器压力: 20MPa LPG气态密度: 2.175kg/m3 LNG冷冻温度: -162 以上压力指在标准状态下LNG蓄冷及其冷能的应用0 前言近40年来,由于人们对环境保护的重视,天然气的开发与应用越来越受到重视,被广泛用于发电、汽车燃料、化工原料、民用燃料等方面,其消耗量以5%10%的速度逐年增长。由于LNG的温度为-162,将它气化成室温时将会放出很大的冷量,LNG冷量值大约是837kJ/kg,因此如何合理运用这些制冷量是一个影响经济效益的重要问题。1 中国液化天然气的发展为了改变能源结构、改善环境状态、发展西部经济,
11、中国政府十分重视天然气的开发和运用。近十年来,中国的LNG开发已起步,在LNG链的每一环节上都有所发展,特别是近几年内,在某些环节上的进展还比较大。已建天然气液化工厂有上海的LN G事故调峰站和河南中原天然气液化工厂。新疆正在筹建一座规模更大的天然气液化工厂。中国为了引进国外LNG,正在广东深圳建造LNG接受终端;并准备在福建建造第二座LNG接受终端。在LNG运送方面,储罐制造商生产的LNG槽车已投入运营,正计划开发制造运送LNG的集装箱。中国政府已开始制定建造LNG船的计划。在LNG应用方面,山东、江苏、河南、浙江和广东等省的一些城乡建立了气化站,向居民或公司提供燃气。为了使LNG在中国得到
12、迅速发展,相应的LNG标准制定工作也已经开展。在高等院校,展开了对天然气应用的基础研究。天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分,它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。天然气是一种洁净的能源。我国具有丰富的天然气资源。随着我国西部大开发中四大工程之一的“西气东输”工程的实行,将有力地促进天然气的开发和运用。2 LNG蓄冷2.1 LNG蓄冷原理LNG重要用于发电和城市燃气,LNG的气化负荷随时间和季节发生波动。对天然气的需求是白天和冬季多,所以LNG气化所提供的冷能也多。反之,在夜晚和夏季,可以运用的LNG冷能也随之减少。LNG冷能的波动,将会对冷能运用设备的运营产生不良影响,必须予以重视。蓄
13、冷装置是运用相变物质的潜热存储LNG冷能。原理如下,白天LNG冷能富余时,相变物质吸取冷量而凝固;夜间LNG冷能供应局限性时,相变物质溶解,释放出冷量供应冷能运用设备。2.2 LNG蓄冷与冰蓄冷的比较冰蓄冷重要是运用夜间的谷价电运营制冷机组将冷能储存于蓄冷装置中供白天冷能运用设备。冰蓄冷将白天的电力峰负荷转移到晚上,而冷能供应重要集中在白天,冷能运用在中高温范围内。LNG蓄冷重要运用LNG气化时富裕的冷量贮存起来,根据需气化的LNG气体的量,供冷重要集中在晚上,白天将富余的冷量储存起来。由于LNG温度在-162左右,且单位冷量值极大,可运用到深冷领域。相变物质的选择是LNG蓄冷装置研究的关键,
14、要充足考虑相变物质的熔点、沸点及安全性问题。2.3 LNG蓄冷装置的系统流程设计该系统重要由液化过程、蓄冷过程、LNG气化过程、释冷过程组成。流程图如下:充排管需从罐顶或是罐底引入储液槽,防止由于工作过程中由于温度变化和液体压力作用,会在管道的轴向和垂直方向产生位移,在节点处产生扒力和瞬时负荷。2.3.1 LNG液化循环该循环重要将闪发的LNG蒸汽再液化,提高储罐的安全性和LNG运用率。该流程运用膨胀机的绝热膨胀减少制冷剂温度,以此作为液化流程的冷源,同时可以有效回收膨胀功用于压缩原料天然气,减少部分压缩机功耗。具体流程如下:天然气经换热器A1,A3后再分离器A2中进行气液分离,气相部分进入主
15、换热器A3冷却液化,通过冷换热器A4过冷节流到LNG储槽。2.3.2 蓄冷循环运用LNG气化时通过换热气传递给载冷剂的大量冷量储存在相变材料中。2.3.3 释冷过程通过相变物质的溶解释放冷量运用载冷剂将冷量传递给冷量运用装置。2.3.4 系统优化在白天需运用大量冷量的场合可以牺牲部分LNG。使之直接气化产生冷量提供应末端,蒸汽通过再液化装置回收。3 应用3.1 LNG蓄冷装置在LNG船上的应用液化天然气船是贮存和运送液化气的重要工具,几乎所有的LNG船是用蒸汽轮机推动,汽化气或重油均可作为主锅炉的燃料,也可以混烧,特别是单用汽化气时最干净。若以燃烧液化燃料作为主机动力,实现热电联供,在液体燃料
16、气化时将产生大量冷量,而这些冷量往往被浪费。而将这部分冷量储存起来或直接运用,对于LNG船在航行中冷量需求量的巨大,意义重大。3.1.1 装货航行中冷却液货舱液化气船在载货航行期间,必须进行货品状态控制,即保持货品数量,控制不必要的货品排放;保持液货舱的蒸汽压力在压力释放阀的调定值压力之下;根据需要保持或改变货品温度。对于全冷式或半冷、半压式液化气船,其货品状态控制比全压式液化气船要复杂得多。在航行过程中,由于液货摇摆产生的热量和外界传给液货的热量会使液货温度不断升高,若不对其及时冷却,蒸汽压力不断升高,船舶的安全航行受到威胁。必须用相称于整船造价5的再液化装置液化货品蒸汽,将液货温度和蒸汽压
17、力降到安全范围内或通过安全阀向外界大量排放蒸汽。对于大型液化气船,再液化装置的制冷量有限,往往需要数天才干把液货温度减少0.5左右,能耗巨大。即使船舶在海况恶劣的环境下航行,运用贮藏的LNG冷能,船舶的液货舱能得到实时监控释放冷量冷却,控制平稳,航行安全可靠,经济性突出。在海况安静船舶不摇摆时,可用LNG直接通到货舱底部,使货舱液货搅动。当货品冷却到规定限度,释冷冷量只需抵消从外界通过绝热层传给液货舱的热量。3.1.2 在船舶空调和伙食冷库的应用LNG在常压下的沸腾温度为-162,气化时冷量值大约是837kJ/kg,少量液体燃料在燃料燃烧前气化时吸取的气化潜热所产生的冷量,足以维持船舶冷库-2
18、0的库温和船舶空调夏天2628的环境控制温度,通过载冷剂将LNG蓄冷槽相变物质溶解释放的冷量传递给冷库和空气解决装置。3.1.3 对燃气轮机进气冷却的应用燃气轮机的热效率和功率随机组燃气温度的升高而减少。如图所示:从中我们得到温度与功率和效率的关系,见下表:机组燃气温度()进气温度每增长10功率下降效率下降80090.8890080.84100070.8211006.50.81120060.80原理图如下:从冷槽释放的相变物质熔解的冷量通过载冷剂传递给气液换热器冷却进气,换热后返回蓄冷槽重新获得冷量循环。实验数据表白燃机在40F(4.4) 进气温度时的总出力要比102F(38.9)时高28%左
19、右,总热效率提高约6%,排气温度减少约5%。 由于通过燃机的总的空气质量流量在被冷却后得到提高,余热锅炉的汽轮机出力可提高约8%。3.2 运用码头液货贮存的冷量对液货舱预冷作业当液货装入船舶液货舱和管系时,为了防止货舱和管系产生过度的热应力,在装货前必须把它们的温度逐渐冷却下来,直至接近装货温度,这一过程称为预冷。码头的大型LNG储槽贮存的LNG液货自身蕴涵着巨大冷量,将码头贮罐的液相货品通过货舱顶部的液货喷淋管以雾状喷入液货舱内,液货在液货舱内迅速汽化吸热,运用液货的汽化潜热来冷却液货舱。根据货舱内的压力和温度控制液相货品的输入速度,液相货品汽化产生的蒸汽可通过蒸汽回流管送回岸站。3.3 岸
20、站周边建筑冷能的运用和周边冷冻食品的制造岸站周边的建筑空调可考虑采用运用LNG蓄冷装置贮存的冷能集中供冷,由于冷能供应时间上的不平衡,需考虑运营策略,以达成一定经济性。快速冷冻食品具有保存食品的原始成分,维持良好的食品质量的优点,特别许多深海鱼类需深度冷冻保鲜。运用码头岸站贮存的巨大冷量和LNG自身的低温性及时为它们的加工提供条件,开发速冻食品和深海鱼类加工是很有发展前程的工作。参考文献:1陈永武,中国21世纪初天然气工业发展展望,天然气工业,2023,20(1)2陈国邦,新型低温技术,上海交通大学出版社,2023.43李品友,液化气体海运技术,大连海事大学出版社,2023.14顾安忠等,中国
21、液化天然气的发展,石油化工技术经济,2023(1)5李品友,液化天然气船液货装载系统,第二界全国海事技术研讨会文集,19966李品友,液化气船国际气体规则IGC规则,上海造船,19957徐烈等,我国液化天然气的陆地储存与运送,天然气工业,2023,22(3)8McGuire and White. Liquefied Gas Handing Principle On Ships and in Terminals. London Witherby & Co.Ltd. ,1986LNG气化站的预冷置换56案的探讨LNG(液化天然气),气化站,储罐,预冷,置换,BOG(闪蒸气)1 概述LNG(Liqu
22、efied natural gas)即液化天然气,是天然气的一种运用形式。天然气在常压、一162C时为液态,气液体积膨胀系数为600。运用这些性质,将天然气液化,运用槽罐运送方式进行运送,再将其气化运用。该方式使那些天然气资源贫缺或管道天然气无法到达的地区运用天然气资源成为也许。这种“卫星气化站”的供气方式近两年在我国得到了快速的发展。LNG气化站重要涉及LNG储罐、气化器、BOG缓冲罐以及相应的调压、计量、加臭设备。对于一个新建的气化站,由于LNG的特殊性质(低温、易燃易爆),在运营投产之前,必须对设备及管路进行预冷及置换,以检查设备的可靠限度、施工安装的质量,为安全投产做好准备。上海通达能
23、源有限公司自2023年以来采用了LNG这一先进的供气方式,已经建设投产了龙川、姜堰、余姚、九江、沭阳、阳江6个城市LNG气化站,在气化站的开工投产方面积累了丰富的经验。本文以姜堰市天然气公司LNG气化站的预冷置换过程为例,结合其它城市做法,对气化站的预冷置换工作做一总结。预冷置换过程2.1 方法图1姜堰气化站工艺流程简图一方面采用低温液氮对站内各管道、设备进行预冷置换并对城区管网进行置换,排除空气,检查设备及管道在低温状态下的安全可靠性。并保冷观测,检查储罐的保冷效果,一切正常后,用LNG置换液氮,进行正常的生产供气。2.2前期的准备管道、设备的安装、试压、吹扫均已完毕,人员、物质均已到位。确
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