LNG就是液化天然气.docx
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LNG就是液化天然气
LNG就是液化天然气
“什么是LNG，LNG就是液化天然气（LiquefiedNaturalGas）的简称。
”
“先将气田生产的天然气净化处理，再经超低温（-162℃）常压液化就形成液化天然气。
”
LNG制造中最常用的标准是美国石油学会（API）的620。
中国LNG利用
LNG（LiquefiedNaturalGas），即液化天然气的英文缩写。
天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。
LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。
天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。
LNG是一种清洁、高效的能源。
由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。
天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。
液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。
近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。
为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。
国际大石油公司也纷纷将其新的利润增长点转向LNG业务，LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。
中国天然气利用极为不平衡，天然气在中国能源中的比重很小。
从中国的天然气发展形势来看，天然气资源有限，天然气产量远远小于需求，供需缺口越来越大。
尽管还没有形成规模，但是LNG的特点决定LNG发展非常迅速。
可以预见，在未来10-20年的时间内，LNG将成为中国天然气市场的主力军。
2007年中国进口291万吨LNG，2007年进口量是2006年进口量的3倍多。
2008年1-11月中国液化天然气进口总量为3,141,475吨，比2007年同期增长18.14％。
在中国经济持续快速发展的同时，为保障经济的能源动力却极度紧缺。
中国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气只占到很小的比例，远远低于世界平均水平。
随着国家对能源需求的不断增长，引进LNG将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。
中国对LNG产业的发展越来越重视，中国正在规划和实施的沿海LNG项目有：
广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、辽宁等，这些项目将最终构成一个沿海LNG接收站与输送管网。
按照中国的LNG使用计划，2010年国内生产能力将达到900亿立方米，而2020年为2400亿立方米。
而在进口天然气方面，发改委预计到2020年，中国要进口350亿立方米，相当于2500万吨/年，是广东省接收站的总量的7倍。
加气站设备简介
① LNG加气站
LNG加气站是专门对LNG汽车加气的加气站,主要设备LNG储罐、自增压器、LNG加气机等。
LNG储罐是双层壁真空绝热容器，内容器由奥氏体不锈钢材料制成，外容器为碳钢，中间绝热层为膨胀珍珠岩并抽真空。
这种储罐绝热性能好，蒸发损失低，有不同型号及规格的定型产品。
加气站可以方便地增加储罐的数量以适应生产和需求的增长。
自增压器是加气站内输送LNG的关键设备，主要作用是保证LNG储罐内有足够的压力来给LNG加气机供应LNG。
LNG加气机是专门为LNG汽车制造的加气计量装置，可以直接计量、显示充人车辆中的LNG的数量。
其主要优点是加气速度快，一般可在3～5Min内加气完毕。
LNG加气站设备少，布置紧凑，占地面积小。
② L—CNG加气站
L—CNG加气站是将LNG在站内气化后使之成为CNG，并对CNG汽车加气的加气站。
这种加气站需要的主要设备有LNG储罐、LNG泵、气化器、储气瓶组和CNG加气机、压缩机。
新建的L—CNG站不使用压缩机；对由已建的CNG加气站改装成L—CNG站，设备中包括压缩机，主要是将原有CNG站的压缩机作为LNG泵不能工作时的备用手段。
本文主要对新建的L—CNG站进行分析。
其工艺流程为：
用LNG泵将LNG送如气化器气化后，通过顺序控制盘将其储存于高压CNG储气瓶组内，当需要时通过CIVG加气机对CNG汽车进行计量加气。
其中LNG储罐的作用与LNG加气站中LNG储罐的作用相同。
LNG高压泵的主要作用是将LNG储罐内的LNG输送至高压气化器进行气化。
它可以保证足够的压力而不再用压缩机进行压缩。
高压气化器的作用是将LNG转化为CNG。
它的主要形式有3种：
开架式气化器、浸没式气化器和中间媒体式气化器，其中最为常用的是开架式气化器。
顺序控制盘的主要作用是对经过高压气化器后流入储气瓶组和加气时由储气瓶组流入加气机的气体进行分配，以使其效率达到最高。
根据经验。
可以对加气站的高压储气装置采用编组的方法以提高加气效率。
具体方法是：
将储气瓶按1：
2：
3的容积比例分为高、中、低压的顺序；当储气瓶组向汽车加气时，则相反，应按低、中、高压的顺序进行。
这些工作都是通过顺序控制盘来完成的。
由于L—CNG加气站比LNG加气站增加了高压LNG泵、气化器和储气瓶组等设备，其占地面积有所增加。
对于规模为1×104mЗ/d的加气站，其占地面积在1000m。
③ CNG加气站
CNG加气站主要由6个系统组成：
天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、CNG加气系统、控制系统。
输送至加气站的天然气经过稳压计量后，进入净化处理装置进行净化处理，用压缩机加压，再经高压脱水后经顺序控制盘送入储气系统，最后由加气机对外计量加气。
脱硫装置用语对进站天然气进行脱硫净化处理，将硫含量降低到符合加气站所需的气质要求，然后送至压缩机。
压缩机是系统中的关键设备，它的造价直接影响工程的经济性，其性能好坏直接影响全站的运行。
经过预处理的低压原料气由压缩机分级压缩至25Mpa,然后进入高压脱水装置。
脱水装置主要为干燥器，根据工艺流程的不同，可以将干燥器布置在压缩机前（低压脱水）和压缩机后（高压脱水）。
使用高压脱水所需的设备少，脱水剂量小，再生能耗低。
顺序控制盘的作用与L—CNG加气站中顺序控制盘的作用相同。
储气系统用于储存压力为25Mpa的天然气，以便在需要时向加气机供气。
LNG、L-CNG、CNG加气站的比较
1加气站设备和造价
①LNG加气站[1～4]
LNG加气站是专门对LNG汽车加气的加气站，其工艺流程见文献[1]，主要设备包括LNG储罐、自增压器、LNG加气机等。
LNG储罐是双层壁真空绝热容器，内容器由奥氏体不锈钢材料制成，外容器为碳钢，中间绝热层为膨胀珍珠岩并抽真空。
这种储罐绝热性能好，蒸发损失低，有不同型号及规格的定型产品。
加气站可以方便地增加储罐的数量以适应生产和需求的增长。
自增压器是加气站内输送LNG的关键设备，主要作用是保证LNG储罐内有足够的压力来给LNG加气机供应LNG。
LNG加气机是专门为LNG汽车制造的加气计量装置，可以直接计量、显示充入车辆中的LNG的数量。
其主要优点是加气速度快，一般可在3～5min内加气完毕。
LNG加气站设备少，布置紧凑，占地面积小。
表1列出了1×104m3/dLNG加气站的设备和造价。
②L-CNG加气站
L-CNG加气站是将LNG在站内气化后使之成为CNG，并对CNG汽车加气的加气站。
这种加气站需要的主要设备有LNG储罐、LNG泵、气化器、储气瓶组和CNG加气机、压缩机。
新建的L-CNG站不使用压缩机；对由已建的CNG加气站改装成的L-CNG站，设备中包括压缩机，主要是将原有CNG站的压缩机作为LNG泵不能工作时的备用手段。
本文主要对新建的L-CNG站进行分析。
其工艺流程为：
用高压LNG泵将LNG送人气化器气化后，通过顺序控制盘将其储存于高压CNG储气瓶组内，当需要时通过CNG加气机对CNG汽车进行计量加气。
其中LNG储罐的作用与LNG加气站中LNG储罐的作用相同。
LNG高压泵的主要作用是将LNG储罐内的LNG输送至高压气化器进行气化。
它可以保证足够的压力而不再用压缩机进行压缩。
高压气化器的作用是将LNG转化为CNG。
它的主要形式有3种：
开架式气化器、浸没式气化器和中间媒体式气化器，其中最为常用的是开架式气化器。
顺序控制盘的主要作用是对经过高压气化器气化后流人储气瓶组和加气时由储气瓶组流入加气机的气体进行分配，以使其效率达到最高。
根据经验，可以对加气站的高压储气装置采用编组的方法以提高加气效率。
具体方法是：
将储气瓶按1:
2:
3的容积比例分为高、中、低压3组，当高压气化器向储气瓶组充气时，应按高、中、低压的顺序进行；当储气瓶组向汽车加气时，则相反，应按低、中、高压的顺序进行[5]。
这些工作都是通过顺序控制盘来完成的。
由于L-CNG加气站比LNG加气站增加了高压LNG泵、气化器和储气瓶组等设备，其占地面积有所增加。
对于规模为1×104m3/d的加气站，其占地面积在1000m2左右，相应的土建费用也有一定程度的增加，见表1。
表11×104m3/d天然气加气站设备和造价
加气站类型
项目
单价
数量
合计/元
LNG加气站
储罐
18.0×104元/台
2
36.0×104
加气机
12.0×104元/台
2
24.0×104
管道
6.0×104元/套
1
6.0×104
土建
—
—
50.0×104
其他
—
—
20.0×104
合计
—
—
136.0×104
L-CNG
加气站
储罐
18.0×104元/台
2
36.0×104
LNG高压泵
5.0×104元/台
2
10.0×104
加气机
6.5×104元/台
2
13.0×104
高压气化器
18.0×104元/台
1
18.0×104
顺序控制盘
5.0×104元/台
1
5.0×104
储气瓶组
20.6×104元/组
2
41.2×104
土建
—
—
70.0×104
其他
—
—
28.0×104
合计
—
—
221.2×104
CNG加气站
进气系统
3.5×104元/套
1
3.5×104
脱硫装置
24.0×104元/台
1
24.0×104
压缩机
40.0×104元/台
3
120.0×104
脱水装置
14.0×104元/台
1
14.0×104
储气系统
20.6×104元/套
3
61.8×104
顺序控制盘
5.0×104元/台
1
5.0×104
加气机
6.5×104元/台
3
19.5×104
冷却水系统
12.0×104元/套
1
12.0×104
高压管道
11.5×104元/套
1
11.5×104
土建
—
—
130.0×104
其他
—
—
60.0×104
合计
—
—
461.3×104
如果想在L-CNG加气站内对LNG用户供气，则只需要增加1台LNG加气机和1套LNG管道即可，其增加的造价有限（不到20×104元）。
因此在LNG和CNG用户均存在的情况下可以建立LNG和L-CNG联合加气站。
③CNG加气站[6～8]
CNG加气站主要由6个系统组成：
天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、CNG加气系统、控制系统。
其工艺流程见文献[1]，输送至加气站的天然气经过稳压计量后，进入净化处理装置进行净化处理，用压缩机加压，再经高压脱水后经顺序控制盘送人储气系统，最后由加气机对外计量加气。
脱硫装置用于对进站天然气进行脱硫净化处理，将硫含量降低到符合加气站所需的气质要求，然后送至压缩机。
压缩机是系统中的关键设备，它的造价直接影响工程的经济性，其性能好坏直接影响全站的运行。
经过预处理的低压原料气由压缩机分级压缩至25MPa，然后进入高压脱水装置。
脱水装置主要为干燥器，根据工艺流程的不同，可以将干燥器布置在压缩机前（低压脱水）和压缩机后（高压脱水）。
使用高压脱水所需的设备少，脱水剂量小，再生能耗低。
顺序控制盘的作用与L-CNG加气站顺序控制盘的作用相同。
储气系统用于储存压力为25MPa的天然气，以便在需要时向加气机供气。
CNG加气站所需设备较多，占地面积也较大，规模为1×104m3/d的加气站占地面积达2000m2。
表1列出了其设备和造价。
在建站规模相同的情况下（均为1×104m3/d），3种加气站的造价差别很大。
LNG加气站造价最低，仅为CNG加气站的30％左右。
L-CNG加气站的造价也仅为CNG加气站的48%左右。
2运行费用
①LNG加气站
LNG加气站的设备少，工艺流程简单，动力设备少且几乎没有高压管道，因而维修量很小。
加气规模为1×104m3/d的LNG加气站的年运行成本概算（原料气除外）见表2。
表21×104m3/d天然气加气站年运行成本概算（原料气除外）
加气站类型
项目
单价
数量
合计/（元·a-1）
LNG加气站
水
3.3元/t
112t
370
电
0.62元/（kW·h）
1.6×104kW·h
9920
维修
—
—
1.5×104
管理
—
—
2.0×104
折旧
—
—
10.8×104
工资及福利
1.4×104元/（人·a）
5人
7.0×104
合计
—
—
22.3×104
L-CNG加气站
水
3.3元/t
2880t
1.0×104
电
0.62元/（kW·h）
5.8×104kW·h
3.6×104
维修
—
—
4.0×104
管理
—
—
3.0×104
折旧
—
—
19.8×104
工资及福利
1.4×104元/（人·a）
7人
9.8×104
合计
—
—
41.2×104
CNG加气站
水
3.3元/t
3690t
1.2×104
0.62元/（kW·h）
7.2×104kW·h
4.5×104
维修
—
—
8.5×104
管理
—
—
6.0×104
折旧
—
—
38.0×104
工资及福利
1.4×104元/（人·a）
10人
14.0×104
合计
—
—
72.2×104
注：
加气站按年运行330d计算。
②L-CNG加气站
由于L—CNG加气站比LNG加气站增加了部分设备，从而使其工艺流程较为复杂，增加了动力设备及高压管道，因而增加了管理和维修量，各方面的运行费用也随之增加。
它的年运行成本概算（原料气除外）见表2。
③CNG加气站
CNG加气站的设备最多，工艺流程最复杂，且动力设备多，高压管道转多，从而使其管理和维护都比较困难，其运行成本将有很大增加。
其年运行成本概算（原料气除外）见表2。
④天然气进站价格对运行费用的影响
由于原料气的费用一般要占到其运行总费用的80%～90%，故原料气的进站价格将对加气站的年运行费用产生很大影响。
在同一地域，加气站对外供气价格应该近似等同。
由于加气站所处地域及距不同气源的距离不同，不同类型的加气站的天然气进站价格将有很大变化。
在其他费用变化不大的情况下，讨论天然气进站价格对加气站总的运行费用的影响将具有很大的现实意义，将为加气站的投资建设提供很重要的依据。
对于加气规模为1×104m3/d的3种不同加气站，除原料气外的年运行费用有很大差异。
为了表明天然气进站价格对加气站的运行费用的影响，可将这种差异转变为天然气价格上的差异。
可以计算出在不考虑原料气费用时，CNG加气站的年运行费用比LNG加气站高出499×104元/a。
假若这两种加气站总的年运行费用相同，则LNG加气站的原料气进站价格要比CNG加气站原料气的进站价格高0151元/m3。
就是说，在加气规模为1×104m3/d的条件下，LNG加气站的天然气进站价格不比CNG加气站的天然气进站价格高出0151元/m3时，它的年总运行费用就会低于CNG加气站。
同样可以求出L-CNG加气站的天然气进站价格不比CNG加气站天然气进站价格高出0.094元/m3时，它的年运行费用就会低于CNG加气站。
3安全性[9～11]
天然气是易燃易爆的物质。
因此加气站的安全性将是建站所必须考虑的重要问题之一。
决定加气站安全性的主要因素有高压管道、动力设备、高压储气设备和系统复杂程度几个方面。
为了保证加气站的安全运行，每一种加气站的建设方案在其主要设备上都采取了严密的安全措施。
3种加气站的不安全因素及采用的主要安全措施比较见表3。
表33种加气站的不安全因素及安全措施比较
加气站类型
LNG加气站
L-CNG加气站
CNG加气站
高压管道
无高压管道
高压管道较少，有安全隐患。
高压管道多，安全隐患较大。
动力设备
动力设备少
动力设备较多
动力设备繁多
高压储气设备
无高压储气设备
有高压储气设备，有安全隐患。
有高压储气设备，有安全隐患。
系统复杂程度
系统流程简单，易操作。
系统流程较复杂
系统流程最复杂，难操作。
安全措施
LNG储罐设有充满指示口、液位计、安全阀等安全装置。
在主要管道上都装有防超压的安全阀。
在管道的每个独立段都装有紧急切断阀。
LNG储罐设有充满指示口、液位计、安全阀等安全装置。
在压缩机房上部安装机械排风系统，保证空气流通。
在管道的每个独立段都装有紧急切断阀及安全阀。
在压缩机房上部安装机械排风系统，保证空气流通。
对3种天然气加气站都采用的安全措施还有：
采用防爆电气设备，加气机必须具有紧急切断、过流切断、拉断切断等安全装置，设置安全放散系统。
通过这些安全措施的实施，使得加气站的安全性有了较好的保障。
但是，必须认识到天然气属于易燃易爆的危险性物质，生产操作必须严格按照规范进行，以免发生意外。
4结论
①从占地面积、造价和安全性方面考虑，LNG加气站优于CNG加气站，L-CNG加气站介于二者之间。
②当LNG加气站的原料气进站价格比CNG加气站的原料气进站价格高出值在一定范围内（加气规模为1×104m3/d时，约为0.151元/m3）时，LNG加气站的年总运行费用要低于CNG加气站。
而L-CNG加气站与CNG加气站的原料气进站价格差（加气规模同样为1×104m3/d时）约为0.094元/m3。
这样可以根据加气站建设地点的不同天然气进站价格来决定建站方式。
当LNG加气站的原料气进站价格比CNG加气站的原料气进站价格高出的值在0.151元/m3以下时，建设LNG加气站是合理的。
③根据目前燃气汽车中CNG汽车占有量比较大的实际情况，可以建设LNG与L-CNG联合加气站，以方便向LNG汽车加气站过渡。
橇装式LNG汽车加气站的应用
2010-11-25
摘要：
论述了橇装式LNG加气站的特点和优势，LNG加气站的主要设备（包括LNG储罐、LNG低温泵、LNG气化器等）的技术要求。
给出了典型橇装式LNG加气站的工艺流程，提出橇装式LNG加气站是未来LNG汽车的主导加气站。
1概论
近年来，为响应国家科技部推广应用清洁燃料汽车的号召，天然气汽车在我国很多城市得到迅猛发展，主要以压缩天然气（CNG）汽车为主，多数用于单次加气行驶里程较短的城市出租车和公交车上。
在国外，液化天然气（LNG）汽车以其污染小、安全性能高、经济效益显著且适用于大型长途运输车辆等优点而得到大力推广。
美国有3000辆LNG汽车和约100座LNG汽车加气站，在该方面技术上处于领先地位[1、2]。
在我国，北京、乌鲁木齐、长沙、贵阳、杭州等地正在积极推广LNG汽车及加气站，并已建成多座LNG加气站。
这些加气站中，除了常规的各设备在现场安装组成完整系统的加气站外，还有事先将加气站各种设备在工厂集成安装在一个或多个橇块上运往现场的橇装式LNG加气站。
橇装式LNG加气站具有安全、环保、能耗低、占地面积小、现场安装方便、建设期短、可灵活移动等突出优点，成为一种具备良好发展前景的加气站类型[3～5]。
2橇装式LNG加气站的优势
橇装式LNG加气站将LNG通过低温泵向LNG汽车加气。
如有需要，也可同时经高压液体泵加压、经气化器气化后向CNG汽车加气，并且比同样容量CNG加气站的造价和运行费用低。
另外，橇装式LNG加气站还有以下优势：
①机动灵活，占地少。
不依赖天然气管网，只需用LNG槽车来运载LNG作为气源。
站内所有工艺设备都安装在一个橇块上，整体尺寸较小（外形尺寸长×宽×高为12m×2.5m×3.31m）；控制系统安装在一个改装的标准集装箱内（外形尺寸长×宽×高为6m×2.5m×3m）；充装LNG前加气站整体总质量只有21.8t，非常适于用汽车搬运。
可根据市场需求随时改变加气站地点，在城市尤为适宜。
②安全、环保，能耗低。
LNG已经经过了净化处理，无须压缩、冷却、脱水、脱硫等电力消耗较大的装置，整个生产工艺中省去了天然气净化设备和空气压缩机，大大减少了配套设施，不仅节约了设备造价，而且缩短了建设期。
③自动化程度高，易操作。
配有自动控制系统，数据采集、可燃气体监测、超压停泵及低压开泵等过程都自动完成，简单易操作。
3主要设备及技术要求
图1为橇装式LNG加气站，其主要设备包括LNG储罐、LNG低温泵、LNG气化器、LNG加气机、橇座，另外还有管道系统、控制系统及配套设施。
单台储罐设计容积为35m3，设计压力为1.2MPa，设计温度为-196～+60℃，蒸发率≤0.2%。
3.1LNG储罐
橇装式LNG加气站的LNG储罐采用卧式、双层金属结构的绝热低温储罐，其结构见图2。
内罐一般采用奥氏体不锈钢材料，如0Cr18Ni9、304等。
外罐多采用普通低合金钢，如16MnR。
内外罐之间的支承宜采用在低温下既有较高强度又有较低热导率的低温玻璃钢结构。
采用的绝热方式主要有4种：
堆积绝热、真空粉末绝热、高真空绝热、高真空多层绝热[6]。
其中高真空多层绝热以绝热空间小、热导率低、绝热可靠等优势，在LNG储罐上得到广泛应用，尤其适用于移动式低温储罐。
对于高真空多层绝热，维持夹层的真空度至关重要。
首先，在抽真空时要确保腔内材料充分放气，并确保多层材料层间真空度达到规定要求；其次，可在腔内放置常温吸附剂，或采用添加吸附剂的层间隔热材料，如填炭纸等，以吸附腔内材料可能释放出的少量气体[7]。
LNG储罐的设计、制造、安装、定期检测等应满足LNG储罐的有关规范标准，以保证安全。
LNG储罐的主要技术要求如下：
①LNG储罐必须设置2套安全阀在线安装的双路系统，并设置1个转换开关，在更换或维修时需要进行切换工作[8]。
加气站在搬运时储罐易受到颠簸震动甚至撞击而导致真空度降低或失去绝热功能，影响储罐的使用寿命，因此必须提供储罐安全装置，如避震器、防撞击的保护装置等。
②LNG储罐要设计最高液位限定值，防止液位过高。
若液位过高可通过溢流阀排出。
在充注LNG时，应考虑到液体受热后体积膨胀而出现液位超高的情况，应预留适当的空间。
③LNG储罐在首次充注LNG之
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