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1、LNG基本知识 与技术,认识天然气,天然气是蕴藏在地层中的可燃气体，它是埋藏在地下的生物有机体经过漫长的地质年代和复杂的转化过程生成的。主要成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二氧化碳、硫化氢、氮等气体。与其他化石燃料相比，天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳粉尘和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，是一种清洁的能源。,天然气的发现和早期应用,天然气的发现 在公元前6000年到公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。中国古人对天然气的利用有十分悠久的历史，特别是通过钻凿油井合并来开采石油和天然气的技术，在世界上也是最早的。早在2000多年前，人们就用竹筒装着天然气，当火把走夜路。而且用
2、天然气煮盐，火力比普通火力大，出盐也多得多。 直到1659年在英国发现了天然气，欧洲人才对它有所了解；然而它并没有得到广泛应用。到了1790年，煤气才成为欧洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美，石油产品的第一次商业应用是1821年纽约弗洛德尼亚地区对天然气的应用，他们通过一根小口径导管将天然气输送至用户，用于照明和烹调。世界天然气的开发利用，则以1925年美国铺设第一条天然气长输管道作为现代工业利用的标志。 天然气的用途 天然气主要可用于发电，以天然气为燃料的燃气轮机电厂的废物排放水平大大低于燃煤与燃油电厂，而且发电效率高，建设成本低，建设速度快；也可用作化工原料。另外，天然气广泛用于民用及商业
3、燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。 不过需要注意的是，同其他所有燃料一样，天然气的燃烧需要大量氧气(O2)；虽然天然气的主要成分是甲烷(CH4)，它本身是一种无毒可燃的气体。但是如果居民用户在使用灶具或热水器时不注意通风，室内的氧气会大量减少，就会造成天然气的不完全燃烧不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳(CO)。当空气中一氧化碳含量达到20%至40%时，人就会产生头晕、呼吸困难等现象，严重时甚至死亡。所以使用天然气的房间应保持通风良好，严禁卧室、客厅、卫生间、储藏室等位置使用天然气。,LNG 基本知识,所谓LNG是英文L
4、iquefied Natural Gas的缩写，中文译为液化天然气。 LNG是天然气经过净化之后，通过压缩升温，在混合致冷剂的作用下，冷却移走热量，并除去其中的氮气、二氧化碳、固体杂质、硫化物和水，再节流膨胀而得到一162的以液态形式存在的LNG。经过这一过程，天然气体积缩小了600倍。 天然气液化后，为维持其低温状态，必须用特殊冷冻船运送到买方接收站，并经由卸料臂送到低温储存，经由海水汽化装置，将低温液态天然气复原为常温气态天然气，然后经由管线，将天然气输送到发电厂、工厂及家庭用户使用。 LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源之一。 LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量
5、气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。,LNG的广泛用途？,主要包括： (1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰 1937年，英国工程师埃克汤提出用LNG作为城市供气中的高峰负荷和事故调峰之后，在欧美等国家得到广泛的应用。1999年，由法国索非工程公司帮助建设的上海浦东LNG液化厂，便是我国首座采用LNG技术的天然气备用调峰站。 (2)用作大中城市管道供气的主要气源 到目前止，日本已建设了22座LNG接收站，每年进口5000多万吨LNG，85%通过气化送进城市管网，用于发电、民用和工商业用，15%用汽车或大车运至离接收站较远的中小城镇，用作LNG小区气化的气源。
6、(3)用作LNG小区气化的气源 全世界有接近200座LNG卫星站投入使用，日本就有70多座，在北美和欧洲有100多座。据不完全统计，中国目前40多座有LNG卫星站投入运行，更多的正在规划、设计、筹建中。 (4)用作汽车加气的燃料 俄罗斯的LNG用于拖带集装箱的重型柴油车，每lkgLNG，可以代替1.25kg柴油。俄罗斯有5万辆重型柴油车，将逐步使用LNG,俄罗斯还将LNG用于内河航运的船舶燃料。 (5)用作飞机燃料 俄罗斯图波列夫飞机设计局应用 LNG作为飞机燃料，第一架试验飞机图-155，发动机型号为HK一88后正式使用LNG为燃料的是图一156客货运输机，已成功安全飞行12年。在投入航线运
7、行的图-204客机基础上，设计局设计了使用LNG的图-206客机，此机可载乘210人，飞行里程为5200km。 (6)LNG的冷能利用 深冷可用于低温研磨橡胶，中冷用于制冰、建滑冰场，浅冷用于冷冻库建设。日本还将冷能用于发电，利用能源创造舒适的环境。 (7)分布式能源系统 采用热电冷三联供，可以提高天然气的利用率达到60-80%.。,LNG小区气化发展具有宽广的前途是基于：,(1)其气源LNG是将天然气液化缩小600多倍的液体，可在公路、铁路、海上通汽车槽车、火车槽车和轮船进行灵活高效的运输； (2)建设投资省、见效快、方式灵活； (3)气化成本远比LPG气化成本低，经济合算； (4)LNG本
8、身价格比LPG价格至少便宜31%，价格波动比较平稳。 (5)与LPG比较，安全可靠，其气相密度0.74Kg/m，比空气轻，稍有泄漏，即可随空气亦散，其着火点为650C，比LPG的460C要高，其爆炸极限为5%-15%，比LPG的1%-15%要窄，使用起来会更安全。 (6)LNG的主要成份为甲烷，燃烧后排出的二氧化碳比LPG少3-4倍，减少了温室效应，是非常理想的民用燃料、工业燃料、发电燃料、车用燃料。 (7)工艺流程简单，容易实现自动化操作，建设城市LNG卫星站可作为城市供气主要措施，又可以作为城市供气调峰设施，可成为与管道天然气对接之后的调峰和储存设施。随着我国经济建设的迅速发展和人民生活的
9、不断提高，中国广大中小城镇，建设3至5万户、8至10万户规模的LNG小区气化站来满足人们生活用气和商业用气成为可能和现实。,LPG、NG、SNG、CNG的具体含义,NG是英文“Natural Gas”的缩写，中文含义是天然气的代称； LNG是英文“Liquefied Natural Gas”的缩写，中文含义是液化天然气的代称； SNG是英文“Substitute Natural Gas”的缩写，中文含义是代用天然气的代称； CNG是英文“Crush Natural Gas”的缩写，中文含义是压缩天然气的代称。,城镇LNGCNG供应系统,天然气加压站（母站）； 城镇CNG供应站（或减压站、卸气站
10、）（子站） CNG汽车加气站（子站） ； 气瓶转运车； CNG汽车； 城镇燃气管网。,液化天然气(lng)工业系统,从天然气井口到用户的LNG工业系统包括天然气的预 处理、液化、运输、储存、接收站、再气化装置等。,LNG 工 业 链,LNG接收终端（站）,城镇LNG气化站,城镇LNG气化站是一个接收、储存和分配液化天然气的基地，是城镇或燃气企业把LNG从生产厂家转往用户的中间调节场所。城镇LNG气化站总储存容积不大于2000m3。 城镇LNG气化站的规模应符合城镇总体规划的要求，根据供应用户类别、数量和用气量指标等因素确定。 城镇气化站的储罐设计总容积应根据其规模、气源情况、运输方式和运距等因
11、素确定。,LNG气化站的平面布置图,1LNG储罐 2自增压器 3卸车口 4空浴式气化器 5水浴式气化器 6BOG储罐 7BOG加热器 8消防水罐 9控制室,气化站工艺流程图,城镇LNG气化站工艺流程,LNG气化站内的主要设施,固定式LNG储罐（金属罐、混凝土罐） 围堰及排放系统 LNG气化器 泵和压缩机 测量仪表（液位、压力、真空、温度） 可燃气体报警装置 紧急关闭系统（储罐液相进出口、气化器进口、出站主管道上） 安全装置 消防系统,第二部分 LNG相关技术,低温技术基础 LNG的生产 LNG的储运 LNG安全,1 低温技术基础,低温热力学 低温绝热,1.1 低温热力学 -低温的产生,低温的定
12、义：按照国际制冷学会(IIR)定义，123K(-150)以下属低温范围。 天然气的主要成分是甲烷(CH4)，其标准沸点为111K(-162) ，临界温度为190K(-83) ，必须采用低温手段才能实现液化。 标准沸点时液态甲烷密度426kg/m3，标准状态时气态甲烷密度0.717kg/m3，两者相差约600倍。体积的巨大差异是采取液化方式储运天然气的主要原因。,低温的产生(1)-焦耳-汤姆逊节流,1、定义 当压缩气体绝热通过狭窄的通道后，压力下降并产生温度变化的现象称为节流。 用焦耳-汤姆逊系数JT来表示等焓节流时温度随压力的变化关系： 2、物理实质 是个等焓过程。(焓:物理学上指单位质量的物
13、质所含的全部热能) 只有在虚线包围的范围内，制冷剂经节流阀降压后，温度才会降低，即产生节流冷效应。 在虚线上，节流零效应。 在其它区域，节流降压后，温度升高，称为节流热效应。,低温的产生(2)-绝热膨胀,在液化流程中，气体绝热膨胀通常是由膨胀机来实现的。在低温制冷机中是通过活塞等运动部件的位移来实现的。 对于绝热膨胀而言，降压后必产生温降，不存在升温的现象。,绝热放气：容器内高压气体绝热排放过程中，容器内的气体对排出容器的气体做功，则容器内的气体温度下降。,低温的产生(3)-绝热放气,对于绝热放气而言，降压后必产生温降，不存在升温的现象。最大降温幅度与绝热膨胀相同。其输出功一般不能利用。 这种
14、获得低温的方式常用于小型低温制冷机和深低温液化流程中。,低温的产生-三种方式比较,1.2 低温绝热,低温贮运流体被液化并纯化到一定水平后就必须设法贮存和运输。,低温液体的运输一般有两种方法：,(1)用低温槽车或低温容器运送。,(2)管道输送,低温贮运设备的关键在于其绝热形式和特定的结构设计。,低温绝热技术-绪论,1 “绝热”：减少或抑制热流(由导热、对流和辐射引起)从高温流向低温 2 绝热在低温技术中有特殊的重要性 得到低温液体的功耗很大； 低温液体沸点低，与环境温度的温差大，周围环境是个很大的热源； 低温试验中，创造低温环境时为了排除周围环境的影响也要应用绝热技术 3 绝热方式分类 堆积绝热
15、 高真空绝热 真空粉末绝热 高真空多层绝热 高真空多屏绝热 其中方式均要用到真空技术,1 定义：选用导热系数小的绝热材料装填在需要绝热的部位上以达到绝热的目的。 2 堆积绝热材料的种类 3 主要漏热：导热 4 适用场合：大型低温装置或对绝热性能要求不高的场合。,低温绝热技术- 堆积绝热,1 定义：高真空绝热是一种将绝热空间抽至1mPa的真空度，以消除绝热空间的气体对流换热和绝大部分气体导热的一种绝热型式。 2 主要漏热：辐射 3 影响其性能的因素及采取的措施 真空度：（影响导热和传热）防漏，夹层中安放低温吸附剂、活性炭或分子筛以吸附水分等以保持真空度 辐射传热量：表面镀银 4 适用场合 实验室
16、规模的小型杜瓦容器中 5 优缺点 优点：易于对形状复杂的表面绝热，预冷损失小，真空夹层可做得很小 缺点：需持久的高真空，要求辐射率小,低温绝热技术- 高真空绝热,1 定义：在绝热空间填充多孔性绝热材料(粉末或纤维)，再将绝热空间抽到一定真空度(10.1Pa)的绝热型式,低温绝热技术- 真空粉末(或纤维)绝热,2 主要漏热 从常温液氮温区，辐射传热是主要的漏热。此辐射漏热高真空绝热中的辐射漏热，所以此温区绝热性能优于高真空绝热。 从液氮温区液氦温区，固体热导是主要漏热。此漏热大于高真空绝热。所以此温区绝热性能不如高真空绝热。 3 适用场合：大中型低温贮槽及设备中。 4 优点 不需要太高的真空度，易于对形状复杂的表面绝热。 5 缺点 振动负荷和反复热循环后易沉降压实，抽真空时必须设置滤网以防粉末进入抽空系统,低温绝热技术- 真空粉末(或纤维)绝热,1 定义：在高真空(真空度达10-2Pa以上)绝热空间内交替装有许多具有高反射能力的辐射与具有低热导率的间隔物 的一种绝热型式。这种绝热型式绝热性能非常
