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1、美国天然气液化技术（转贴） 有幸随由中国土木工程学会组织的中国天然气液化技术考察团，应美国土木工程师学会的邀请，于1995年8月31日赴美，进行了为期两周的考察访问。在美期间，代表团考察访问了洛杉机、纽约、休斯顿、芝加哥四城市的天然气企业，访问了美国土木工程师学会及美国燃气工艺研究院。实地考察了美国天然气远程输送、城市输配管网、液化、储存、气化以及调度中心。在考察访问中，受到美国有关方面的热情友好接待，并得到了相当数量的技术资料和有关材料。此次考察，在中国土木工程学会的精心组织和接待单位周密安排及团长和全体考察人员共同努力下，收到了预期效果，圆满成功。现将考察情况简要介绍如下： 一、 远程输送
2、管网 美国天然气资源丰富，产量高，同时每年还由加拿大输入一定气量。因此，美国天然气供应大于需求，且价格低廉，每百Btu仅3万块多美元。但是为满足各地发展的需求，还在扩展天然气市场，全国已形成天然气远程输送网络。远程输送管线，管径较大，一般为D300D400；压力较高，一般为1470个大气压，有的甚至更高，输送量较大。 二、 城市管网 我们考察了美国四城市的天然气供应，城市燃气管网大体分为两种类型：一是*近天然气产区的；另一是远离天然气产区的。对于*近天然气产区的城市，由于远程输送干线较多，可以多渠道，多方位得到天然气。例如，ENTEX公司（茵特克公司）是负责休斯顿市天然气供应的企业，有70万客
3、户，其中居民用户有62万户，约占88；工、商等服务业用户有8万户，占12，由于该市处于南加州天然气产地，有百余家天然气长输管道敷设在市区周围，ENTEX公司从中选择12家购气，在这12家的远程管线上，开设15个供气口，均布在城市周围，向城市供气。这些供气口到市区的城市管网，其压力为11MPa，最大管径为D400，小区管网压力为1724kPa，管径为D50D150。在考察中我们感到，休斯顿市是由多渠道、多方位均布在城市周围的105个门站供气，有以下三方面可供我们研究、学习。1 由于多渠道、多方位供气，城市燃气管网压力均衡，供气稳定。2 由于多渠道、多方位供气，当城市局部地区耗气量出现峰谷时，可直
4、接调节其最近的门站供气量，以适应负荷变化。3 由于多渠道、多方位向城市供气以及上述两特点，说明城市用气有保证，所以休斯顿不设储存装置。这一特点应引起我们的重视，并要作认真分析研究。对于远离天然气产区的城市，一般由23条远程输送干线供气，例如，芝加哥位于伊 诺州中部，由其西南方向德克萨斯州来的两条天然气输送干线，由西部进入伊里诺州，分别在芝加哥南北两侧向东横穿伊州。芝加哥就由这两条管线供气，并在城市外围各设一座地下储气库，储量均为1亿m3。又如，纽约市由三个天然气公司联网供气，城市与天然气公司按购气合同供气。购气合同有三种：一是长期合同，规定年供气量；二是月期合同，规定月供气量，且每月可调整；三
5、是日供气合同，规定一天的供气量。每种合同均要提前签订。这三种合同，同时实施，后两种起到了月、日调节作用，为城市安全稳定供气创造了条件，提供了保证。同时对城市燃气供应单位在调度管理方面也提出了新要求。调度人员，一方面用计算机分析当日或当月耗气情况,提出次日或下月购气量，同时还要掌握每日各供气公司的销售价格，购买便宜的气，补充到缺气部位。这样，城市天然气公司既能满足客户要求，又能取得较好的经济效益。城市天然气公司这种购销天然气的模式可供我们参考、研究。纽约市目前正与有关公司合作，建设从加拿到纽约的远输管线，以增加供气能力。三、 地下储气库 在这次考察中，我们重点考察了全世界最大的美国地下储气库。地
6、下储气库是美国储存天然气的重要方式。南加州地下储气库规模大，储量多，多年来积累了丰富经验，气库同时还可出租或代储。南州是美国地下储的权威，代表了美国地下储气的能力与技术水平。南加州地下储气库原是处于地下730m的油井，采油后转为储气库。到目前104座气库，其中纯气库88座。含油气库16座。总储量为196亿m3,是北美规模最大的地下气库。储气压力最低为2758Kpa,最高可达15Mpa，每年4月1日10月3日为注气期，向地下气库灌气；11月1日3月31日为取气期，由地下气库取气供城市高峰期用。向库里注气需要加压，设置8826万W和2，2065万W压缩机各一台。由于库内有油有水，取出的天然气含油含
7、水和泥沙。因此，抽出的天然气产首先进入分离器进行分离，除掉油、水、沙，然后再干燥、调压。由于天然气的气味在地下被吸取，还需要加臭，最后进入城市输配管网。由分离器出来的油、水、沙混合物到处理厂，把油、水分开。分离出的油作为产品外运；水可用于回注气库（见图1）。 伊里诺州地下储气库规模比南加州的小，设有1，200KW的压缩系统向库内注气。每年在城市用气量少的夏季储存，用气量大的冬季取出供气。由于天然气中的臭味被地下吸收，取出后需加入TRYETYCENEGIYCOL，使其含有臭味再进入外输管网四、 天然气液化技术 我国天然气供应，只限于气态输送、储存与应用，尚未开展有关液化技术方面的工作。改革开放以
8、来，随着国民经济的发展，实现天然气液化与液化储存已提到议事日程上了。1 液化天然气在1444K时发生相变，由气态转变为液态。在低温下对其纯度要求较高，因此，天然气进入冷箱前，需注入甲醇，一是降低冷点除水，同时收重碳氢化合物和硫化氢，提高纯度。关于深度冷冻，有三种方法：阶段循环制冷；混合式或称多组分）制冷；膨胀压缩制冷。我们考察的布鲁克林工厂的天然气液化，采用两级膨胀压缩工艺。天然气80进膨胀机，20进压缩机。膨胀、压缩两机同轴。气体在膨胀机内压力降低，对外作功，用以带动压缩机，把进入压缩机的天然气压缩升压。当进气压力为16Mpa时，一、二级压缩机出口压力为19 Mpa和28 Mpa。经过两级压
9、缩后进入冷箱，。在冷箱内,一侧进膨胀后的天然气，加一侧进经过压缩的天然气，两者进行换热，压缩气体温度降到1444K时液化。液化成本为065美元10亿Btu。流程图从略。2 储存天然气液化后体积缩小到1600。即1m3的液态天然气约等于常温常压下600m3的气态天然气。天然气液化后可最大限度减少储存容积。储存LNG，要求储罐具有良好的隔热性能。纽约储存基地设有两个双壁储罐。罐内壁为含镍9的特种钢，外壁为碳钢，两壁间的夹层充满氮气，罐体呈圆柱形，两罐容量分别为175万桶和209万桶。每座罐周围用土堆一梯形断面实体围堰。围堰形成的空间为储存容积的15倍。围堰内侧表面用混凝土方砖作护坡，外侧表面上最外
10、层涂上类似沥表状的色保护层。围堰内地面及围堰内侧下部表面均置隔热层。储罐与地面接触部位的隔热更为重要。沿围堰外侧设一圈向上喷水的水管，当发生失火事故时，可形成一定高度的水幕。天然气液化工厂，在安全方面要求极为严格。各种消防设施齐备，设置得井井有条。我们去工厂考察的前一天，他们按规定举行一年一度的消防演习。为避免产生电火花，一般照像机的闪光灯也禁用。3 气化液化天然气气化后方能外输应用。我们考察的LNG工厂采用浸没式燃烧器气化的工艺方案，设有燃烧式和水浴式两种气器，安装了四台SUBX热交换器。该气化方式热效率可达9098，高于其他气化方式。根据城市耗气情况,确定两种气化器是否同时投入运行。通常当
11、大气温度降到90C时气化器预启动，准备投入运行；气温再下降，投入运行，向城市管网供气。 五、美国燃气工艺研究院 在考察中，我们有机会访问了美国燃气工艺研究院，该院副总裁刘锡朋先生详细介绍了研究院情况。 美国燃气工艺研究院是美国最大从事有关燃气方面的研究机构，是得到美国政府支持的非盈利性私营企业。其经费由美国政府和天然气研究院各提供40，私人企业提供20。该院有140余个委员会公司组成董事会。研究院1994年迁入目前的新址，此外在芝加哥市西南另有中间试验基地，占地60，7029m2。 研究院人员精干，仅有200余人，集中了具有一定造诣的高素质人才，主要课题有：天然气的储存、净化、管道输配，燃料电
12、池，天然气汽车，改变焦油等对环境的污染，垃圾气化等方面课题。近年来该院取得了多项成果，其中有：1从废水中提取CH4；2利用污水产生的CO2和CH2发电；3用天然气烧污泥；4废旧汽车非金属的气化；5降低燃烧产物中的NOX；6玻璃池炉；7华盛顿250MW的垃圾锅炉；8小型（4井）燃料电池；925万KW的燃料电池；10CAS煤的气化法；11GAS垃圾木屑气化法等等。这些研究成果，在美国和其他国家先后应用于生产中，发挥了积极作用，产生了较大的物质效果。 在短暂的考察中，对美国城市天然气供应，特别是天然气液化技术及地下储存有了较全面地深入了解。当前我国沿海城市及有关部门正在积极筹备建设进口液化天然气基地，或建设天然气液化工厂。此次考察，对今后国家评估审查这类工程作了技术武装，为科学决策提供了实际依据。在考察中，还收集了相当多的第一手资料，可供工程建设做有益的参考。这次考察，为推动我国天然气事业的发展，将起到一定积极作用。
