液化天然氣儲存及應(yīng)用技術(shù)初探

門大維

（黃岡市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，湖北 黃岡 438000）

隨著世界范圍內(nèi)環(huán)境保護(hù)意識的提高，作為一種清潔優(yōu)質(zhì)的能源，天然氣的使用被日益重視，因此世界范圍內(nèi)天然氣的開采量以及消費(fèi)量不斷的增長。隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整迫在眉睫。在這個大背景之下，加快對天然氣的開發(fā)利用，有利于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及改善人們的生活水平。世界范圍內(nèi)的天然氣開采和使用可以追溯到很久以前，同時天然氣貿(mào)易也是國際能源貿(mào)易的重要組成部分。但是我國的天然氣開發(fā)以及貿(mào)易還處于起步階段。近年隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對能源的要求越來越迫切，國家開始重視對天然氣的開發(fā)使用，國內(nèi)相繼建立一批天然氣接收站以及液化廠。這預(yù)示我國的天然氣應(yīng)用進(jìn)入一個嶄新的時期。

1 液化天然氣的制取與輸送

液化天然氣英文縮寫LNG，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下降溫到-162℃可以轉(zhuǎn)化為液體。開采出來的天然氣首先要脫水除去其他雜質(zhì)，然后再經(jīng)過節(jié)流、膨脹以及制冷，使甲烷液化而成的，液化天然氣具有體積小、方便儲藏的優(yōu)點(diǎn)，它的體積僅為氣態(tài)的六百分之一。

液化天然氣行業(yè)是一個需要與上下游產(chǎn)業(yè)進(jìn)行緊密配套的行業(yè)，有著十分長的產(chǎn)業(yè)鏈。包括天然氣開采、天然氣液化、運(yùn)輸、接收與氣化、天然氣外輸管線、天然氣最終用戶等各個部分。其中，天然氣的液化工藝又包括天然氣的預(yù)處理、天然氣的液化及貯存、液化天然氣的氣化及其冷量的回收以及安全技術(shù)等內(nèi)容。由于液化天然氣具有體積小、便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，往往采用液化天然氣船來進(jìn)行長距離的運(yùn)輸，極大的降低了運(yùn)輸?shù)某杀疽约斑\(yùn)輸過程中的風(fēng)險。液化天然氣船適合運(yùn)輸距離超過3500公里的液化天然氣，而對于3000公里左右的，使用長管道運(yùn)輸最為經(jīng)濟(jì)。

液化天然氣對于整個世界的天然氣資源的優(yōu)化配置起了十分重要的作用。為天然氣資源在世界范圍內(nèi)的自由流通提供了可靠的保障?？梢允箾]有天然氣或者天然氣產(chǎn)量很少的國家能夠獲得天然氣，而對于有充足天然氣源的國家則可以獲得豐厚的收入。

液化天然氣與傳統(tǒng)的地下儲氣庫相比，在城市燃?xì)庹{(diào)峰中更加具有優(yōu)勢。例如，液化天然氣站的建設(shè)受地質(zhì)條件影響很小，占地面積小。而地下儲氣庫在地質(zhì)條件復(fù)雜以及沒有氣田的城市難以建立。國外的調(diào)峰技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)近幾年也在積極引進(jìn)這項技術(shù)。

液化天然氣由于特殊的液化條件，使其自身蘊(yùn)含著豐富的低溫能量。在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，液化天然氣氣化都可以放出大量能量，這種能量可用于制造干冰、速凍食品等。

液化天然氣在液化之前就去除了所含的雜質(zhì)，因此燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵很低，二氧化硫以及氮氧化物的排量比較低。因此被稱為清潔能源,被廣泛用于發(fā)電、城市民用燃?xì)饧肮I(yè)燃?xì)?減少了大氣污染,有利于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 液化天然氣接收站的工藝傳統(tǒng)

液化天然氣通常由專用運(yùn)輸船從生產(chǎn)地輸出終端運(yùn)到目的地接收站,經(jīng)再氣化后外輸至用戶。目前,已形成了包括生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、接收、再氣化及冷量利用等完整的產(chǎn)、運(yùn)、銷工業(yè)體系。

液化天然氣接收站一般具有兩種工藝，根據(jù)終端用戶壓力要求不同,直接輸出式和再冷凝式。接收站本身包括：接收港和站場兩個部分。在流程中是否設(shè)有再冷凝器等設(shè)備接收站一般由卸船、儲存、再氣化外輸、蒸發(fā)氣處理、防真空補(bǔ)氣和火炬放空部分工藝系統(tǒng)有的終端還有冷量利用系統(tǒng)組成。為了能夠平穩(wěn)、安全的運(yùn)轉(zhuǎn),必須要有高度可靠的控制系統(tǒng)。

2.1 液化天然氣卸船系統(tǒng)

碼頭上的卸料臂把靠泊碼頭的液化天然氣運(yùn)輸船上的輸出管線和碼頭上的卸船管線連接起來，船上儲罐內(nèi)的輸送泵潛液泵將輸送到終端的儲罐內(nèi)。隨著船上液化天然氣的不斷減少，儲罐內(nèi)壓力隨之下降。將碼頭上儲罐內(nèi)由于溫度上升而氣化的天然氣重新導(dǎo)入船內(nèi)，以維持罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定。液化天然氣卸船時一般采用雙母管式設(shè)計的管線。在船上的天然氣往岸上傳輸時，兩個管線同時工作，當(dāng)其中的一根發(fā)生故障的時候，另一根管線仍可以保障工作繼續(xù)進(jìn)行，保證工作的連續(xù)性。

2.2 液化天然氣儲存系統(tǒng)

液化天然氣儲存低溫儲罐采用絕熱保冷設(shè)計。但是有的時候仍然有可能有外界的熱量進(jìn)入。尤其是在儲罐絕熱層、附屬管件等的漏熱等情況下，都會導(dǎo)致罐內(nèi)溫度的上升，會引起儲罐內(nèi)少量蒸發(fā)。卸船時,由于船上儲罐內(nèi)輸送泵運(yùn)行時散熱、船上儲罐與終端儲罐的壓差、卸料臂漏熱及液體與蒸發(fā)氣的置換等,蒸發(fā)氣量可數(shù)倍增加。為了最大程度減少卸船時的蒸發(fā)氣量,應(yīng)盡量提高此時儲罐內(nèi)的壓力。

2.3 液化天然氣再氣化/外輸系統(tǒng)

儲罐內(nèi)液化天然氣經(jīng)罐內(nèi)輸送泵加壓至1兆帕后進(jìn)人再冷凝器,使來自儲罐頂部的蒸發(fā)氣液化從再冷凝器中流出的液化天然氣可根據(jù)不同用戶要求,分別加壓至不同壓力。一般情況是一部分液化天然氣經(jīng)低壓外輸泵加壓至4兆帕后,進(jìn)入低壓水淋蒸發(fā)器中蒸發(fā)。水淋蒸發(fā)器在基本負(fù)荷下運(yùn)行時,浸沒燃燒式蒸發(fā)器作為備用設(shè)備,在水淋蒸發(fā)器維修時運(yùn)行或在需要增加氣量調(diào)峰時并聯(lián)運(yùn)行。另一部分經(jīng)高壓外輸泵加壓至7兆帕后,進(jìn)人高壓水淋蒸發(fā)器蒸發(fā),以供遠(yuǎn)距離用戶使用。

3 液化天然氣冷能的利用

液化天然氣在工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活中都具有非常廣泛的用途。而若想對液化天然氣進(jìn)行充分的利用就必須將其進(jìn)行深度冷凍，只有通過深度冷凍技術(shù)的運(yùn)用，將其控制在一個超低溫度的大型冰箱內(nèi)，才能使天然氣得以液化保存并被廣泛的應(yīng)用。在對天然氣進(jìn)行液化的過程中需要消耗巨大的能量，這些能量作用于氣化狀態(tài)的天然氣，可以使其變成液態(tài)形式，當(dāng)液化的天然氣在進(jìn)行釋放使用時便會將其進(jìn)行液化過程中所吸收的巨大能量通過能量守恒定律加以轉(zhuǎn)化釋放，進(jìn)而是天然氣投入正常的使用當(dāng)中，并且收到降低使用成本的良好效果。

液化天然氣冷能的利用原理主要是根據(jù)液化天然氣周圍環(huán)境與天然氣二者之間壓強(qiáng)的不同，來實(shí)現(xiàn)液化冷能回收利用的。當(dāng)液化天然氣本身與周圍環(huán)境的壓強(qiáng)處于平衡狀態(tài)時，其內(nèi)部存儲的能量便會得以釋放，并可以通過合理的手段對這部分釋放能量加以運(yùn)用。

4 汽車對液化天然氣的運(yùn)用

天然氣作為一種有甲烷所組成的氣態(tài)化石燃料，在能量轉(zhuǎn)化的過程中不會產(chǎn)生廢渣、廢水，引起被譽(yù)為21世紀(jì)的清潔燃料。目前隨著汽車數(shù)量的不斷增多，汽車尾氣對自然環(huán)境的污染越發(fā)嚴(yán)重，針對這一問題，若想有效控制汽車尾氣對自然環(huán)境所造成的污染就需要采用新型能源來替代汽油作為汽車的唯一動力能源。為此天然氣作為汽車的新型燃料而備受重視。根據(jù)天然氣汽車所采用的天然氣存儲方式的不同，可以將天然氣汽車劃分為以下三類：壓縮天然氣汽車、液化天然氣汽車、和吸附天然氣汽車。

總結(jié)

液化天然氣作為一種新型的環(huán)保型燃料，用于液化天然氣存儲的設(shè)備具有投資成本高，存儲技術(shù)復(fù)雜等主要特點(diǎn)，液化天然氣的使用符合我國構(gòu)建人員自然和協(xié)發(fā)展的發(fā)展理念，液化天然氣的存儲以及應(yīng)用技術(shù)為這一發(fā)展理念的實(shí)現(xiàn)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，我國在發(fā)展的道路上要積極的研發(fā)液化天然氣的儲存以及應(yīng)用技術(shù)，為液化天然氣在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們生產(chǎn)生活中得到更為廣泛的運(yùn)用開拓更為廣闊的空間。

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