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液化天然气（LNG）利用、现状及前景姓名：摘要：液化天然气（LNG）已成为绿色能源的主力军，它即是可持续发展的具体实施和实现，又是其它产业可持续发展的典范。本篇参考了有关LNG方面大量的技术资料，结合近年来对天然气发展的需求，简要介绍了LNG的利用、现状及发展前景。关键词：液化天然气绿色能源利用价值发展前景一、前言近二三十年以来，随着人类绿色意识的觉醒，环境保护意识不断加强，可持续发展观念深入人心。天然气作为清洁能源，重要化工原料，得到了更为广泛的利用，世界各国把推广利用天然气，提高天然气在一次能源消费中的比重，作为优化能源结构，实现经济、社会和环境协调发展的重要途径，目前天然气消费在世界能源消费结构中的比重已达35%，成为仅次于石油的第二大能源。二、LNG基本知识液化天然气是天然气（CH4）经过净化及超低温下（一个大气压，－162℃）冷却液化的产物。液化后的天然气体积大大减少，约为0℃、一个大气压下天然气体积的1/600，也就是1m3液化天然气气化后是600Nm3天然气。无色无味，主要成份是甲烷，杂质很少，是非常清洁的能源，液体密度约426kg/m3，爆炸极限为5～15%（体积比），燃点约450℃。LNG具有以下特点：1、低温、气液膨胀比大，能量高，易于运输和储存；1kgLNG的热值是12555Kal，相当于1.8kg标准煤；1m3LNG相当于3m3CNG。2、清洁能源、低碳经济：天然气汽车与燃油车相比，其中二氧化碳排放量下降20%左右，一氧化碳排放量下降90%左右，碳氢化合物和氮氧化合物排放量下降70%左右。天然气汽车排放的尾气，基本不含铅尘、硫化物以及苯类等有害物质。3、用途更加广泛，特别适用于重型长途车辆，同时可用于城市天然气调峰，冷能可二次利用。三、LNG的主要特性1.环保性：LNG在-162℃低温冷凝生产过程中，已脱离出水、二氧化碳、硫化物等各类气体杂质和固体颗粒，铅、笨等有害物质基本为零。因此LNG被称为化石级清洁能源。燃料类型汽车尾气污染物相对量/%（以汽油各项指标排放为基准）一氧化碳碳氢化合物氮氧化物颗粒悬浮物氧化铝其他有害物质汽油100100100100100100柴油20-4010-2045-60＞1000无50LPG10-2020-4050-7060/细化无3-10CNG2-1010-2030-40少量无无LNG1-48-1825-35无无无2、安全性名称燃点（℃）爆照极限（%）扩散性汽油4271.0-7.6不易扩散柴油2600.5-4.1不易扩散LPG4662.4-9.5不易扩散LNG595-6505-15扩散通过4种能源的对比可发现，LNG为最安全能源。LNG加气站的安全性：由于LNG工艺系统低温深冷特性，与各类燃气加气站如LPG加气站或油站相比较，LNG加气站的安全性要高，其事故危险性较小，主要反映在：①LNG气化后的天然气比重比空气轻，易于扩散②LNG加气站储罐是圆筒形双层壁结构，真空绝热技术，在运行中即便万一发生设备泄漏，其外壁处将会迅速出现结露、结冰现象，易于发现与处理。③LNG加气站一般低温低压操作，采用安全可靠的设备、材料，采用先进可靠的安全控制技术，技术非常成熟，监控措施完善。3、经济性：项目CNGLNGLPG93#汽油0#柴油气源保障好极差较好减排效果好好较好气价格稳定性稳定不稳定不稳定单价3.7元/Nm33元/Nm33.75元/L5.125.12出租车百公里燃料消耗10Nm39.5Nm312.5L10L8L出租车百公里燃料费（元）3728.542.551.240.96公交车百公里燃料消耗5250655240公交车百公里燃料费（元）192.4150243.75266.24204.8压力（MPa）201.60.1技术成熟度成熟试验阶段成熟国家标准完善尚未建立完善加气站设备国产良好部分国外引进国产良好国内燃气汽车中占有比例60％（处于高速增长阶段）试验阶段40％经过上述对比分析，LNG汽车与汽油、柴油和LPG汽车相比，无论从环保性、经济性还是安全性来讲，都具有无可替代的优越性，从技术成熟度来讲也比较可行。LNG储存优势相当明显，车辆加气较CNG快捷，所以在推广应用LNG汽车是必要的和急迫的。结合天然气利用规划（即近期利用西气东输、东海天然气、川气东输、西气东输二线管道气源，远期引进国外LNG气源）等计划，LNG势在必行。四、LNG的应用领域（1）用作城市的调峰负荷和事故气源。城市燃气的调峰是管输天然气供应所要解决的一个重大问题。随着我国燃气市场的不断扩大，气化的区域不断增加，天然气用户数不断上升，城市燃气的调峰成为各个城市燃气供应企业所面临的严峻问题。通常情况下，城市燃气的季节调峰任务由上游供气部门承担，而日调峰和小时调峰则由燃气供应企业自行解决。城市燃气供应企业传统的调峰方式是，采用储气柜和储气罐或地下储气井等储气设施，用气高峰时储气设施出气，用气低谷时储气设施进行储气。传统的储气设施都是将天然气在气态的情况下进行储存，储气量小，且储气设施占地面积大，投资成本高。而随着天然气利用产业的发展，越来越多的采用LNG作为城市燃气的调峰负荷。这样不仅储气量大，占地面积小，还节省投资。同时，使用LNG作为事故气源也比使用气态储存的天然气有明显优势，可谓一举两得。近年来，为满足城市管输天然气的供气要求，许多城市燃气供气单位纷纷开始建设LNG调峰站，如西宁中油燃气有限责任公司、上海燃气公司等。当然，更多的供应单位则采用外购LNG的方式。如沈阳煤气公司等。目前，沈阳主要利用LNG作为冬季调峰气源使用。沈阳本身没有LNG气源，而是通过LNG罐车从外地运来。夏季储存LNG，以供冬季用气高峰时使用。建有2个2500立方米的LNG储罐，可储存天然气约280万米3。（2）用作大中城市的主气源。随着西气东输等一系列天然气管线的建设，我国的天然气供应格局逐步形成。天然气管线途经省市是首先气化的目标，但是天然气管线未经省市的气化条件不够完善。使用外购LNG作为这些条件不够完善的大中城市的主气源，是对我国西气东输等天然气管道输送工程的重要补充。同时，对于一些将来有天然气主管线供气的地区（如广西、云南等），这些企业充分利用国产LNG作为气源来提前开发大中城市燃气市场，提前做好管道天然气为气源的燃气供应转换工作，培育好燃气市场，为加速我国天然气事业的发展起着积极的推动作用。（3）用作LNG小区气化的气源国家发改委、经贸委、外贸部2002年3月联合发布了《外商投资产业指导目录》，首次将原禁止外商投资的城市管网列为对外开放的领域。由此，我国燃气市场的垄断局面逐步被打破，燃气行业发生了巨大的变革，迎来了崭新的发展生机。国外资本、民营企业、个人资金纷纷涌入基础设施产业，不断涉足我国广大中小城镇燃气设施基本建设。这些地区用气量相对较小，一般不具备管道天然气气源条件。理所当然的，LNG成为了这些地区天然气气化的首选气源。（4）LNG还用作汽车燃料，作为调峰电厂的燃料，以及其它工业能源领域等。天然气液化的过程是燃料纯化的过程，更有利于降低汽车发动机的排放。用作汽车加气燃料，与汽油、柴油和LPG、CNG相比，LNG具有辛烷值高、抗爆性好、价格低、充装量大、行驶里程长、尾气污染小等优点，是优质的清洁汽车燃料。与汽油相比，天然气汽车尾气中，CO减少97%，HC减少72%，NOX减少39%，CO2减少24%，SO2减少90%，汽车噪音亦可降低40%，可以说，天然气是汽车最佳的清洁燃料。LNG可以像运输燃油一样使用车船运送，这就为尚无天然气管道资源的城市和地区提供了使用天然气汽车的可能性。开展LNG汽车的应用研究，拓宽我国汽车行业利用天然气资源的领域，具有十分重要的意义。“油改气”可以节约大量具有战略意义的石油和大量经费。由此可见，LNG由于其独有的特性决定了其优越的市场地位。同时，随着我国合理调整能源结构、改善大气污染等一系列政策的深入实施，城市燃气普及率将进一步提高，LNG的发展正当时。五、以LNG加气站为例，简述LNG作为气源的工艺流程1.工艺流程LNG橇装汽车加气站与LNG固定式汽车加气站工艺流程相同，分为卸车流程、升压流程、加气流程以及卸压流程等4部分。1.1卸车流程把集装箱或槽车内的LNG卸至LNG橇装汽车加气站的储罐内，使LNG经过泵从储罐上进液管进入LNG储罐。卸车有3种方式：增压器卸车、泵卸车、增压器和泵联合卸车。①增压器卸车通过卸车增压器将气化后的气态天然气送入LNG槽车，增大槽车的气相压力，将槽车内的LNG压入LNG储罐。此过程给槽车增压，所以卸完车后需要给槽车降压，每卸1辆车排出的气体量约为180m3。②泵卸车将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，通过LNG低温泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。③增压器和泵联合卸车先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，然后断开，在卸车的过程中通过增压器增大槽车的气相压力，用泵将槽车内的LNG卸入储罐，卸完车后需要给槽车降压。第①种卸车方式的优点是节约电能，工艺流程简单，缺点是产生较多的放空气体，卸车时间较长；第②种卸车方式的优点是不产生放空气体，工艺流程简单，缺点是耗电能；第③种卸车方式优点是卸车时间较短，耗电量小于第②种，缺点是工艺流程较复杂。综合各种因素，本项目采用第③种方式卸车。1.2升压流程LNG的汽车发动机需要车载气瓶内液体压力较高，一般为0.45～0.80MPa，而运输和储存需要LNG液体压力越低越好。所以在给汽车加气之前须对储罐中的LNG进行升压升温。LNG橇装汽车加气站储罐升压的目的是得到一定压力的饱和液体，在升压的同时饱和温度相应升高。LNG橇装汽车加气站的升压采用下进气方式，升压方式有2种：一种是通过增压器升压，另一种是通过增压器与泵联合使用进行升压。第一种方式优点是不耗电能，缺点是升压时间长，理论计算需要逾5h。第二种方式优点是升压时间短，减少放空损失，缺点是需要电耗。本项目采用第二种方式，并且加大增压器的传热面积，大大缩短升压时间，一般需要逾1h，从而确保加气时间。1.3加气流程LNG橇装汽车加气站储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后经过计量由加气枪给汽车加气。车载储气瓶为上进液喷淋式，加进去的LNG直接吸收车载气瓶内气体的热量，使瓶内压力降低，减少放空气体，并提高了加气速度。1.4卸压流程当系统压力大于设定值时，系统中的安全阀打开，释放系统中的气体，降低压力，保证系统安全。通过对目前国内外先进工艺的LNG汽车加气站的调查了解，正常工作状态下，系统的放空与操作过程和流程设计有很大关系。操作和设计过程中尽量减少使用增压器。操作过程中如果需要给储罐增压时，应该在车辆加气前2h，根据储罐LNG压力情况进行增压，不宜在卸完车后立即增压。六、LNG市场的现状国际油气市场形势不明，尤其在当前低油价的环境下，LNG替代优势下降，接收能力过剩问题凸显已成共识。截至3月21日，国内试产及在建LNG工厂项目27项，设计总产能2065万立方米/日。其中3项试生产，5项待运营，18项在建，1项前期。若7月全部投产，国内LNG总产能将超过9000万立方米/日。但我国长期贸易LNG基本按照合同低限进口，现货进口大幅减少，LNG接收能力过剩问题显现，LNG接收站利用效率低，利用负荷从2014年的48.7%降至2015年的47.7%。数据显示，2015年中国进口LNG1945万吨，占中国天然气消费总量15%，是天然气供应的重要补充。国产小型LNG产能即将突破100亿立方米/年，但日子仍不好过。中短期来看，中国沿海LNG接收站和小型LNG厂已经过剩。天然气价格和经济“新常态”导致短期需求受挫，LNG价格持续走低，随有反弹，单不足以实现亏转赢。再加上国家近年来大力提倡电能源的发展，部分城市公交车辆已改为电动能源车，这更加剧了LNG市场的竞争，LNG发展任重而道远。七、LNG发展的前景在日前举行的第十届亚太液化天然气国际会议上，多位与会专家表示，受经济增速放缓影响，包括天然气在内的能源需求下降。加之国内环保政策仍待落实，同时国内天然气市场尚未成熟，行业还存在无序竞争的现象，监督远未