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LNG基础知识和气化站流程简介技术部：刘延杰2016.10.08大纲内容•一、LNG基础知识•二、“易捷通”LNG储罐流程功能简介•三、气化站工艺流程简介引言随着我国“西气东输”工程的蓬勃开展，全国性的天然气利用热潮已经掀起。天然气作为目前世界上最佳能源，在我国城市气源的选择中已被高度重视，大力推广天然气已成为我国的能源政策。但由于天然气长距离管道输送的工程规模大，投资高、建设周期长，短时间内长输管线难以到达大部分城市。利用高压，将天然气体积缩小约250倍（CNG）进行运输，然后将其降压的方式解决了部分城市的天然气气源问题。而应用超低温冷冻技术使天然气变为液态（体积缩小约600倍）、采用超低温保冷槽罐，通过汽车、火车、轮船等方式远距离输送天然气、然后经超低温保冷储罐储存、再气化的LNG供气方式与CNG方式相比，输送效率更高，安全可靠性能更强，能够更好的解决城市天然气气源问题。声明本培训资料为本人通过相关文献、标准、网络资料等途径整理得来，因准备仓促，如有不详尽或内容错误之处，请各位进行批评、指正并给予谅解，谢谢！一、LNG基础知识•☆1、什么是LNG•☆2、LNG组成及性质•☆3、LNG的特点•☆4、LNG的广泛用途•☆5、LNG“链”•☆6、LNG项目简介1、什么是LNG•LNG是英文LiquefiedNaturalGas的简称，即液化天然气。•它是天然气（甲烷CH4）在经净化及超低温状态下(-162℃、一个大气压)冷却液化的产物。LNG体积约为同量基准状态下(也就是我们常说的天然气标准状态，GB/T11062规定:我国目前使用的计量参比条件与燃烧参比条件相同，均为压力101.325kPa,温度20℃)天然气体积的1/600,也就是说1立方米LNG气化后可得约600立方米标态天然气，可见LNG具有较大的气液比，便于运输。•无色无味，主要成份是甲烷，很少有其它杂质，是一种非常清洁的能源。其液体密度约426kg/m3,标态下天然气气态密度约为0.7174kg/m3，相对密度小，比空气轻，易向高处流动。•天然气的临界温度为-82.595℃，临界压力4.595MPa。•自然蒸发气(BOG)：指LNG储罐(管道)内的液化天然气自然蒸发成气态的天然气。•安全放散气(EAG)：为确保安全，当达到安全装置的整定压力时，安全阀自动起跳后排放的天然气。因低温系统安全阀放空的全部是低温气体，低温天然气密度比常温空气大，易积聚而不易扩散，故须经过气化器或加热器换热后升温至-107℃以上再高点放空或者汇入放空火炬燃烧掉。2、LNG组成及性质•天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。大多数天然气的主要成份是气体烃类，此外还含有少量非烃类气体。天然气主要由C1到C4的烃类气体组成，其中甲烷（C1）和乙烷（C2）为主导成分，还有丙烷、丁烷、戊烷、以及少量的已烷以上烃类。在中有时还含有极少量的环烷烃（如甲基不戊烷）及芳香烃（如苯、甲苯）。天然气中的非烃类气体，一般为少量的氮气、氧气、氢气、二氧化碳、水蒸气、硫化氢，以及微量的惰性气体如氦、氩、氙等。天然气中的水蒸气一般呈饱和状态。•天然气组分并非固定不变，不仅不同地区油、气藏中采出的天然气组成判别很大，甚至同一油、气藏的不同生产井采出的天然气组成也会有很大的区别。以中原油田、新疆广汇、深圳大鹏湾进口LNG为例，其组成及性质见下表天然气按来源分类如下：（1）纯天然气：气藏中通过采气井开采出来的天然气称为气井气。这种气体属于干性气体，主要成分是甲烷。（2）油田伴生气：系指在油藏中与原油呈平衡接触的气体，包括游离气和溶解在原油中的溶解气两种。油田气是与石油伴生的，是天然气的一种，从化学组成来说属于湿性天然气。开采时与原油一起打出，气油比（m3/t）一般在20～500范围内。这种气体中含有60%～90%的甲烷，10%～40%的乙烷、丙烷、丁烷和高碳烷烃。（3）凝析气田气：是含有容易液化的丙烷和丁烷成分的富天然气。这种气体通常含有甲烷85%～90%，C3、C4、C5约2%～5%。可采用压缩法、吸附法或低温分离法，将后者分离出去制液化石油气。（4）煤层气：指煤层中的游离气和吸附气，主要成分是甲烷，此外还伴生有氮气、二氧化碳、氢气等。天然气燃烧特性•燃烧天然气和氧气在达到一定浓度及一定温度下可以燃烧，燃烧产物主要是水和二氧化碳，当氧气不足时，燃烧会产生CO。•爆炸天然气爆炸极限为5%～15%(空气中的体积%)，天然气在室内空气中的含量达到5%～15%时,一遇明火或高温物体,甚至开关电灯时所产生的电火花,都可引起门窗紧闭的房间发生爆炸。但在开阔的空间里更为安全，因为其爆炸极限范围小，而且密度比空气轻，不易积聚，故不容易发生爆炸。天然气中含有少量的硫化氢气体,国家有关规范要求,一立方米天然气中硫化氢含量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋气味,并且硫化氢气体还是一种强烈的神经性毒物。为保证使用安全，城镇燃气内添加臭剂（通常为四氰噻吩），臭剂量15～20mg/Nm3，保证天然气在空气中浓度达到1%时即可闻到。•热值单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值，单位MJ/Nm3(kcal/Nm3)。热值分高热值和低热值两种。天然气的高热值在数值上大于低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态所释放的汽化潜热。•着火温度指燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的自燃的最低温度。甲烷着火温度为540℃。•燃烧速度垂直于燃烧焰面，火焰向未燃烧气体方向传播的速度叫做燃烧速度。甲烷最大燃烧速度为0.38m/s。•华白数华白数是一项控制燃具热负荷恒定状况的指标。是燃气互换性指标，华白数在±10%内的两种燃气可以互换。•燃烧势燃烧势是反映燃气燃烧火焰所产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧的倾向性的一项反映燃具燃气燃烧稳定的状态的综合指标。是不同类型燃气间互换时燃烧稳定状态的特性指数。•天然气的临界参数当温度低于某一数值时，对气体进行加压，都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论加多大压，都不能使气体液化。可使气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体液化时所必须的最低压力称为临界压力。此时的状态称为临界状态。气体在临界状态下的温度、压力、比体积、密度分别称为临界温度、临界压力、临界比体积和临界密度。天然气的临界温度为-82.595℃，临界压力4.595MPa。表1GB/T13611-92城市燃气的分类（干，0℃，101.3kPa）类别华白系数W,MJ/m3（Kcal/m3）燃烧势CP标准范围标准范围人工煤气5R22.7(5430)21.1(5050)～24.3(5810)9455～966R27.1(6470)25.2(6017)～29.0(6923)10863～1107R32.7(7800)30.4(7254)～34.9(8346)12172～128天然气4T18.0(4300)16.7(3999)～19.3(4601)2522～576T26.4(6300)24.5(5859)～28.2(6741)2925～6510T43.8(10451)41.2(9832)～47.3(11291)3331～3412T53.5(12768)48.1(11495)～57.8(13796)4036～8813T56.5(13500)54.3(12960)～58.8(14040)4140～94液化石油气19Y81.2(19387)76.9(18379)～92.7(22152)4842～4920Y84.2(20113)76.9(18379)～92.7(22152)4642～4922Y92.7(22152)76.9(18379)～92.7(22152)4242～49注：6T为液化石油气混空气，燃烧特性接近天然气。该表格在GB/T13611-2006有更新，个别数据稍有出入。各种燃料热值表一各种燃料热值表一(续)我们来看1个10T蒸汽锅炉当分别使用烟煤和天然气作为燃料时所需的燃料运行费用对比计算实例：已知10T蒸汽锅炉，每吨锅炉所需热量约60万kcal/h。(1)燃煤热效率约75%，查上表可知：烟煤的热值为5500kcal/kg，价格为530元/吨，那么每吨锅炉每小时所需的烟煤为：600000kcal/h÷5500kcal/kg÷75%=145.5kg/h，则10T锅炉每小时所需燃煤费用为：145.5×10×0.53=771元(2)天然气燃烧热效率约90%，查上表可知：天然气的热值为8651kcal/Nm3，价格为3.65元/立方米(按北京地区工业用管道天然气价格)，那么每吨锅炉每小时所需的天然气为：600000kcal/h÷8651kcal/Nm3÷90%=77.1Nm3/h，则10T锅炉每小时所需天然气费用为：77.1×10×3.65=2814元如上所述，以所需总热量为基础，再根据不同燃料的热值及燃烧效率就可计算得出锅炉所需各种燃料的用量。常用的几个热量单位换算关系：1kcal=4.186kJ；1kw·h(1度电)=3.6MJ=3600kJ=860kcal天然气流量计选型换算实例：已知某一供气管线，实际工作压力为4kpa～8kpa(表压)，介质温度范围为-20℃～+40℃，供气量为10～120Nm3/h。当地大气压为101.2KPa,确定用气体罗茨流量计，选择合适的型号规格。分析：由于前面表一中给出的流量范围是实际工作状况的流量范围，此例中给出的是标准状况下的流量范围（Nm3/h）。为此，需要将标况下的流量换算成工况下的流量。再依据工况下的流量选择合适的流量计。换算公式如下：这个计算实例主要是让大家清楚下标态流量与瞬时流量之间的换算关系。实际工况所需流量计的选型技术方案会做相关计算再给予合适的型号。3、LNG的特点①低温、气液膨胀比大、能效高、易于运输和低温储存！②安全环保的清洁能源，被认为是地球上最干净的石化能源！•气态天然气密度比空气轻，泄漏后容易扩散，而液化石油气反之；天然气的爆炸极限为5～15%，其下限较液化石油气的2%要高，也就是说，引起爆炸的气体泄漏量要大，危险性要小一些；另外，LNG在低温下储存，更安全。至今全世界未见有因LNG燃烧爆炸事故的报道。•气化站内，LNG储罐采用自力式降压、压力报警手动放空、安全阀起跳三层保护措施，同时，储罐液相进出口及出站总管设有紧急切断装置，保证了站内安全。•天然气在液化过程中脱除了H2O、重烃类、H2S等杂质，比一般天然气更加纯净，燃烧更完全，是最清洁的能源之一。③LNG作为能源，其特点有：•LNG燃烧后基本上不产生污染。•LNG供应的可靠性，由整个产业链系成熟运作保证。•LNG的安全性是通过在设计、建设及生产过程中，严格地执行一系列国际标准的基础上得到充分保证。LNG运行至今30年，未发生过恶性事故。•LNG作为电厂能源发电，有利于电网的调峰，安全运行和优化以及电源结构的改善。•LNG作为城市能源，可以大大提高供气的稳定性、安全性及经济性。•LNG很好的解决了管道天然气无法到达的偏远城市使用天然气的困难，虽然它在我国还属于比较新的技术，但其优势明显，发展迅速，前景广大。4、LNG的广泛用途LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源之一。概括其用途，主要包括：•用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰•用作大中城市管道供气的主要气源•用作LNG小区气化的气源•用作汽车加气的燃料•用作飞机燃料•LNG的冷能利用•分布式能源系统5、LNG“链”LNG从气田采集到用户使用天然气，是一条相互联接、相互约束的生产供需链。每个供需环节紧密衔接、互相制约，并以严格的合同予以保证。天然气→LNG→天然气简图如下：☆在上游环节中，气田产出天然气，并将天然气进行简单的处理加工；☆在中游环节中，液化厂将处理加工后的天然气液化，由LNG船舶运输至LNG接收站；☆在下游环节中，LNG接收站将接收到的LNG进行再气化后进行销售，并最终通过管道输送给用户。6、LNG项目简介LNG项目一般应包括下列的生产环节：⑴、天然气生产为上游气田的勘探、开采、集输以及气体的脱水、脱烃、并把天然气输送到液化工