第五章―中国液化天然气(LNG)产业发展分析

198博燃网年度中国液化天然气(LNG)产业发展分析第一节中国液化天然气(国产)产业现状分析液化天然气(LiquefiedNaturalGas，简称LNG)是天然气的一种形式。其一般生产工艺过程是将气田开采出来的天然气，经过脱水、脱酸性气体、脱其余杂质处理后，采用制冷工艺，深冷至-162℃变为液体。目前，世界上LNG应用技术已经成为一门新兴技术正在迅猛发展。中国液化天然气工业起步比较晚，但近10多年，在LNG链上的每一环节都有所发展，尤其是近几年在某些环节上进展较大。如广东大鹏、福建和上海LNG接收站已经投产，另有十几个LNG项目正在设计和规划中，小型液化厂和卫星气化站也得到了蓬勃发展。我国从20世纪80年代末开始进行小型LNG装置的实践，第一台实现商业化的液化装置是于2001年建成的中原油田天然气液化装置，第一台事故调峰型液化装置是于2000年建成的上海浦东天然气液化装置。在引进液化技术的同时，国内有关企业也开始注重自己开发天然气液化技术，并已基本掌握了小型天然气液化技术。一、LNG在中国的主要应用领域在生态环境污染日益严重的形势面前，为了优化能源消费结构，改善大气环境，实现可持续发展的经济发展战略，人们选择了天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。现在，无论是工业还是民用，都对天然气产生了越来越大的依赖性。液化天然气是天然气的液态形式，在某些情况下，选择液化天然气比选择气态天然气具有更多的优点。LNG的应用实际上就是天然气的应用，但由于其特性，LNG又比天然气有着更广泛的用途。(一)工业用LNG1、发电LNG使用高效且经济，在发电中，天然气的热能利用率可达55%，高于燃油和煤，尤其是2010年度中国液化天然气(LNG)产业发展分析第五章199博燃网对调峰电厂而言，天然气取代燃油的优势非常明显。用于发电是目前LNG的最主要工业用途。日本一直是世界上LNG进口最多的国家，其LNG进口量的75%以上用于发电，用作城市燃气的占20%～23%。韩国也是LNG进口大国，其电力工业是韩国天然气公司(Kogas)的最大用户，所消费的LNG占该国LNG进口总量的一半以上。20世纪80年代兴起的联合循环电站，发电量以燃气轮机为主(约占总电量的2/3)，电站纯效率已达50%以上，而常规的燃煤蒸汽轮机电站效率只有30%～35%。燃气轮机电站和联合循环电站不仅效率高，而且机动性好，从机组启动到满负荷运行时间短，既可作基本负荷运行，也能作调峰运行。此外，联合循环电站污染小、可靠性高。2008年12月23日上午，福建LNG(液化天然气)站线项目一期工程新增3、4#储罐暨燃气电厂首台机组投产仪式在福建省莆田市湄洲湾秀屿港区隆重举行。此次新增的3、4#储罐项目建设完工后将使得福建LNG站线项目储罐容量达到64万立方米，能满足10台发电机组一年多次满发、停发的恶劣工况。新增储罐将大大增加储气调峰的灵活性，为现有用户的用气安全性以及新增用户的灵活性提供保障。根据规划，2015年—2020年之间，福建省内将形成“两纵两横、南北延伸”的天然气管网格局。其中环网布置是从漳州沿着漳龙高速至龙岩，从福州沿着京福高速至南平，再从南平经漳平、永安、三明、沙县到龙岩，与现在福州至漳州管线形成“两纵两横”的环状供气管网架构，以此环网为供气平台，接引相应输气支线和设置分输站，覆盖省内主要用气市场。而“南北延伸”调度干线则是指从福州经宁德、福安、北上福鼎；从厦门翔安经漳州、漳浦南下诏安，届时福建全省的老百姓都可以同步用上清洁环保的天然气。同时，采用重型9F燃气—蒸汽联合循环发电机组的莆田燃气电厂1#机组已顺利通过168小时试运行，现已正式投产。莆田燃气电厂一期工程建4套发电机组，项目总投资为50.8亿元，一期工程投产后，年发电量为60亿千瓦时。电厂使用清洁能源LNG，能有效推动节能减排，提高一次能源至二次能源的转换率，每年可减少二氧化碳排放量约200万吨。2#机组已在2009年5月实现投产,3#、4#正在加紧建设。目前，我国西气东输和川气东送等大型天然气输配工程已经全线贯通，广东液化天然气站线项目、上海和福建LNG项目也已投产。这些项目的投产为发展我国的天然气发电提供了必要的物质保障，必将对缓解我国能源供需矛盾、优化能源结构起到重要作用。广东是我国应用LNG发电最早的地区。由于广东电力负荷日益增大，影响当地经济发200博燃网展，加之煤烟型污染日益严重，环境的恶化直接影响到广东省的可持续发展。为此，国家在广东建设了我国第一个液化天然气的试点项目，接收站设在深圳大鹏湾秤头角，通过输气管道，向惠州和深圳前湾2座新建LNG电厂以及深圳南山、美视和月亮湾等燃油改燃气的燃气轮机电厂、香港电灯公司新建燃气轮机电厂和香港中华煤气有限公司等提供天然气，目前已经投入使用。2、陶瓷、玻璃等行业一些能源消耗很大的企业往往距城市或天然气管道很远，或者根本得不到管道输送的天然气，这种情况下LNG的优势更明显。最典型的是陶瓷厂，使用LNG可以使产品档次提高，成本下降。用在玻璃、陶瓷制造业和石油化工及建材业(无碱玻璃布)，可极大地提高产品的质量或降低成本，从而因燃料或原料的改变，而成为相关企业新的效益增长点。3、蓄冷及冷能利用LNG船是储存和运输LNG的主要工具，几乎所有的LNG船都采用汽轮机推进，气化气或重油都可作为主锅炉的燃料，也可以混烧，特别是单独采用气化气时最清洁。若以LNG作为主要动力，在气化时将产生大量冷量，而这些冷量往往被浪费。LNG船在行进过程中对冷量的需求量非常大，可储存这部分冷量或直接利用。LNG蓄冷装置在LNG船上可用于冷却液货舱或用于船舶空调和冷库，对燃气轮机进气进行冷却。还可以利用储存的冷量对码头液货舱进行预冷，对周边食品进行冷加工。除了应用于LNG船，LNG冷能还可以用于空气分离、冷藏、制取液化CO2等。LNG低温在越远离环境温度时越大，因此应在尽可能低的温度下利用LNG冷能。由于空气分离装置中所需温度比LNG温度还低，因此LNG的冷量能得到最佳的利用。利用LNG的冷能冷却空气，不但大幅降低了能耗，而且简化了空气分离流程，降低了设备造价，LNG气化费用也可降低。LNG接收站一般设在港口附近，一是方便船运，二是通常的气化靠与海水的换热实现。大型的冷库也基本设在港口附近，这样方便远洋捕获鱼类的冷加工。将LNG与载冷剂在低温换热器中进行换冷后，载冷剂经管道进入冷冻、冷藏库，通过冷却盘管释放冷量冷冻或冷藏物品。液化CO2由CO2气体经过压缩、提纯最终液化得到。传统的液化工艺将CO2压缩至2.5～3.0MPa，再利用制冷设备冷却和液化。利用LNG的冷量，很容易获得冷却和液化CO2所2010年度中国液化天然气(LNG)产业发展分析第五章201博燃网需的低温，从而将液化装置的工作压力降至0.9MPa左右。与传统液化工艺相比，制冷设备的负荷大为降低，电耗也降低为原来的30%～40%。4、LNG的化工原料应用燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。它不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，能量转化效率较高，已成为当今竞相研制开发的一种新型发电技术。燃料电池是发电装置，电极对燃料(主要是氢气)起催化裂解作用，电极本身基本不发生变化，产生能量的燃料由电池外部供给，只要连续通入燃料就不断输出电能。天然气是生产氢气的最佳原料，天然气转化可得3倍体积的氢，外加等体积的一氧化碳。因此，天然气是燃料电池的最佳燃料。天然气作为化工原料利用的消费量比例虽然不大，但生产的化工产品数量却很可观，除了一些产量较少的一次产品(甲烷氯化物、乙炔等)直接由甲烷气制取外，作为大宗的两种化工产品——合成氨和甲醇，则是由天然气合成气(CO+H2)间接制取的。以甲烷气为原料生产合成氨和甲醇的产量分别占两种产品总产量的85%和90%，构成了天然气化工利用的核心。自20世纪60年代后期石油化工迅速发展以来，天然气制乙炔及其衍生物作为工业化学品已明显减弱，乙炔作为有机化学品之母的美称已不复存在，乙炔的工业价值大大下降。目前，世界上天然气制乙炔的比例已很小，其衍生物仅存于某些领域。天然气制乙炔属高能耗工业，能否继续存在或发展取决于原料价格，也取决于其后加工产品的附加值。现在有个别企业初步规划出以适价的天然气从天然气制乙炔开始进行深加工的方案，经多步深加工，得到高附加值有前景的产品，认为可能是有效益的，但在新技术来源和技术经济评价上仍有待深入研究。目前，全国仍只有川维及长寿化工两家采用天然气制乙炔，年产量合计为(4～6)×104t/a。(二)中小城镇生活用LNGLNG作为城市燃气是一种非常理想的清洁燃料，主要用于城市基本负荷、调峰以及汽车行业。在我国，LNG产业发展日益迅速，随着新疆广汇、海南海口、重庆建南、陕西西安等地LNG项目及深圳大鹏湾、福建湄洲湾和山东青岛等地LNG接收终端的建设及投入使用，我国的LNG工业已经迎来一个快速发展的时期。202博燃网近年来，随着居民生活水平的提高，中小城镇居民更希望能用洁净的能源，LNG作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。由于管道铺设投资费用大，LNG气化站具有比管道气更好的经济性，在中小城镇可采用LNG气化站作为气源供居民使用，此外还可用于商业，事业单位的生活以及用户的采暖等。中原油田建成了我国首家商业化运行的LNG工厂，它的投产为天然气的开发拓展了新的领域。目前，LNG产品的现有用户主要分布在逾10座城市和地区，初步形成了以淄博、江阴为代表的特种工业用气市场，以青岛、苏州为代表的居民用气市场，以北京为代表的汽车燃料市场。LNG作为管道天然气的调峰气源，可对城市燃气系统进行调峰，保证城市安全平稳供气。将LNG调峰装置广泛用于天然气输配系统中，对民用和工业用气的波动性，特别是对冬季用气的急剧增加起到了调峰作用。上海石油天然气总公司在东海气田的天然气通过海底管道输送到上海供工业和民用后，为了应付上游天然气气源由于不可抗拒的因素(如台风等)的停产停输，起到应急供气和季节调峰作用，也建设了LNG调峰站，把东海天然气经加工深冷成LNG储存起来，必要时再气化为天然气输入城市管网，作为临时气源，确保城市安全平稳供气。LNG作为汽车燃料具有清洁高效、储存体积小、携带方便、安全可靠等优势，与其他形式的汽车燃料相比，发展前景更为广阔。目前，作为汽车燃料的天然气大多以压缩天然气(CNG)的形式储存，天然气在气态下压缩并储存在20MPa以上的高压钢瓶内，因此钢瓶体积较大，强度、安全性要求高。LNG体积小，能量储存密度大，燃烧性能好，热值高，一次充灌行驶里程长，比CNG更适合作为汽车燃料。此外，储存在-162℃低温下的LNG，具有大量的冷能，可将其回收用于汽车空调或汽车冷藏车，这样就无须给汽车单独配备机械式制冷机，既降低了造价，又消除了机械制冷带来的噪声，具有节能和环保的双重意义，尤其适用于城市中心地带的繁华街道或其他有噪声限制的地区。国内天然气汽车的发展已形成一定规模，在燃料产地和输送干线沿线的北京、成都、重庆、乌鲁木齐、上海、天津、西安、长春等城市已在不同规模地发展和使用天然气汽车。目前，我国的四川、山东、广东和上海等省市已全面启动了天然气汽车产业，北京市已经把逾3×104辆公交车和出租车改装成了燃气汽车。2010年度中国液化天然气(LNG)产业发展分析第五章203博燃网(三)LNG作为调峰的备用气源作为管道天然气的调峰气源，可对民用燃料系统进行调峰，保证城市安全、平稳供气。在美国、英国、德国、荷兰和法国等国家，将LNG调峰型装置广泛用于天然气输配系统中，对民用和工业用气的波动性，特别是对冬季用气的急剧增加起调峰作用。我国在上海已建成调峰装置并投入使用。(四)车用LNG燃料LNG作为可持续发展清洁能源，具