【正文】 根據(jù)規(guī)劃， 2020 年 2020 年之間，福建省內(nèi)將形成“兩縱兩橫、南北延伸”的天然氣 管 網(wǎng)格 局。在美國(guó)、 英國(guó) 、德國(guó)、 荷蘭 和法國(guó)等國(guó)家，將 LNG 調(diào)峰型裝置廣泛用于天然氣輸配系統(tǒng)中，對(duì)民用和工業(yè)用氣的波動(dòng)性，特別是對(duì)冬季用氣的急劇增加起調(diào)峰作用。 目前，我國(guó)“ 西氣東輸 ”等大型天然氣輸配工程已經(jīng)全線貫通； 廣東 液化天然氣站線項(xiàng)目一期工程正式啟動(dòng)；建設(shè)總規(guī)模為 500 萬(wàn) t/年、一期工程總投資超過(guò) 220 億元的 福建 LN G 項(xiàng)目也正式啟動(dòng)。 1999 年到 2020 年期間 ,美國(guó)計(jì)劃新增發(fā)電量中約有 90%是天然氣發(fā)電，屆時(shí)，美國(guó)天然氣發(fā)電量的比重將達(dá)到 33 %。 工業(yè)用 LNG 發(fā)電 LNG 使用高效 ,經(jīng)濟(jì) ,在發(fā)電中 ,天然氣的熱能利用率可達(dá) 55%,高于燃油和煤 ,尤其是對(duì)調(diào)峰電廠而言 ,天然氣取代燃油的優(yōu)勢(shì)非常明顯 ?用于發(fā)電是目前 LNG 的最主要工業(yè)用途。 三、 LNG主要市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域 [回目錄 ] 在生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)重的形勢(shì)面前 ,為了優(yōu)化 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu) ,改善大氣環(huán)境 ,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的 經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略 ,人們選擇了天然氣這種清潔、高效的生態(tài)型優(yōu)質(zhì)能源和燃料。 循環(huán)氣體壓縮機(jī)一般采用天然氣驅(qū)動(dòng)，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用而使投資快速收回。在結(jié)構(gòu)上吸收了熱分離機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)增加了微波吸收腔這一關(guān)鍵裝置，在原理上與熱分離機(jī)存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了制冷效率。由于混合制冷劑，國(guó)內(nèi)沒(méi)有成熟的技術(shù)和設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，儀表控制系統(tǒng)較復(fù)雜。 天然氣壓縮機(jī)的動(dòng)力采用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，小負(fù)荷電設(shè)備用天然氣發(fā)電機(jī)組供電，解決了邊遠(yuǎn)地區(qū)無(wú)電或電力緊張的難題。經(jīng)濟(jì)評(píng)估結(jié)果表明，采用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)的液化裝置，投資費(fèi)要比選用電動(dòng)馬達(dá)高出 200 萬(wàn) ~ 400 萬(wàn)美元。單級(jí)混合制冷劑工藝操作簡(jiǎn)便、效率高，適用于小型 LNG 裝置。由于該廠充分利用了油田氣井天 然氣的壓力能，所以液化成本低。該工藝流程采用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預(yù)冷 + 乙烯 預(yù)冷 + 節(jié)流。該裝置設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化。采用純氮作為制冷工質(zhì)，功耗比采用冷劑的膨脹機(jī)循環(huán)要高。 該裝置充分利用天然氣自身的壓力，采用氣體透平膨脹機(jī)制冷使天然氣液化，用于民用天然氣調(diào)峰或生產(chǎn) LNG ，工藝流程合理，采用氣體透平膨脹機(jī)，技術(shù)較先進(jìn)。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗(yàn)燃料。新工藝比現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單的多，不需要合成氣，除了發(fā)電之外，也不需要使用 氧氣 。該技術(shù)比目前開(kāi)發(fā)的 GTL 技術(shù)更適用于小規(guī)模裝置，可加工 104 m3 /d 的天然氣。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是使用了翅片式換熱器和熱力學(xué)優(yōu)化后的工藝，可建設(shè)超大容量的液化裝置。 法國(guó) Axens 公司與法國(guó)石油研究所 (IFP) 合作，共同開(kāi)發(fā)的一種先進(jìn)的天然氣液化新工藝 —— Liquefin 首次工 業(yè)化，該工藝為 LNG 市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)。 天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓 沸點(diǎn) 是 16 1 ℃ ，臨界溫度為 84 ℃ ，臨界壓力為 。 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，世界液化天然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量迅速增加， 2020 年 LNG 國(guó)際貿(mào)易量達(dá) 億立方米，最大出口國(guó)是 印度尼西亞 ，出口 億立方米；最大進(jìn)口國(guó)是 日本 億立方米。其制造過(guò)程是先將氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理，經(jīng)一連串超低溫液化后，利用 液化天然氣船 運(yùn)送。 Gas Journal,1995,7(3) 9 Johnson G L,Finn A J,Tomlinson T R． Offshoreamp。膨脹機(jī)循環(huán)能夠較迅速和簡(jiǎn)單地啟動(dòng)和停工，但是功耗大。 混合制冷劑循環(huán)同階式制冷循環(huán)相比，混合制冷液化循環(huán)具有流程簡(jiǎn)單、機(jī)組少、投資費(fèi)用低、對(duì)制冷劑的純度要求不高等優(yōu)點(diǎn)。 階式制冷循環(huán)能耗最小，是目前天然氣液化循環(huán)中效率最高的一種。但是，對(duì)階式循環(huán)來(lái)說(shuō)，每千克 LNG需要 0． 33kW例如，膨脹機(jī)循環(huán)的功率大大取決于冷凝氣體的焙 — 溫度曲線的曲率，它受操作壓力和 C 2 + ，的影響 [12] 。它是氮膨脹制冷循環(huán)的一種改進(jìn)，與混合制冷劑循環(huán)相比較，具有流程簡(jiǎn)單、控制容易、啟動(dòng)時(shí)間短，比純氮?dú)馀蛎浿评涔?jié)省 10％ — 20％的動(dòng)力能耗。 (2)氮膨脹制冷。 目前膨脹制冷循環(huán)主要采用以下 3種形式： (1)天然氣直接膨脹制冷。這類(lèi)循環(huán)已經(jīng)較成熟，自 20世紀(jì)早期以來(lái)，類(lèi)似的循環(huán)就已經(jīng)用于低溫空氣分離。雙膨脹機(jī)的加熱和冷卻曲線比單膨脹機(jī)匹配得更好，從而減小了溫度驅(qū)動(dòng)力，并提高了熱力學(xué)效率。 為了提高這種單一膨脹機(jī)循環(huán)的效率，有必要對(duì)其進(jìn)行一定的改進(jìn)。膨脹機(jī)循環(huán)的溫度控制不像混合制冷劑廠的溫度控制具有決定性作用，而且它的循環(huán)性能更加穩(wěn)定。 膨脹機(jī)循環(huán)與階式循環(huán)和混合制冷劑循環(huán)相比有一些優(yōu)點(diǎn)。 由圖 6可知，來(lái)自膨脹機(jī)的低壓冷氣流通過(guò)各級(jí)換熱器回流，在換熱器中將進(jìn)入的天然氣和循環(huán)氣體制冷。 2． 3膨脹機(jī)循環(huán) 在膨脹級(jí)循環(huán)最簡(jiǎn)單的形式中，循環(huán)制冷是由單一組分氣流的壓縮和膨脹做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。多級(jí)分離與單一混合制冷劑循環(huán)相比，其制冷劑流量小，因此功率消耗小，因而，可以達(dá)到階式循環(huán)的功率要求，并且機(jī)器配置相對(duì)簡(jiǎn)單 。 對(duì)混合制冷劑循環(huán)的評(píng)估 (見(jiàn)表 2)，表明了級(jí)數(shù)的增加對(duì)功率消耗的影響。 部分冷凝、分離和膨脹的最佳級(jí)數(shù)取決于資本費(fèi)用、操作復(fù)雜性或靈活性和操作費(fèi)用。 有效的制冷足以使進(jìn)入的液相制冷劑過(guò)冷卻，使進(jìn)入的氣相制冷劑部分冷凝以及使天然氣冷卻或冷凝。同階式制冷循環(huán)相比混合制冷液化循環(huán)具有流程簡(jiǎn)單、機(jī)組少、投資費(fèi)用低、對(duì)制冷劑的純度要求不高等優(yōu)點(diǎn)。 2． 2 混合制冷劑循環(huán) 混合制冷劑循環(huán) (MRC)不像階式循 環(huán)使用多種純制冷劑，它使用單一混合制冷劑。 Phillips 的工藝以 “two — trains— in— one” 雙重制冷原理而聞名，此原理使制冷工藝有最大的運(yùn)行靈活性。從最后一級(jí)丙烷冷卻器出來(lái)的進(jìn)料和再循環(huán)液流在乙烯制冷劑冷卻器中進(jìn)行冷卻和冷凝。 進(jìn)料氣的預(yù)處理采用適合于特定進(jìn)料組分和情況的標(biāo)準(zhǔn)處理工藝。只有在較少的特定情況下，才能顯示出低能耗和小換熱面積、節(jié)省費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)由于多級(jí)獨(dú)立制冷系統(tǒng)增加費(fèi)用和流程復(fù)雜性的缺點(diǎn)，所以，階式循環(huán)最適用于大型裝置。乙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)出來(lái)的乙烯氣體經(jīng)增壓，冷卻 水冷卻，通過(guò)丙烷蒸發(fā)器換熱后，用節(jié)流閥降壓降溫成為液體再進(jìn)入到乙烯蒸發(fā)器中。典型的階式制冷循環(huán)流程如圖 4所示。因此，天然氣的液化過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)換熱不斷取走天然氣熱量的過(guò)程。有些工藝過(guò)程用洗滌、蒸餾實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)在用可再生物質(zhì) HgSIN，它可同時(shí)對(duì)氣體于燥并除去 Hg，該物質(zhì)已投入應(yīng)用兩年多，就 Pacific Rim 的一個(gè) LNG廠而言，它的功效能使He含量從 25μ/m 3 ，降至 0． 01μg ／ m 3 。以往的分子篩常包含有小的沸石類(lèi)微粒，吸水性能好，但與此同時(shí)也造成了較大的氣體壓力損失。 1． 2水分的脫除 脫 除酸氣后的原料氣，一定要脫水。產(chǎn)品中有部分氣體回流，用于分子篩的再生，然后再返回原料氣。它包括 K 2 CO 3 水溶液、加快質(zhì)傳遞的活化劑及防腐劑，已被世界上幾百個(gè)裝置所采用。然而這些法中， ③ 中的溶劑同時(shí)也能使包括 CH4在內(nèi)的烴類(lèi)大量溶解，并且這些方法大多數(shù)成本高，能耗大。為了保證天然氣的深冷凍液化過(guò)程的穩(wěn)定操作對(duì)其中的 CO 2 、H 2 S、水、汞、重?zé)N類(lèi)等都有嚴(yán)格的要求一般要達(dá)到如表 1所示的指標(biāo)。當(dāng)代工業(yè)規(guī)模的火然氣液化 (即 LNG的生產(chǎn) )技術(shù)通常包括原料氣預(yù)處理、液化和儲(chǔ)存三個(gè)部分。一些大的天然氣資源大都蘊(yùn)藏在荒漠地區(qū)，距人門(mén)密集和工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)較遠(yuǎn)，并常常有大面積的海洋和復(fù)雜的地形地貌阻隔。天然氣預(yù)處理的工藝技術(shù)主要包括：酸性氣體的脫除、水的脫除以及汞及重?zé)N的脫除等；液化工藝流程主要有階式制冷循環(huán)、混合制冷劑制冷循環(huán)、膨脹機(jī)制冷循環(huán)。 LNG 系統(tǒng)在常溫條件下安裝，在低溫條件下運(yùn)行，兩者溫差很大 (～ 180c0)，由此而來(lái)的膨脹及收縮應(yīng)力，設(shè)計(jì)時(shí)要據(jù)此考慮必要的柔性，以便最大應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。 h)閥門(mén)、管道及管件 站區(qū)工藝管道大體上分為兩種。 e)安全泄放系統(tǒng) LNG 的體積膨脹系數(shù)很高，通?？蛇_(dá) 600 倍，在密閉情況下， LNG 受熱膨脹，引起管道內(nèi)壓急劇升高會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生破裂，因此，在液相管道兩道閥門(mén)之間加設(shè)安全閥。 b)可燃?xì)怏w檢測(cè)儀 在卸車(chē)臺(tái)、儲(chǔ)罐區(qū)及氣化區(qū)等天然氣有可能發(fā)生泄漏的地方，均設(shè)置了可燃?xì)怏w檢 測(cè)儀，當(dāng)檢測(cè)出的環(huán)境中可燃?xì)怏w含量超標(biāo) (達(dá)到爆炸下限的 20％ )時(shí)發(fā)出警報(bào)，工作人員可根據(jù)具體情況選擇處理。 4． 2． 1 有關(guān)規(guī)范 由于目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)針對(duì)液化天然氣的專(zhuān)門(mén)規(guī)范，而《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160—92， 99 年版 )中液化烴的定義中包含有液化天然氣，因此在消防方面主要執(zhí)行的是《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 (GB50160—92)中的相關(guān)條款，同時(shí)也部分借鑒了美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) NFPA 59A《液化天然氣 (LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)》：在氣化 后的常溫天然氣部分則主要執(zhí)行的是《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB5002893， 2020 年版 )。 3． 6 空壓站設(shè)備 為保證天然氣與空氣進(jìn)行高壓比例式摻混，選用 14. 16m3／ min 風(fēng)冷式螺桿空氣壓縮機(jī)3 臺(tái)， 2 開(kāi) 1 備，以及相應(yīng)的無(wú)熱再生空氣干燥器、壓縮空氣除油器、除塵器以及 橇裝式靜態(tài)混合器等設(shè)備。 3． 4 BOG 加熱器 LNG 儲(chǔ)罐日蒸發(fā)率大約為 0． 15％，這部分蒸發(fā)了的氣體 (簡(jiǎn)稱(chēng) BOG)如果不及時(shí)排出，將造成儲(chǔ)罐壓力升高，為此設(shè)置了降壓調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)壓力自動(dòng)排出 BOG。 3． 2． 2 主要工藝參數(shù) 工作 壓力： 0. 6MPa， 設(shè)計(jì)壓力： 1． 0MPa， 工作溫度： 162℃ ， 設(shè)計(jì)溫度： 196℃ ， 立式，主體材質(zhì)：鋁翅片管 (LF21)， 氣化能力： 2020m3／ h， 出口溫度：低于環(huán)境溫度 10℃ 。 3． 2 空溫式氣化器 3． 2． 1 氣化能力 氣化器的氣化能力根據(jù)高峰小時(shí)用氣量確定，并留有一定富裕量。考慮到立式罐節(jié)省占地，且立式罐 LNG 靜壓頭大，對(duì)自增壓器工作有利，因此采用立式雙金屬真空粉末LNG 儲(chǔ)罐。通常為立式 LNG 子母式儲(chǔ)罐。國(guó)內(nèi) LNG 氣化站常用的大多為 50m3和 100m3 圓筒型雙金屬真空粉末 LNG 儲(chǔ)罐。進(jìn)入管網(wǎng)前的天然氣進(jìn)行加臭，加臭劑采用四氫噻吩。國(guó)內(nèi) LNG 氣化站所采用的液態(tài)天然氣運(yùn)輸方式通常有 LNG 槽車(chē)和罐式集裝箱車(chē)兩種。此外，本 LNG 站屬于啟動(dòng)氣源，將來(lái)即使煙臺(tái)長(zhǎng)輸管道來(lái)氣以后，它作為備用、調(diào)峰氣源，屆時(shí)，仍有供氣的可能，因此，這兩種氣源如能互換是最經(jīng)濟(jì)的。因此 ，我院于 2020年初對(duì)原可研報(bào)告進(jìn)行修改、補(bǔ)充，將液化天然氣 (以下簡(jiǎn)稱(chēng) LNG)氣化站作為提前啟動(dòng)氣源。隨著國(guó)內(nèi)天然氣行業(yè)的發(fā)展，威海市天然氣來(lái)源有著更為廣泛的選擇條件，特別是新疆廣匯及廣東深圳液化天然氣項(xiàng)目的規(guī)劃和實(shí)施，給威海市采用 LNG 作為天然氣啟動(dòng)氣源提供了原料來(lái)源。 林德工程是領(lǐng)先的低溫設(shè)備供應(yīng)商 , 也是唯一同時(shí)供應(yīng)板翅換熱器和繞管換熱器的公司，二者均應(yīng)用在天然氣液化工藝中。hvit )。在天然氣液化和運(yùn)輸之前，必須脫除干擾組分，分離重?zé)N氣體。要使天然氣液化，首先需要將其冷卻。天然氣多數(shù)是以氣態(tài)形式通過(guò)管道輸送。 來(lái)源 :蘭州燃?xì)饣ぜ瘓F(tuán)公司 作者：朱文蘭 文章來(lái)源：中國(guó)建材網(wǎng) 液化天然氣 液化天然氣 (LNG)顧名思義就是液態(tài)形式的天然氣。 2020 年北京已開(kāi)始了 LNG 汽車(chē)的試運(yùn)行，并計(jì)劃改造完成 LNG 汽車(chē) 300 輛，以后逐步將北京 90％的公交車(chē)改造完成為 LNG 汽車(chē)。隨著管道燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展，城市調(diào)峰氣源規(guī)模將會(huì)越來(lái)越大。尤其是沿海城市可以充分利用地理優(yōu)勢(shì)修建 LNG 接收站，利用從海外運(yùn)來(lái)的 LNG。和其他工藝一樣，冷劑先進(jìn)行壓縮，分成氣液兩相，但只有一個(gè)壓力級(jí)別。高溫段采用丙烷作為冷劑按幾個(gè)不同的溫度級(jí)別對(duì)原料氣和混合冷劑預(yù)冷，低溫段先后用不同壓力級(jí)別的混合冷劑把原料氣順序液化。也有將混合冷劑壓縮到不同壓力級(jí)別然后蒸發(fā)提供冷量。復(fù)疊制冷技術(shù)成熟，除了天然氣液化外，在乙烯深冷分離中也有應(yīng)用。 3． 2 液化 液化是 LNG 生產(chǎn)的核心。 CO SO2 等酸性氣體根據(jù)含量的不同可以用物理吸收或者化學(xué)吸收脫除。 2． 3 終端裝置 終端裝置又稱(chēng)接收站，用于大量接收、儲(chǔ)存由 LNG 運(yùn)輸船從海上運(yùn)來(lái)的 LNG。工廠處理量很大，且要與氣源的規(guī)模和 LNG運(yùn)輸船的裝運(yùn)能力相匹配。 用于調(diào)峰的小型液化天然氣裝置應(yīng)具有較大的市場(chǎng)靈活性，能夠滿足不同地區(qū)的天然氣事業(yè)在不同發(fā)展階段的需求。城市天然氣的用量隨時(shí)間變化，比如在北方，冬季由于取暖的原因用氣量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于夏天，以蘭州為例，冬夏季天然氣峰谷用量相差 2— 5 倍。這些特性和優(yōu)點(diǎn)使