液化天然气储存及应用技术探究

【摘要】液化天然气的陆地储存与运输是天然气工业链中的必不可少的组成部分，对促进天然气工业的发展意义重大。液化天然气的储存和应用是整个液化天然气产业链中一个十分重要的环节。液化天然气的温度在-160℃以下，储存条件比较严格，因此建造技术要求很高。文章论述了液化天然气储存技术以及液化天然气的实际应用。

【关键词】液化天然气 储存 应用 技术

1 LNG发展状况及前景

液化天然气（liquefied natural gas，简称LNG）是天然气在常压下冷却至-162℃的业态形式，具有热值大、性能高等特点，在储运过程中可以大大节约储运成本和空间。近些年来，全球的LNG生产与贸易都日趋活跃，LNG逐渐成为世界油气工业的新热点。许多的能源消费大国为了确保能源供应的多元化以及改善能源消费结构，越来越重视LNG的引进，国际上的大型石油公司也纷纷的把新的利润增长点转向LNG业务，因此LNG将成为石油之后的全球争夺的热门能源商品。据统计，截止到2010年底，全球已经拥有包括10条浮式装置在内的83座大型LNG接收站，并且均在运行使用当中，年输出能力能够达到6亿吨。

我国也越来越重视LNG产业。LNG产业的发展即解决了我国在快速发展经济的过程中能源紧张的问题，还能够优化我国的能源结构、改善生态环境。目前，在我国的东部沿海地区规划并建设了多座大型LNG终端接收站，在新疆和河南已经建成两座LNG生产厂，还有四座正在建设当中。在上海的浦东也建成一座调峰站，预计在全国范围内规划建设LNG卫星站四十多座。

2 LNG的危险特性

在LNG的储存、运输以及应用的过程中，安全问题一直是非常重要的问题，这主要是因为LNG存在许多危险特性。首先，LNG是一种超低温的燃料，具有冻伤的危险，在储运或者使用的过程中一旦泄露或者溢出就会大量吸收，急剧气化而结霜冻冰。其次，LNG容易导致火灾，具有极强的破坏性。LNG的密度比空气略小，因此火焰比较大，火焰温度也较高，辐射热也比较强，并且一旦形成火灾，还具有复燃、复爆等危险。LNG还具有易爆性，其爆炸的下限为3.6%-6.5%，爆炸上限在13%-17%，遇到明火易形成蒸汽云而爆炸。再次，LNG具有静电荷积蓄性，在运输和装卸的过程中可能会因为流动、喷射等产生大量静电荷的积蓄，当电位差达到一定的数值时会进行放电，从而引发爆炸。最后，因为LNG吸热后体积为液体的625倍，因此易膨胀扩散。

鉴于LNG的这些危险性能的存在，对液化天然气的储存和应用提出来很高的技术要求，这样才能有效的保障工作人员的人身安全。

3 LNG的储存技术

根据储存压力进行分类，液化天然气的储存方法分为常压储存和高压储存两种储存方法。图1 高、常压储罐联合储存LNG工艺流程

其中，常压储存比较适用于液化天然气的大量储存。常压储存使用的是常压储罐，一般容积比较大，结构也相对简单，它的承压能力也比较低，因此蒸发率较高。另外，常压储罐的无损储存时间较短。而高压储存更适用于少量液态天然气的储存。高压储存使用的是高压储罐，具有容积小，承压能力高的特点。高压储罐使用真空隔热结构，隔热性能较好，因此罐内的液化天然气的蒸发率较低。

4 LNG储罐的要求

LNG的储罐经历了从单容到双容，再到全容和薄膜罐的发展历程，目前全容罐的应用最多。这四种罐形各有优缺点，因此在选择罐形的时候要综合考虑技术、安全、经济、占地面积等因素进行合理选择。国家对LNG储罐提出了非要高的要求。国标中要求，LNG储罐的管道，无论是内部还是外部储罐的管道都要符合ASME中的标准。内罐与外罐之间和绝热空间内的管道也必须按照内罐的最大允许工作压力，并且加上热应力裕量，波纹管也不能用于绝热空间内。还标准中还要求储罐必须为双壁罐壁，内储罐中储存LNG，在外罐内还要求包有隔热层。在内罐的支座设计上要充分考虑运输、震动和操作负荷。支撑系统要能够承受内罐的膨胀和收缩，设计要传递到内罐和外罐上的应力应允范围之内。在外罐的设计上，要配置卸放装置或者其他装置以释放内压，对于排放面积和工作压力等也有明确的规定，并且要求设置隔热层防止外罐降到其设计温度之下。

5 LNG的应用

5.1 LNG冷能的利用

无论是在工业生产上还是在居民的生活中，液化天然气都具有非常广泛的用途。如果想对液化天然气进行更加充分的运用，就需要将其进行深度冷冻的操作。因为只有通过深度冷冻技术才能够将液化天然气控制在一个超低温的大型冰箱之内，才能够将天然气得以液化保持并进行广泛的应用。但是在对天然气进行液化的过程中需要消耗巨大的能力，而这些能力作用与气态的天然气，令其变成液态的形式。当液化的天然气进行使用时，便会将液化过程中所吸收的能量释放出来，而这部分能量能够通过有效合理的手段加以利用。冷能可以直接进行利用，例如进行冷能发电，发电量能达到45kwh/吨LNG。冷能还能够进行间接开发利用，例如污水处理方面，利用液态氧能够得到高纯度的臭氧，被处理污水对臭氧的吸收率很高，与传统的方法相比能够减少大约三分之一的电力消耗。

5.2 LNG在汽车上的应用

天然气的主要组成成分是甲烷，是一种很好的清洁能源，在能量转换的过程中不会产生废渣、废水等等。随着汽车数量的不断增多，汽车尾气污染已经成为污染自然环境的重要途径之一，因此为了控制汽车尾气对环境的污染就要大力推广清洁能源的利用。因此，天然气成为代替汽油作为汽车能源的改革受到重视。根据天然气汽车所采用的天然气存储方式的不同，能够将天然气汽车划分为压缩天然气汽车、液化天然气汽车以及吸附天然气汽车三种类型。LNG与汽油相比来源更加丰富，而且排放好，有利于减少污染，保护环境，并且有着非常显著的经济效益。

6 结语

作为一种新型环保型燃料，液化天然气具有很好的应用前景。但是用于液化天然气的存储设备的投资成本比较高，存储技术也比较复杂，在存储和应用技术上还有很多需要改进和发展的地方。液化天然气的使用非常符合我国构建人员自然和谐发展的发展理念，因此液化天然气的存储及应用技术为其发展奠定了非常坚实的基础。我国应该在发展进程中积极研发液化天然气的储存及应用技术，为液化天然气我国的经济发展和人民生活上得到更为广泛的运用开拓更加广阔的空间。

参考文献

[1] 刘勇.液化天然气的危险性与安全防护[J].天然气工业，2004，（07）

作者简介

王刚（1985-），男，助理工程师，毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，研究方向：液化天然气接收站及天然气长输管线建设运营管理。