浅谈液化天然气的储存与应用技术

摘 要：天然气是一种新型的清洁优质能源。在能源结构中天然气占主要的地位。鉴于此，本文针对液化天然气的制取和输送、LNG接收站的工艺系统、LNG接收站的主要设备和冷能利用和汽车利用等进行了研究，并作出了一些见解和建议。

关键词：液化天然气 天然气储存 工艺系统 利用

天然气是一种多组分混合的气态化石燃料，也是一种优质的能源，对人民生活质量和水平的提高以及社会的发展都有着重要的意义。所以，液化天然气在快速发展中成为国际天然气重要组成部分。据预测，国际市场上的液化天然气按照这样的发展速度，到2020年可能会达到天然气贸易量的40%，占天然气的总销量会达到15%。因此在世界上人们都认为，液化天然气的生产和应用经历了六十多年，形成了液化、储存、运输和最后的利用等一套完整的工艺系统和设备。

一、液化天然气的储存技术概述

1.液化天然气的制取和输送

液化天然气的简称是LNG。如果在常压下将天然气冷冻到-162℃左右，就把天然气变成液化天然气。天然气净化后经过采用节流，膨胀和外加冷源等工艺变成液体形成了液化天然气（LNG）。另外，天然气的液化包括天然气的液化与储存和天然气的气化与储存。还包括天然气的预处理和冷量的回收以及安全技术等内容。液化天然气的几个环节中，液化天然气的制取和输送起着很大的作用。天然气经过液化后，体积会缩小620倍。因此运输起来即经济又可靠。如果用液化天然气船代替深海和地下管道，可以节省很多的风险管道投资。更可以降低了运输的成本。另外液化天然气时刻调剂着世界天然气的供应。可以使没有气源的国家和气源短缺的国家的供气得到保障。最重要的是可以使天然气多元化，经济性很强。液化的天然气经过工厂的预处理来排除气体的杂质。因此，在燃烧时排出的烟中SO2和NOx的含量非常少。所以是一种清洁能源。因此，引进新的技术，运用好的输送方式，不仅有利于人民生活质量的提高。而且还减少了很多大气的污染，有利于经济和环境的和谐发展。

2.液化天然气接收站的工艺系统

液化天然气一般由生产地的输出终端向目的地的输入终端运输。经气化后再运给用户。LNG接收站的工艺系统的流程，主要包括LNG的卸船流程、LNG的储存系统、 LNG再气化/外输系统、蒸发气处理系统和火炬放空系统。首先，卸船系统采用的是双母管式设计。每个管式各自承担着一半的运输量。当其中一个出现故障时，另一个可以继续工作。在卸船流程中需要注意的是卸船前需要用穿上的液化天然气对卸料臂要进行预冷，然后再将卸船量增加至正常输量。并且需要在卸船的时候用管线上的取样器进行分析LNG的密度和热值。

其次，在LNG储存系统中LNG的储存罐采用的是绝热保冷设计。为最大限度减少卸船时的蒸发量，可以提高储罐内的压力。一般来说都会有两个储量相等的储罐。此外，LNG再气化/外输系统中，也应注意一些问题，例如一些LNG经高压外输泵加压至7MPa后，开始进入高压水淋蒸发器蒸发，为远的用户提供方便，这样当输送量有变化时可利用回流管线调节流量。在运输停止时，可用回流管线打循环。最后，在蒸发气处理系统中要控制好储存罐的气相压力。并在储罐中设置好压力开关，在压缩机人口设置蒸发气冷却器，利用 LNG的冷量来保证人口温度低于上限。另外，在火炬放空系统中，如果LNG储罐内气相空间超压，蒸发气压缩机不能控制时，罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火炬中烧掉。如果发生这些现象和事故时，必须积极采取放空措施捧泄。

3.液化天然气接收站的主要设备

LNG接收站的主要设备包括卸科臂、LNG储罐 、LNG输送泵、LNG气化器、蒸发气压缩机和再冷凝器。首先，为了安全，在卸科臂中旋转接头在低温下有良好的密封性能，要采用双层密封结构。可以保证在工作时顺利的平移和转动。每台卸料臂必须配置紧急脱离装置。臂内LNG设计流速一般为l0m/s。蒸发器回流臂的流速设计值为50m/s。LNG卸料臂的材质主要为不锈钢和铝合金。制造直径差不多在 40.64cm以下。LND的储罐属于常压大型储罐，包括地下式和地上式两种类型。一般为双壁圆柱形。所有的开口均应该在灌顶，避免接口外泄漏。此外还应该液体分层和储罐漏热引起的翻滚现象。

LNG输送泵中，泵内容器和轴要采用不锈钢，泵体和叶轮采用铝合金。如若在高压情况下管输天然气，则必须要在蒸发器前配置输泵进行增压。在泵初次运行和检修后投运之前，需要需预冷或保冷。在LNG气化器中，它的结构和热源不同，所以形式多样。LNG接收站多采用开架式水淋气化器和浸没燃烧气化器，开架式水淋器比较安全可靠。后者运行成本高，一般用于调峰。LNG蒸发气压缩机，一般分为两组。用于卸船工况和非卸船工况。通常采用适用小气量及高压缩比的往复式，和适用于大气量及中、低压缩比的离心式。另外，再冷凝器有冷凝和分液的作用。当蒸发气量增加时，未冷凝的蒸发气捧向火炬；当蒸发气量不足时，可以引入少量外输气到再冷凝器，最终使压力保持正常。

二、液化天然气的应用浅谈

1.液化天然气冷能利用

液化天然气的用途非常广泛。不仅可以用于负荷调峰、发电、工商业用户等。由于LNG的技术在于冷冻液化，所以液化天然气的储罐和专用运输巨轮就像是一个低温的冰箱。这些都需要消耗很大的能源，但是此冷能在释放时利用，可以用来降低成本。液化天然气冷能主要是依靠LNG与周围环境之间的温度和压力差。通过LNG变化然后达到与外界平衡，最后回收储存的能量。液化天然气的冷能课程可分为直接利用和间接利用。直接利用包括发电、空气液化分离、海水淡化等。间接利用包括低温破碎、水、污染物等。近年来，液化天然气的冷能利用取得了一定的成果。

2.液化天然气汽车利用

近年来，天然气也成为汽车的优质燃料，逐渐被好多国家推广和重视。天然气的储存方式不同，所以天然气汽车也不同。天然气汽车主要包括压缩天然气汽车、液化天然气汽车和吸附天然气汽车。因为我国对天然气汽车很重视，所以液化天然气远远超过了其它燃料能源的地位。最主要的是液化天然气有很多的优点。LNG能量比较大，清洁力强，压力低，噪音低。还可以利用LNG冷能取代空调，可以保护环境，稳定性强，燃烧值高，非常便利和便宜。因此，液化天然气运用于汽车广泛，天然气汽车会受到重视。

三、总结

国家经济和环境和谐发展离不开液化天然气。从液化天然气的储存和应用来看，液化天然气的制取和输送、接收站的工艺系统、接收站的主要设备、冷能利用和汽车利用等。这些环节都体现了液化天然气的技术和运用。随着时代的发展和需求，天然气这种新型的优质能源越来越被重视，越来越影响着人们的生活质量和生态环境的和谐发展。因此，引进新的科学的技术，开始液化天然气新的阶段，是液化天然气的最大限度和有效地储存与应用的最基本的前提。

参考文献

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