浅析中国LNG应用技术发展现状及前景_曾燕丽

1、 董蒙蒙：LNG 储运技术研究进展 405 低温环境正常工作；罐内 LNG 蒸发体积会迅速增大，造成安全隐患，要保证安全；内外罐要根据各自特性，选择相应材料；LNG 储罐需要有很好的保温性，减小耗损；储罐要可以承受特殊的天气和自然环境；储罐的材料和做工必须要严格把关8。 LNG 储罐的压力和 BOG 对储罐的安全有很大的影响，这也是储罐建造中需要注意的问题之一。储存时间长，管内压力大，BOG 增多，安全性会降低；环境温度增大，对压力，对 BOG 影响也较大，温度高，安全性降低；保温性越好，储罐越安全；也可以用提高罐内含氮量的办法，减少 BOG，增加安全性9。 LNG 储罐在建造中有几点很重要：

2、建造出钢衬板后，用大型鼓风机将空气压缩，膨胀产生力，托起衬板，即气吹顶升衬板；Ni9 钢性能好，但作罐壁的钢板之间的焊接工艺要求高；铺设罐底板的技术也极为重要。我国 LNG 产业发展迅速，要想降低 LNG 储存成本，还需自主研究，掌握这些技术，并加以发展，创新，这对我国的能源发展有着重要意义。 4 LNG 冷能利用 4.1 LNG 冷能价值 LNG 要转化成常温的天然气后使用，这个转化过程，从-162 升到常温，需要吸收大量的热，大约 840 k J/kg。这相当于使用 1t 的液化天然气可以使用冷量约为 250 k Wh。而很多传统 LNG 接收站都没有回收 LNG 汽化产生的冷能，直接用海

3、水进行换热，不但浪费了这部分 LNG 冷能，而且容易造成LNG 接受站附近海水温度过低，造成海水冷污染10。 4.2 LNG 冷能利用技术 LNG 的利用方法可分为直接利用法和间接利用法。直接利用包括低温饲养和培育、低温除盐、低温发电、生产干冰和空气分离等等。间接利用包括储存运输冷冻食品，粉碎塑料和橡胶、粉碎废旧家电和车。 在 LNG 冷能利用方面，使用 LNG 冷能进行发电技术应用广泛，技术较为成熟。LNG 的联合发电技术分为几种：可以把 LNG 加压、汽化形成高压气体，将 LNG 物理转为压力，称为天然气直接发电；可以利用 LNG 与空气的温度差，带动动力设备的朗肯循环发电；可以燃气轮机将

4、 LNG 冷能综合利用；可以组合上述方法以达到最优化发电效率。目前，有 LNG 冷能和低温余热可以联合利用的新方法，组合循环，可以提高利用效率。 也可使用 LNG 的冷能进行空气分离，制取液氮、液氧需要 LNG 冷能，用两级压缩式制冷机冷却空气，这可以节约原来制造低温环境所用的电能、机械能，也使得整个流程更为简单，需要的设备更少。使用 LNG 的冷能来帮助空气分离能够降低能耗，合理的利用冷能，提高效率。 在接受站进行 LNG 轻烃的回收，可以调整 LNG的热值，用于下游的使用，也是 LNG 冷能利用的一种方法。 LNG 冷能可以利用在汽车上。LNG 汽车中的LNG 可以动力利用，加压、汽化之后

5、便可推动动力机械做工。LNG 汽化释放的冷能也可用于运输汽车的冷藏室，此冷能还能被汽车的空调系统应用11。 低温可以使塑料、橡胶等物质脆化，可利用LNG 的冷能来粉碎这些高分子物质可使粉碎变得简单，节约很多机械能，并回收这些高分子物质中的有用成分。 在 LNG 利用的问题上，还要解决 LNG 供应稳定的问题，可以部分利用 LNG 冷能，LNG 需求量大的时候，依然以保持 LNG 稳定供应为主，还可以用循环的冷却物质来代替 LNG 将冷能循环出去，可以保持 LNG 供应稳定，也可以使冷能的利用不受空间的限制12。 5 结束语 目前，LNG 产业在国内正处于快速发展之际，我国的 LNG 进口量也在

6、逐年大幅增加，而在设备和利用方面的成本比较高，利润较小。我国可以对LNG 的各个方面（运输、接收、储存、处理、利用）所用的技术和设备加大研发力度，掌握各个过程的核心技术和重难点工程，并加以相应创新，形成有自己特色的国产装备和国产技术，这样就可以从基础上降低成本。另一方面，对 LNG 资源的合理规划使用也是很关键的，应做好统一的使用计划，保证经济性。还要对 LNG 的冷能进行合理利用，减少能量损耗，提高能源使用效率。 参考文献： 1 侯磊,齐世明,李静.原油管道输送系统节能降耗工作的若干思考J. 油气田地面工程,2008,27(11):62-63. 2 李国平.杨睿,汪昆华.国内外减阻剂研制及生

7、产新进展J. 油气储运,2000,19(1):3-6. 3 Motier.J.F. and Prilutski.D.J. Case Histories of Polymer Drag Reduction in Crude oil LinesJ. Pipe Line Industry, 1985(6):33-37. 4 李浩宇,薛延军.EP 系列减阻剂在原油管道中的应用J.油气储运,2013,31(6):23-25. 5 张保昌,王自发. 减阻剂在原油管道运行中的应用J. 中国石油和化工标准与质量,2014(6):130. 6 Tao Liu, Long Fang, Xin Liu, Xiaod

8、ong Zhang. Preparation of a kind of reactive pour point depressant and its action mechanismJ. Fuel, 2015, 143：448-454. 7 连艺秀,等. 易凝高黏原油的改性输送工艺 J. 油气田地面工程,2014,33(4):23-24. （下转第 409 页） 当 代 化 工 2014 年 4 月 1.2 LNG 船发展方向 迅速发展 LNG 造船技术，减少运输成本，提升安全性，提高效率是 LNG 船的进步方向所在。以下是主要的几个发展方向： 1.2.1 降低蒸发率 可以在球形液舱的侧面添加

9、热阻滞，以前的船舱舱裙的漏热面积大，此处的漏热可以通过添加热阻滞的方法来减少。可通过在船舱舱裙结构中添加不锈钢板的方法降低蒸发率，减少耗费的 BOG，提高 LNG 船的效率。 1.2.2 BOG 再液化 LNG 船所用的燃料一般是 BOG 与柴油的混合物，运输过程中产生的 BOG 可以给船提供动力，而在船舶停靠时产生的 BOG 就会白白损耗掉。可以研发 BOG 再液化设备来解决这一问题。 1.2.3 节能动力设备 旧设备，各种消耗大，耗能多，应该用节能减排的新型动力设备来代替，降低耗油率。 2 LNG 接收站 2.1 LNG 接收站流程 LNG 接收站的流程：LNG 船到达接收站，通过接收站卸

10、液臂，通过接收站管道将其送到储罐中储存，LNG 接收站的再冷凝工艺处理贮存过程当中生成的 BOG。外输之前要通过汽化器汽化，然后通过调压等处理后进入管网。 LNG 气化站是另一种形式的 LNG 接收端，主要包括卸载台、低温储罐、压力系统、气化系统、调压、计量和加臭系统。主要过程是通过 LNG 槽车运送到站，卸车，入罐，然后增压系统加压，汽化器实现汽化，再通过调节压力、计量之后输送到管网。 2.2 LNG 接收站技术现状 由于在卸液过程中要保持船舱中的 LNG 压力不会过小，LNG 接收站中的管道都有回流管线，用来维持压力。正常接收站管道配置分为两种：一种为大直径排液管线和小直径的回流管线；另一

11、种是两个同等尺寸的卸液管线各占一半的流量，可以提供一根管故障的情况下，继续排液，但更为昂贵。 LNG 汽化过程经常应用的汽化器有三种型式：开架式汽化器、浸没燃烧加热型汽化器、中间介质型汽化器。开架式汽化器是以海水为热源，用管板，将海水喷淋在管板外表面换热使 LNG 汽化。占地面积较大，资金投入较大，但运行费更低，操作维护易实现。浸没燃烧加热型汽化器是一种向水中直接排除燃气的燃烧器，燃气剧烈的搅动水，使传热效率很高，沿着汽化器的管路流动的水使得 LNG 汽化。传热效率较高，外形较小，安装费用低，但操作和维护费用较高。中间介质型汽化器是以中间介质为热媒，换热使得 LNG 汽化。 LNG 接收站对于

12、 BOG 的处理方法有两种：一种是直接输出，将产生的 BOG 直接增压，调压等处理后，外输到管网。这种方法工艺简单，规模不必很大，适用于小型的接收站。而一般的大型 LNG 接收站，LNG 资源量充足，可以提供足够的冷源，就可以通过蒸发气再冷凝技术。BOG 先增压，然后与过冷 LNG 换热，液化，再回输到 LNG 储罐中，也可保持管内的压力稳定4。 直接输出 BOG 的方法如果压缩过程改成多级压缩，BOG 加压的同时进行换热，冷却，混合，再压缩，这种方法降低了 BOG 的温度，降低了能耗。而蒸发气再冷凝的工艺可以通过降低蒸发气冷凝的初始温度，即可降低初始压力，达到节能效果5。 基于 LNG 技术

13、比较成熟的国家，中国的 LNG接收站建设应提前规划，地下罐适当建设，储罐合理建设；LNG 能源的利用也要提前做好计划，与其他能源要合理配置，合理使用，重视经济性6。 3 LNG 储存 3.1 LNG 储罐 LNG 到达接收站，被储存在储罐中。LNG 储罐分为两种型式：地面储罐和地下储罐。LNG 地面储罐也可根据储罐储壁结构，分为单容罐、双容罐、全容罐及薄膜罐。单容罐有单层的储存能力，外围一般会伴有围堰，适用的压力较低，安全性较低。双容罐有对 LNG 的双层储存能力，没有围堰，一般适合建设大型储罐，安全性较高。全容罐有对 LNG 的双层储存能力，没有围堰工作压力稍高，应用最为广泛，安全性较高。薄

14、膜罐有对 LNG 的单层储存能力，应用较少，安全性较高。LNG 地下储罐的罐体大部分在地面以下，有着双层结构，储存能力较大，占用地面积较小，安全性较高7。 大型 LNG 储罐罐体分为内、外两层罐体结构。外罐罐壁为预应力混凝土结构，上游金属拱顶，拱顶上部分层浇注混凝土。储罐外罐壁内侧有一层防潮板。内罐底由三层钢板和保温层构成，最下层是碳钢防潮板，中上两层底板为 Ni9 钢，每两层地板铺设玻璃砖保温层。内罐为 Ni0 刚，顶部是铝合金吊顶，铝合金顶应用吊杆与外罐拱顶骨架相连接，上有保温层，内外罐之间填充油膨胀珍珠岩保温材料，罐壁无管口，所有管线都由灌顶开孔和罐内连通。 3.2 LNG 储罐建造技术

15、 LNG 储罐在建设的过程中有很多要求：需要在山东东营人，2009 年毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，研究方向：天然气集输、处理、输送，天然气液化等。 LNG 储运技术研究进展 董 蒙 蒙 （中石化石油工程设计有限公司， 山东 东营 257026） 摘 要：近年来，LNG 产业发展迅速，我国 LNG 需求量逐年增加，我国 LNG 产业链不断完善，LNG 技术的发展在 LNG 产业链中有着十分重要的地位。为此，报告总结了近年 LNG 产业链的各个方面的技术现状和进展和技术的发展方向。建议一方面国产化装备，降低成本，另一方面合理规划利用能源，减少损耗，提高效率。 关 键 词：LNG 技

16、术；LNG 运输；LNG 储存；冷能利用 中图分类号：TE 83 文献标识码：A 文章编号： 1004-0935（2015）04-0403-04 LNG（液化天然气）温度为-162 , 是一种无色无味、常压、低温的天然气的液化形式，主要由甲烷及少量的乙烷、丙烷、丁烷等低分子烃和 H2S、CO2、N2、H2O 等组成。 由于世界的石油资源储量有限，而且石油的使用带来的污染较大，人们意识到不能过于依赖石油资源。与此同时，人们发现天然气资源储量比较丰富，而且相对于石油而言，天然气更加环保、安全、清洁。在天然气工业迅速发展的同时，天然气的运输也成为了一个新的问题。有两种方法经济效益较高，分别是：通过铺

17、设管道，天然气在管内运输；将天然气冷却到-162 ，得到 LNG 的形式，通过LNG 船进行运输。 通过管道运输的方法只适用于相邻的位置，局限性大，但资源供应量较为稳定。而通过 LNG 的形式运输相对灵活，消耗也不大，适用于跨地域、跨洋的运输，故 LNG 产业得到大力发展。 LNG 有以下优点：（1）LNG 是液态形式，气液体积比约为 620:1，所占体积较小，适合天然气的运输、储存，利用也较为方便。（2）LNG 所含的环境污染成分非常少，主要成分 CH4完全燃烧后的产物是 CO2和 H2O，非常有益于环保，可持续发展。（3）LNG 的热值也比较高，单位体积 LNG 完全燃烧产生热量大，适于作

18、燃料1。 LNG 经过近几年的迅速发展，已经成为了世界能源供应不可代替的一部分，可以缓解对石油能源的依赖。在我国，天然气正逐渐走入到人们的生活中，包括天然气汽车、天然气热水器、作为燃料等等，对天然气的需求也是快速增加，为保持天然气供应的稳定，不只是依靠管道进口天然气， 我国的LNG 接收站数量也在快速增加，LNG 产业链也逐渐趋于完善，LNG 技术的研究也成为全球能源研究的热点之一。 1 LNG 船 1.1 LNG 船发展现状 就运输船而言，柴油等燃料油是它的主要燃料。但是，柴油中含各种杂质，燃烧后产生一些污染物质，也对船本身的一些设备会产生腐蚀、堵塞等损害，故船上的一些零件需要经常更换，这增

19、加了船的维护成本。对于 LNG 运输船来说，本身的 LNG含量充足，再携带过多柴油也就多此一举。LNG 船用 BOG（LNG 蒸发产生的气体）与油混合作燃料，既解决了燃烧产生污染物质的问题，也解决了 BOG的处理问题，一举两得。LNG 当作运输船燃料有如下优点：（1）节约 LNG 船的燃料。（2）硫化物，氮化物等污染物质的产生、排放会大大减少2。 我国 LNG 船的建造技术仍需提高，虽然江浙一带的造船场可以按照标准造出小型的 LNG 船，但是我国的 LNG 造船技术仍然比较落后，核心技术都是国外的专利，造成成本高，效益低。若想改变这一局面，还是需要核心技术上的掌握和创新3。 LNG 船的储罐独

20、立于船体，运送的 LNG 温度在-162 、高压、易燃易爆，必须选择可以耐低温的特殊材料。LNG 船的装液仓隔热效果要非常的好，避免产生过多的 BOG，耗费大，而且不容易处理。主要分为三种类型：（1）GTT 型船（薄膜型式液货舱）。（2）MOSS 型船（球形仓）。（3）SPB 型船（棱形仓）。比较这三种 LNG 船，SPB 型和 GTT型更为紧凑，而 MOSS 型储液量大，船体更重，尺寸更大，导航比其他两种困难些。对于维护来说，SPB 型维护最容易，MOSS 型内壳维护容易，外部维护难，而 GTT 型则是外部维护相对容易，内壳维护难。 DOI:10.14029/ki.issn1004-0935

21、.2015.04.065李向荣，等：天然气管道增压工程中站场自控系统及工艺系统的设计 409 接与过滤分离器后新建总管连接，以实现所有过滤分离器并联安装（5用1备）。在过滤分离器后新建总管上重新引出4路调压管路，经调压后汇总输送至计量区。来自过滤分离及调压区的总管在计量区分别与原汇管2（计量橇前）的3路分支管及新增计量管路连接，形成5路计量并联运行（4用1备）。新建计量管路出口与出站管线预留阀门连接。 参考文献： 1姚光镇. 输气管道设计与管理M. 石油大学出版社, 1991. 2(匈)西拉斯(Szilas,A.P.)著, 汤楷孙，等译. 石油及天然气的开采和输送M. 石油工业出版社, 198

22、9. 3四川石油管理局编. 天然气工程手册M. 石油工业出版社, 1984. 4金光. 天然气输气管线系统优化设计与运行研究D. 华南理工大学，2012. 5张石超,钱祖国,杨凡,李键,李洪烈. 西气东输站场压力及差压变送器免拆解校验方法J. 油气储运，2014(02). 6陈帆, 宗福兴, 汪辉. 基于定性趋势分析的油料灌装稳态过程管道堵塞故障诊断J. 自动化与仪器仪表，2014(12). 7霍亮. 天燃气管道工程施工J. 科技经济市场，2015(01). 8Haberman RApplied Partial differential Equation:with Fourier Series

23、 and Boundary Value Problems, Fourth EditionJ. Hong Kong:Pearson Education Asia Ltd, 2004（6）：99-101. 9JeongDong Lee, Sung-Back, Tai-Yoo KimProfit,Productivity, and Price Differential: An International Performance Comparison of the Natural Gas Transportation IndustryJ. Energy Policy, 1999，27: 679- 68

24、9. Design of Control System and Process System of a Gas Station in Pipeline Booster Engineering LI Xiang-rong，LIANG Pei-zhang （Petro China West-East Gas Pipeline Company，Shanghai 200000，China） Abstract: A new Tayu gas booster station will be built, design scale is 53 108 m3/a, and the first station

25、and the last station in Tayu stations will be renovated and expanded. The design of their automatic control system is one of the key design contents. Renovation contents of the first station include: adding a new 400 104 Nm3/d filter separator, connecting inlet pipelines to realize parallel operatio

26、n of filter separators. Renovation contents of the last station include: extending the original inlet pipe, and adding three filter separators. Key words: gas pipeline; booster station; process improvement; system design; renovation process; specification （上接第 405 页） 8 李来红. 玉门油田原油降凝剂的研究与应用J. 中国石油和化工

27、标准与质量,2014(7):127. 9 刘 祁 , 等 . 降 凝 剂 在 低 输 量 管 线 中 的 应 用 J. 管 道 技 术 与 设备,2013(5):58-59. 10 邢进超, 解俊卿,等. 含蜡原油纳米降凝剂及管道加剂停输再启动试验J. 油气储运, 2014. 11 张冬敏,等. 纳米技术在含蜡原油管道输送中的应用J. 油气储运,2010. 12 赵慧,邓书辉 J 等.热泵在原油长输管道的应用前景J. 油气储运,2011,30(4):293-296. 13 李 欣 泽 . 变 频 调 速 技 术 在 某 成 品 油 管 道 的 应 用 J. 油 气 储运,2013,32(10)

28、:1134-1137. 14 张庆英.超声波除垢仪在高压换热器上的应用J.石油和化工设备,2014,17(9):70-72. 15郭揆常.天然气输送管道的节能降耗J.能源技术, 2001,22(6):241-242. 16 权忠舆.研究与应用输气管道内壁涂层技术是明智之举J.油气储运,2000,19(9):1-5. 17 林竹,张丽萍,袁中立,秦延龙.减阻型涂料在天然气管道中的应用J.焊管,2002,25(6):1-4. 18 Chen Huey J，Gene Kouba，Michael S Fouchi，et al. DRA for gas pipelining successful in gulf of Mexico trialJ. Oil & Gas Journal，2000，98(23): 54-58