液化天然氣儲存及應用技術初探

門大維

（黃岡市特種設備檢驗所，湖北 黃岡 438000）

隨著世界范圍內環境保護意識的提高，作為一種清潔優質的能源，天然氣的使用被日益重視，因此世界范圍內天然氣的開采量以及消費量不斷的增長。隨著我國經濟的騰飛，能源結構調整迫在眉睫。在這個大背景之下，加快對天然氣的開發利用，有利于促進國民經濟發展、保護生態環境以及改善人們的生活水平。世界范圍內的天然氣開采和使用可以追溯到很久以前，同時天然氣貿易也是國際能源貿易的重要組成部分。但是我國的天然氣開發以及貿易還處于起步階段。近年隨著國民經濟的發展對能源的要求越來越迫切，國家開始重視對天然氣的開發使用，國內相繼建立一批天然氣接收站以及液化廠。這預示我國的天然氣應用進入一個嶄新的時期。

1 液化天然氣的制取與輸送

液化天然氣英文縮寫LNG，在標準大氣壓下降溫到-162℃可以轉化為液體。開采出來的天然氣首先要脫水除去其他雜質，然后再經過節流、膨脹以及制冷，使甲烷液化而成的，液化天然氣具有體積小、方便儲藏的優點，它的體積僅為氣態的六百分之一。

液化天然氣行業是一個需要與上下游產業進行緊密配套的行業，有著十分長的產業鏈。包括天然氣開采、天然氣液化、運輸、接收與氣化、天然氣外輸管線、天然氣最終用戶等各個部分。其中，天然氣的液化工藝又包括天然氣的預處理、天然氣的液化及貯存、液化天然氣的氣化及其冷量的回收以及安全技術等內容。由于液化天然氣具有體積小、便于運輸的特點，往往采用液化天然氣船來進行長距離的運輸，極大的降低了運輸的成本以及運輸過程中的風險。液化天然氣船適合運輸距離超過3500公里的液化天然氣，而對于3000公里左右的，使用長管道運輸最為經濟。

液化天然氣對于整個世界的天然氣資源的優化配置起了十分重要的作用。為天然氣資源在世界范圍內的自由流通提供了可靠的保障。可以使沒有天然氣或者天然氣產量很少的國家能夠獲得天然氣，而對于有充足天然氣源的國家則可以獲得豐厚的收入。

液化天然氣與傳統的地下儲氣庫相比，在城市燃氣調峰中更加具有優勢。例如，液化天然氣站的建設受地質條件影響很小，占地面積小。而地下儲氣庫在地質條件復雜以及沒有氣田的城市難以建立。國外的調峰技術已經非常成熟，國內近幾年也在積極引進這項技術。

液化天然氣由于特殊的液化條件，使其自身蘊含著豐富的低溫能量。在一個標準大氣壓下，液化天然氣氣化都可以放出大量能量，這種能量可用于制造干冰、速凍食品等。

液化天然氣在液化之前就去除了所含的雜質，因此燃燒過程中產生的煙塵很低，二氧化硫以及氮氧化物的排量比較低。因此被稱為清潔能源,被廣泛用于發電、城市民用燃氣及工業燃氣,減少了大氣污染,有利于經濟與環境的協調發展。

2 液化天然氣接收站的工藝傳統

液化天然氣通常由專用運輸船從生產地輸出終端運到目的地接收站,經再氣化后外輸至用戶。目前,已形成了包括生產、儲存、運輸、接收、再氣化及冷量利用等完整的產、運、銷工業體系。

液化天然氣接收站一般具有兩種工藝，根據終端用戶壓力要求不同,直接輸出式和再冷凝式。接收站本身包括：接收港和站場兩個部分。在流程中是否設有再冷凝器等設備接收站一般由卸船、儲存、再氣化外輸、蒸發氣處理、防真空補氣和火炬放空部分工藝系統有的終端還有冷量利用系統組成。為了能夠平穩、安全的運轉,必須要有高度可靠的控制系統。

2.1 液化天然氣卸船系統

碼頭上的卸料臂把靠泊碼頭的液化天然氣運輸船上的輸出管線和碼頭上的卸船管線連接起來，船上儲罐內的輸送泵潛液泵將輸送到終端的儲罐內。隨著船上液化天然氣的不斷減少，儲罐內壓力隨之下降。將碼頭上儲罐內由于溫度上升而氣化的天然氣重新導入船內，以維持罐內壓力的穩定。液化天然氣卸船時一般采用雙母管式設計的管線。在船上的天然氣往岸上傳輸時，兩個管線同時工作，當其中的一根發生故障的時候，另一根管線仍可以保障工作繼續進行，保證工作的連續性。

2.2 液化天然氣儲存系統

液化天然氣儲存低溫儲罐采用絕熱保冷設計。但是有的時候仍然有可能有外界的熱量進入。尤其是在儲罐絕熱層、附屬管件等的漏熱等情況下，都會導致罐內溫度的上升，會引起儲罐內少量蒸發。卸船時,由于船上儲罐內輸送泵運行時散熱、船上儲罐與終端儲罐的壓差、卸料臂漏熱及液體與蒸發氣的置換等,蒸發氣量可數倍增加。為了最大程度減少卸船時的蒸發氣量,應盡量提高此時儲罐內的壓力。

2.3 液化天然氣再氣化/外輸系統

儲罐內液化天然氣經罐內輸送泵加壓至1兆帕后進人再冷凝器,使來自儲罐頂部的蒸發氣液化從再冷凝器中流出的液化天然氣可根據不同用戶要求,分別加壓至不同壓力。一般情況是一部分液化天然氣經低壓外輸泵加壓至4兆帕后,進入低壓水淋蒸發器中蒸發。水淋蒸發器在基本負荷下運行時,浸沒燃燒式蒸發器作為備用設備,在水淋蒸發器維修時運行或在需要增加氣量調峰時并聯運行。另一部分經高壓外輸泵加壓至7兆帕后,進人高壓水淋蒸發器蒸發,以供遠距離用戶使用。

3 液化天然氣冷能的利用

液化天然氣在工業生產以及居民生活中都具有非常廣泛的用途。而若想對液化天然氣進行充分的利用就必須將其進行深度冷凍，只有通過深度冷凍技術的運用，將其控制在一個超低溫度的大型冰箱內，才能使天然氣得以液化保存并被廣泛的應用。在對天然氣進行液化的過程中需要消耗巨大的能量，這些能量作用于氣化狀態的天然氣，可以使其變成液態形式，當液化的天然氣在進行釋放使用時便會將其進行液化過程中所吸收的巨大能量通過能量守恒定律加以轉化釋放，進而是天然氣投入正常的使用當中，并且收到降低使用成本的良好效果。

液化天然氣冷能的利用原理主要是根據液化天然氣周圍環境與天然氣二者之間壓強的不同，來實現液化冷能回收利用的。當液化天然氣本身與周圍環境的壓強處于平衡狀態時，其內部存儲的能量便會得以釋放，并可以通過合理的手段對這部分釋放能量加以運用。

4 汽車對液化天然氣的運用

天然氣作為一種有甲烷所組成的氣態化石燃料，在能量轉化的過程中不會產生廢渣、廢水，引起被譽為21世紀的清潔燃料。目前隨著汽車數量的不斷增多，汽車尾氣對自然環境的污染越發嚴重，針對這一問題，若想有效控制汽車尾氣對自然環境所造成的污染就需要采用新型能源來替代汽油作為汽車的唯一動力能源。為此天然氣作為汽車的新型燃料而備受重視。根據天然氣汽車所采用的天然氣存儲方式的不同，可以將天然氣汽車劃分為以下三類：壓縮天然氣汽車、液化天然氣汽車、和吸附天然氣汽車。

總結

液化天然氣作為一種新型的環保型燃料，用于液化天然氣存儲的設備具有投資成本高，存儲技術復雜等主要特點，液化天然氣的使用符合我國構建人員自然和協發展的發展理念，液化天然氣的存儲以及應用技術為這一發展理念的實現奠定了堅實的基礎，我國在發展的道路上要積極的研發液化天然氣的儲存以及應用技術，為液化天然氣在我國經濟發展以及人們生產生活中得到更為廣泛的運用開拓更為廣闊的空間。

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