液化天然氣的應用及設計的分析

摘要：由于液化天然氣具有一定的環保性、運輸方便性、經濟性等優點，在現代化工業和人們的生活中都得到了廣泛的應用，尤其是在城市燃氣、發電和氣化站等領域中都得到了普遍的應用。為了確保液化天然氣的應用具有一定的安全性，還需要對液化天然氣的儲存、運輸、安全等方面采取相關的設計措施，以此來促進液化氣產業的可持續發展。

關鍵詞：液化天然氣;應用;設計

隨著我國社會主義市場經濟的不斷發展，人們的生活水平得到顯著提高，對于能源的需求也在逐漸的增加，天然氣是一種具有環保性的高效能源，尤其是液化天然氣作為天然氣的一種方式，在城市燃氣、發電、氣化站等方面都得到了普遍的應用。隨著液化天然氣在現代化工業和人們生活中應用范圍的擴大，人們對于液化天然氣的儲存、運輸和安全性的重視度也隨之增加，因此，這就要求在應用液化天然氣的同時，要對液化天然氣的儲存、運輸和安全性具有一系列的設計，確保液化天然氣應用的安全性。

一、液化天然氣綜述

（一）液化天然氣的概述

液化天然氣指的是將天然氣從油氣田開采出來之后，經過一系列的預處理、脫水等流程之后，把天然氣中存在的一些二氧化碳、硫化物、水等雜質進行脫除，并且利用冷卻降溫的方法進行液化之后的一種透明無色的液體。由于液化天然氣在進行與處理的時候已經將天然氣中的雜質以及具有污染性的氣體含量進行了脫除，其的組成成分主要是甲烷，并且經過液化之后的體積相對原有體積也縮小了至少600倍以上，方便對其進行儲存和運輸，因此液化天然氣在應用的時候對環境保護具有一定的有效作用，能夠促進環境與經濟之間實現共同發展。

表1：液化天然氣的主要成分（Wt%）

（二）液化天然氣的應用優點

1.具有較高的環保性和安全性。由于將天然氣進行液化的時候會將一些二氧化碳、重烴類等雜質進行去除，與普遍的天然氣相比具有更加明顯的純凈性，能夠進行充分的燃燒，是最具純凈和清潔的能源。同時，由于液化天然氣的燃點比起汽油燃點要高出230。C，密度比空氣密度小很多，即使不小心泄露也比較容易得到擴散，不易引起爆炸，具有一定的安全性。

2.具有較高的存儲效率和經濟性。由于液化天然氣的密度比和體積相對來說都比較小，因此在儲存和運輸中具有顯著的優勢，只需要通過運用槽罐低溫車就可以把大量的液化天然氣進行運輸到所需的地方，這樣一來使供氣的時間得到有效的縮短。另外，再加上液化天然氣具有較強的儲存能力，不需要建設大型的儲存設備，就能夠滿足液化天然氣的供應，從而降低了投資成本，具有較高的經濟性。

二、液化天然氣的應用分析

（一）液化天然氣冷能的應用

液化天然氣由于是經過了液化冷卻之后而儲存的一種能源，當液化天然氣從液態形成氣態的時候，其所藏著的冷能就得到全部的釋放，將這些冷能進行充分回收和利用具有重要的作用。一般來說，液化天然氣冷能主要應用于液化天然氣船、空氣的冷藏、分離、倉庫的冷凍等，除了能夠對液化天然氣船進行預冷之外，還能夠對四周的食品進行冷加工，從而降低了對水的污染。由于應用液化天然氣冷能，還能夠使制冷設備所承受的負荷得到大幅度的降低，從而降低了電能的消耗量。

（二）液化天然氣應用于城市燃氣

液化天然氣作為一種具有環保性的能源，在城市的基本負荷、汽車業、調峰等領域都得到了普遍的應用，如圖1所示，為液化天然氣應用于城市燃氣的供應流程圖。隨著我國液化天然氣產業的不斷發展，液化天然氣能夠對城市中的燃氣系統產生一定的調峰作用，從而確保了城市燃氣供氣的穩定性和安全性。尤其將液化天然氣的調峰裝置應用在城市的燃氣輸配系統中，對于工業、民用的燃氣供應產生的波動性起到了有效的調峰作用。另外，由于液化天然氣對環境保護具有一定的作用，因此相比其他燃料來說，更適合應用在汽車燃料中。現在，將天然氣作為汽車燃料一般采取壓縮天然氣的方式進行儲存，但是由于液化天然氣的體積相對來說比較小，比壓縮天然氣更加適合作為汽車燃料。再加上液化天然氣具有較強的冷能，因此應用到汽車的冷藏和空調系統中，具有環保和節能的雙重作用。

圖1：液化天然氣應用于城市燃氣

（三）液化天然氣應用于發電

將液化天然氣應用于燃燒發電，與利用其余的燃料發電進行比較，液化天然氣經過燃燒之后不會因此而出現爐渣以及灰分等雜質，因此也不會出現對環境保護出現污染的灰渣等。由于應用液化天然氣進行發電中采用的燃氣輪機自身具有靈活的運行和啟動停止速度快等優點，再加上燃氣輪機不斷成熟的發電技術，能夠基本上承擔著所需的負荷量，從而能夠更加方便的為電網提供電源以及備用電源，使電源的調峰性得到了更加的靈活性。現階段，運用液化天然氣進行聯合循環發電的熱效率已經達到了55%，比起蒸汽輪機的熱效率提高了17%，從而使發電燃料資源得到大幅度的節約。

三、液化天然氣的應用設計分析

（一）液化天然氣的裝置設計

現階段，在我國對液化天然氣的裝置設計主要包括了預處理、液化和儲存三個流程。將從氣田開采出來的天然氣灌注到裝置之后，將原料分液罐中的天然氣原料中的液體進行去除之后再進入到過濾器中，將存在的具有粒徑較大的液固體進行過濾。把經過過濾后的天然氣進入二氧化碳脫除設備中，將天然氣中的二氧化碳氣體進行去除，之后將脫除二氧化碳的天然氣采取相應的脫水措施進行脫水，然后經過丙烷壓縮機進行冷卻后再經過乙烯或乙烷壓縮機進行冷卻，在經過了節流降溫之后再經過甲烷壓縮機對其進行冷卻節流之后灌入到儲罐中進行儲存，如圖2所示，為液化天然氣的裝置流程設計。

目前，對于液化天然氣的運輸主要采用的是公路汽車運輸、火車運輸和船舶水運運輸，而對于公路汽車運輸來說，所采取的主要運輸設備就是具有低溫效能的液化天然氣罐車。在公路汽車運輸中采取的液化天然氣儲罐主要包括立式以及臥式兩種，所采取的絕熱模式主要分為真空粉末以及堆積兩種，一般來說儲罐的容積分為30m3，100m3，150m3等。從液化天然氣的輸送經濟性來說，若是在陸地上的運輸距離為3000km左右的時候，運用管道進行輸氣的方式是最具經濟性的，而若是輸氣的距離超過了3500km之后，那么運用船舶進行運輸具有明顯的優勢效果，使運輸成本得到有效的降低。通常情況下，對液化天然氣的運輸所采取的方法是運用槽罐的保溫工藝而進行的，對于在汽車和鐵路的運輸中，使用液化天然氣的低溫集裝箱具有一定的便利性。

（三）液化天然氣的儲存設計

為了能夠更好的對液化天然氣進行儲存，這就要求將液化天然氣儲存的時候要根據不同的運輸方式對其進行儲存，確保液化天然氣的儲存安全性。通常情況下，液化天然氣會注入儲罐中進行儲存，以此來便于運輸，但是當液化天然氣剛注入到儲罐中的時候，會因為密度的不同而出現暫時的分層情況，而液化天然氣在層與層之間的混合過程中會因為蒸發、閃蒸等情況而出現翻滾的情況。這就要求在對液化天然氣儲存的實際過程中，因此將灌入至出儲罐內的所有液化天然氣進行充分的攪合，避免液化天然氣出現分層的現象。另外，還需要對灌入到儲罐中的液化天然氣的成分以及密度可能發生的變化進行嚴格的控制，加設增壓器、空預氣化器、水浴氣化器等一系列系統，以此來避免液化天然氣因為蒸發、翻滾而出現儲罐超壓的現象，如圖3所示，為液化天然氣的儲存設計。

圖3：液化天然氣的儲存設計

總結：

綜上所述，隨著社會的發展，現代化工業的發展步伐也在不斷的加快，由于液化天然氣具有一定的環保性和發展性，因此在城市燃氣、發電、氣化站等領域都得到了普遍的應用，對人們的生活和生態環境的保護起到非常重要的作用。與此同時，在廣泛應用液化天然氣的時候，還需要對液化天然氣的儲存、運輸和安全等進行一系列的安全設計，確保應用液化天然氣的同時也擁有相應的安全性，從而更好的促進城市化進程的發展以及社會主義市場經濟的可持續發展。

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