LNG（液化天然氣）發(fā)展及其自動化系統(tǒng)研究

付 強（江西省鄱陽湖液化天然氣有限公司，江西湖口 332500）

LNG（液化天然氣）發(fā)展及其自動化系統(tǒng)研究

付 強
（江西省鄱陽湖液化天然氣有限公司，江西湖口 332500）

闡述了液化天然氣的特點，分析了液化天然氣的工藝流程及生產(chǎn)原理，并從總線控制系統(tǒng)、安全防爆系統(tǒng)和智能溫控系統(tǒng)三個方面，探討了液化天然氣的自動化系統(tǒng)，以期為推動液化天然氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展，提高液化天然氣的利用率提供借鑒。

液化天然氣；發(fā)展；自動化系統(tǒng)

液化天然氣無色、無味和無腐蝕性等，重量僅為同體積水一半左右，主要成分為甲烷，低溫時會變?yōu)橐后w混合物，空間面積縮小近600倍。液化天然氣作為新型的燃料能源，不僅應用的范圍廣泛，而且產(chǎn)生的污染較小，不會對環(huán)境造成嚴重破壞。因此，分析液化天然氣的發(fā)展及其自動化系統(tǒng)，對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和加快社會經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義。

1　液化天然氣的特點

1.1方便運輸存儲

相對于汽化天然氣，液化天然氣占有空間要小很多，在能源運輸中占有絕對的優(yōu)勢，汽車、火車和輪船等交通工具均可以用于液化天然氣的運輸，使天然氣運輸方式更為靈活便捷。同時，由于液化天然氣占有空間較少，使得其存儲效率較高，在單位空間中即可集中較多液化天然氣，從而降低了天然氣站的建設(shè)投資成本。

1.2改善能源結(jié)構(gòu)

液化天然氣使用性能高，與煤和石油等不可再生能源不同，天然氣液化和制冷時會產(chǎn)生大量二次能源，如果可以得到合理的開發(fā)和應用，仍然可以產(chǎn)生有用能源。因此，液化天然氣有良好的節(jié)能性和環(huán)保性，可以改善能源結(jié)構(gòu)。

1.3燃料性能優(yōu)良

液化天然氣的性能優(yōu)良，如污染物的排放量少、能源的轉(zhuǎn)化率較高和抗爆性比較強等，相對于燃油而言，液化天然氣更適宜作為汽車燃料，這既有利于環(huán)境保護，又有利于降低能耗。

2　液化天然氣的工藝流程及生產(chǎn)原理

液化天然氣的工藝流程主要為：①凈化處理。如果天然氣的濃度不高，含有較多的雜質(zhì)，如硫化氫、二氧化碳和重烴等，需要對其進行凈化處理，提純出高濃度天然氣。②加壓液化。在天然氣經(jīng)過凈化處理后，將其輸送至液化裝置，然后經(jīng)過制冷與加壓，使其成為液化天然氣。③回收副產(chǎn)品。在天然氣凈化與液化過程中，會有副產(chǎn)品生成，如果得不到及時的回收，將會影響液化天然氣工藝的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，所以需要對副產(chǎn)品進行回收、存儲、處理或應用。

液化天然氣工藝的生產(chǎn)原理主要包括：①無制冷劑的液化工藝，即在天然氣液化過程中，制冷設(shè)備中不添加制冷劑，只是利用加壓和降溫等方式壓縮天然氣的氣體結(jié)構(gòu)，達到液化天然氣的目的，此工藝生產(chǎn)液化天然氣的純度為最高。②添加混合制冷劑的液化工藝，即條件和設(shè)備不太充足時，在制冷設(shè)備中適當添加制冷劑促使天然氣液化，由于制冷劑的催化作用，天然氣結(jié)構(gòu)在液化的過程中會發(fā)生一定變化，生產(chǎn)的液化天然氣純度也有所降低。③多循環(huán)制冷的液化工藝，即將天然氣通過多次的分解和制冷，使天然氣發(fā)生液化。該工藝不僅制冷液化的效果好，而且生產(chǎn)的液化天然氣純度較高，但是生產(chǎn)流程較為復雜，自動化水平要求高。

3　液化天然氣的自動化系統(tǒng)

3.1總線控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括安全監(jiān)視、過程控制、火焰探測和緊急關(guān)斷等各個子系統(tǒng)，運行內(nèi)容主要為：①控制軟件，主要由SCADA、PLC和DCS等控制軟件組成，可以處理多種類型的數(shù)據(jù)信息，SCADA負責向監(jiān)控人員提供生產(chǎn)工藝方面的信息，PLC功能是調(diào)節(jié)制冷設(shè)備運行結(jié)構(gòu)，DCS主要模擬系統(tǒng)復雜的控制回路。②檢測軟件，在液化生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)中，部分數(shù)據(jù)信號由過程控制站傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，如果數(shù)據(jù)傳輸時環(huán)境出現(xiàn)變化，單模光纖將可能失去傳輸?shù)男?，使得?shù)據(jù)丟失或者無法順利傳輸。因此，自動化系統(tǒng)需要設(shè)置多個控制站，用來接收與檢測傳輸信號。③遠程軟件，在總線控制系統(tǒng)中，防爆應急裝置是確保液化生產(chǎn)線可以安全平穩(wěn)運行的重要組成部分。在凈化和制冷的過程中，遠程軟件可以利用SCADA提供的數(shù)據(jù)信息，檢測凈化和制冷設(shè)備運行情況，依據(jù)檢測結(jié)果是否滿足要求，向控制中心發(fā)送安全或者警告提示。

3.2安全防爆系統(tǒng)

為了確保生產(chǎn)工藝安全性、穩(wěn)定性與高效性，液化天然氣工廠會在生產(chǎn)鏈的總線上安裝安全防爆系統(tǒng)，其目的是精確檢查出生產(chǎn)鏈上存在的安全隱患，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)會立即向控制中心發(fā)送報警信號，提醒管理人員及時采取措施進行處理，避免影響液化生產(chǎn)線的安全運行。

3.3智能溫控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是利用溫度變送器調(diào)控溫度，其準度誤差可控制在±%，在自動化系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。在天然氣原料氣輸入和液化天然的輸出過程中，溫度變送器可以精確控制凈化設(shè)備與制冷設(shè)備環(huán)境溫度，確保液化生產(chǎn)線不因溫度影響安全運行。

4　結(jié)束語

總之，液化天然氣作為新型能源，不但在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物較少，而且使用時的能源利用率高，在環(huán)境保護和降低能耗中發(fā)揮著重要的作用。液化天然氣自動化系統(tǒng)與其生產(chǎn)工藝和儲運的有機結(jié)合，將會推動能源工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，進一步完善能源結(jié)構(gòu)，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求。

［1］ 高凱.液化天然氣BOG處理控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.上海.復旦大學，2010.

［2］ 楊宏泰.LNG接收站安全系統(tǒng)的設(shè)計［D］.上海.華東理工大學，2014.

［3］ 王華北.我國LNG工業(yè)發(fā)展及應用研究［D］.大慶.大慶石油學院，2009.

LNG（Liquefied Natural Gas）Development and Automation System

Fu Qiang

Describes the characteristics of liquefied natural gas，analyzes the production process and the principle of liquefied natural gas，and from the three bus control systems，security systems，and explosion-proof intelligent temperature control system，we discussed the LNG automation system，with a view to promote the development of liquefied natural gas automation system，improve the utilization of liquefied natural gas to provide reference.

LNG；development；automation systems

TP29

A

1003-6490（2016）05-0127-01

2016-05-06

付強（1987—），男，湖北松滋人，助理工程師，主要從事儀表自動化控制工作。