淺談液化天然氣的儲存及應用

王丹

天然氣是一種多組分混合的氣態化石燃料，也是一種優質的能源，對人民生活質量和水平的提高以及社會的發展都有著重要的意義。所以，液化天然氣在快速發展中成為國際天然氣重要組成部分。因此在世界上人們都認為，液化天然氣的生產和應用經歷了六十多年，形成了液化、儲存、運輸和最后的利用等一套完整的工藝系統和設備。

一、液化天然氣的儲存技術概述

1.液化天然氣的制取和輸送

液化天然氣的簡稱是LNG。如果在常壓下將天然氣冷凍到-162℃左右，就把天然氣變成液化天然氣。天然氣凈化后經過采用節流，膨脹和外加冷源等工藝變成液體形成了液化天然氣（LNG）。另外，天然氣的液化包括天然氣的液化與儲存和天然氣的氣化與儲存。還包括天然氣的預處理和冷量的回收以及安全技術等內容。液化天然氣的幾個環節中，液化天然氣的制取和輸送起著很大的作用。天然氣經過液化后，體積會縮小620倍。因此運輸起來既經濟又可靠。如果用液化天然氣船代替深海和地下管道，可以節省很多的風險管道投資。更可以降低了運輸的成本。另外液化天然氣時刻調劑著世界天然氣的供應。可以使沒有氣源的國家和氣源短缺的國家的供氣得到保障。最重要的是可以使天然氣多元化，經濟性很強。液化的天然氣經過工廠的預處理來排除氣體的雜質。

2.液化天然氣接收站的工藝系統

液化天然氣一般由生產地的輸出終端向目的地的輸入終端運輸。經汽化后再運給用戶。LNG接收站的工藝系統的流程，主要包括LNG的卸船流程、LNG的儲存系統、 LNG再氣化/外輸系統、蒸發氣處理系統和火炬放空系統。首先，卸船系統采用的是雙母管式設計。每個管式各自承擔著一半的運輸量。當其中一個出現故障時，另一個可以繼續工作。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氣對卸料臂要進行預冷，然后再將卸船量增加至正常輸量。并且需要在卸船的時候用管線上的取樣器進行分析LNG的密度和熱值。

其次，在LNG儲存系統中LNG的儲存罐采用的是絕熱保冷設計。為最大限度減少卸船時的蒸發量，可以提高儲罐內的壓力。一般來說都會有兩個儲量相等的儲罐。此外，LNG再氣化/外輸系統中，也應注意一些問題，例如一些LNG經高壓外輸泵加壓至7MPa后，開始進入高壓水淋蒸發器蒸發，為遠的用戶提供方便，這樣當輸送量有變化時可利用回流管線調節流量。在運輸停止時，可用回流管線打循環。最后，在蒸發氣處理系統中要控制好儲存罐的氣相壓力。并在儲罐中設置好壓力開關，在壓縮機人口設置蒸發氣冷卻器，利用 LNG的冷量來保證人口溫度低于上限。另外，在火炬放空系統中，如果LNG儲罐內氣相空間超壓，蒸發氣壓縮機不能控制時，罐內多余蒸發氣將通過泄放閥進入火炬中燒掉。如果發生這些現象和事故時，必須積極采取放空措施捧泄。

3.液化天然氣接收站的主要設備

LNG接收站的主要設備包括卸科臂、LNG儲罐 、LNG輸送泵、LNG氣化器、蒸發氣壓縮機和再冷凝器。首先，為了安全，在卸科臂中旋轉接頭在低溫下有良好的密封性能，要采用雙層密封結構。可以保證在工作時順利的平移和轉動。每臺卸料臂必須配置緊急脫離裝置。臂內LNG設計流速一般為l0m/s。蒸發器回流臂的流速設計值為50m/s。LNG卸料臂的材質主要為不銹鋼和鋁合金。制造直徑差不多在 40.64cm以下。LND的儲罐屬于常壓大型儲罐，包括地下式和地上式兩種類型。一般為雙壁圓柱形。所有的開口均應該在灌頂，避免接口外泄漏。此外還應該液體分層和儲罐漏熱引起的翻滾現象。

LNG輸送泵中，泵內容器和軸要采用不銹鋼，泵體和葉輪采用鋁合金。如若在高壓情況下管輸天然氣，則必須要在蒸發器前配置輸泵進行增壓。在泵初次運行和檢修后投運之前，需要需預冷或保冷。在LNG氣化器中，它的結構和熱源不同，所以形式多樣。LNG接收站多采用開架式水淋氣化器和浸沒燃燒氣化器，開架式水淋器比較安全可靠。后者運行成本高，一般用于調峰。LNG蒸發氣壓縮機，一般分為兩組。用于卸船工況和非卸船工況。通常采用適用小氣量及高壓縮比的往復式，和適用于大氣量及中、低壓縮比的離心式。另外，再冷凝器有冷凝和分液的作用。當蒸發氣量增加時，未冷凝的蒸發氣捧向火炬；當蒸發氣量不足時，可以引入少量外輸氣到再冷凝器，最終使壓力保持正常。

二、液化天然氣的應用

1.液化天然氣冷能利用

液化天然氣的用途非常廣泛。不僅可以用于負荷調峰、發電、工商業用戶等。由于LNG的技術在于冷凍液化，所以液化天然氣的儲罐和專用運輸巨輪就像是一個低溫的冰箱。這些都需要消耗很大的能源，但是此冷能在釋放時利用，可以用來降低成本。液化天然氣冷能主要是依靠LNG與周圍環境之間的溫度和壓力差。通過LNG變化然后達到與外界平衡，最后回收儲存的能量。液化天然氣的冷能課程可分為直接利用和間接利用。直接利用包括發電、空氣液化分離、海水淡化等。間接利用包括低溫破碎、水、污染物等。近年來，液化天然氣的冷能利用取得了一定的成果。

2.液化天然氣汽車利用

近年來，天然氣也成為汽車的優質燃料，逐漸被好多國家推廣和重視。天然氣的儲存方式不同，所以天然氣汽車也不同。天然氣汽車主要包括壓縮天然氣汽車、液化天然氣汽車和吸附天然氣汽車。因為我國對天然氣汽車很重視，所以液化天然氣遠遠超過了其他燃料能源的地位。最主要的是液化天然氣有很多的優點。LNG能量比較大，清潔力強，壓力低，噪音低。還可以利用LNG冷能取代空調，可以保護環境，穩定性強，燃燒值高，非常便利和便宜。因此，液化天然氣運用于汽車廣泛，天然氣汽車會受到重視。

總之，隨著時代的發展，天然氣這種新型的優質能源越來越被重視，越來越影響著人們的生活質量和生態環境的和諧發展。因此，引進新的科學的技術，開始液化天然氣新的階段，是液化天然氣的最大限度和有效地儲存與應用的最基本的前提。