液化天然氣論文

1、液化天然氣供應(yīng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目液化天然氣運(yùn)輸安全與發(fā)展學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 專業(yè)年級(jí)院 系指導(dǎo)教師2014 年 10月 31日液化天然氣運(yùn)輸安全與發(fā)展摘要：天然氣是一種清潔優(yōu)質(zhì)能源，近年來(lái)，世界天然氣產(chǎn)量和消費(fèi)量呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。從今后我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展看，加快天然氣的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。具有建設(shè)投資小、建設(shè)周期短、見(jiàn)效快、受外部影響因素小等優(yōu)點(diǎn)。作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料， LNG具有辛烷值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染少、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn);與壓縮天然氣(CNG)相比，LNG則具有儲(chǔ)存效率高，續(xù)駛里程長(zhǎng)，儲(chǔ)瓶壓力低、重量輕、數(shù)量小

2、，建站不受供氣管網(wǎng)的限制等等諸多優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：液化天然氣，液化，運(yùn)輸，安全，發(fā)展，應(yīng)用1液化天然氣的制取與輸送LNG是液化天然氣的簡(jiǎn)稱，常壓下將天然氣冷凍到-162左右，可使其變?yōu)橐后w即液化天然氣(LNG)。它是天然氣經(jīng)過(guò)凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后，采用節(jié)流，膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。LNG的體積約為其氣態(tài)體積的l620。天然氣的液化技術(shù)包括天然氣的預(yù)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(shù)等內(nèi)容。LNG利用是一項(xiàng)投資巨大、上下游各環(huán)節(jié)聯(lián)系十分緊密的鏈狀系統(tǒng)工程，由天然氣開(kāi)采、天然氣液化、LNG運(yùn)輸、LNG接收與氣化、天然氣外輸管線、天然

3、氣最終用戶等6個(gè)環(huán)節(jié)組成。由于天然氣液化后，體積縮小620倍，因此便于經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸。用LNG船代替深海和地下長(zhǎng)距離管道，可節(jié)省大量風(fēng)險(xiǎn)性管道投資，降低運(yùn)輸成本。從輸氣經(jīng)濟(jì)性推算，陸上管道氣在3000km左右運(yùn)距最為經(jīng)濟(jì)，超過(guò)3500km后，船運(yùn)液化天然氣就占了優(yōu)勢(shì)，具有比管道氣更好的經(jīng)濟(jì)性。LNG對(duì)調(diào)劑世界天然氣供應(yīng)起著巨大的作用，可以解決一個(gè)國(guó)家能源的短缺，使沒(méi)有氣源的國(guó)家和氣源衰竭的國(guó)家供氣得到保證，對(duì)有氣源的國(guó)家則可以起到調(diào)峰及補(bǔ)充的作用，不僅使天然氣來(lái)源多元化，而且有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。LNG作為城市氣化調(diào)峰之用比用地下儲(chǔ)氣庫(kù)有許多優(yōu)點(diǎn)。例如：它選址不受地理位置、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、距離遠(yuǎn)近、容量

4、大小等限制，而且占地少、造價(jià)低、工期短、維修方便。在沒(méi)有氣田、鹽穴水層的城市，難以建地下儲(chǔ)氣庫(kù)，而需要設(shè)置LNG調(diào)峰。這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外已比較成熟，如美國(guó)、英國(guó)和加拿大的部分地區(qū)采用LNG調(diào)峰。我國(guó)也正在引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。液化天然氣蘊(yùn)藏著大量的低溫能量，在1個(gè)大氣壓下，到常溫氣態(tài)大約可放出879KJkg的能量，利用其冷能可以進(jìn)行冷能發(fā)電、空氣分離、超低溫冷庫(kù)、制造干冰、冷凍食品等。由于LNG工廠在預(yù)處理時(shí)已脫除了氣體的雜質(zhì)，因此LNG作為燃料燃燒時(shí)所排放的煙氣中 S02及NOx含量很少。因此被稱為清潔能源，廣泛用于發(fā)電、城市民用燃?xì)饧肮I(yè)燃?xì)?，減少了大氣污染，有利于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。2液

5、化天然氣的應(yīng)用2.1液化天然氣冷能的利用LNG的用途很廣?？捎糜诿裼秘?fù)荷調(diào)峰、發(fā)電、工業(yè)用戶和商業(yè)用戶。LNG的關(guān)鍵技術(shù)在于深度冷凍液化，其儲(chǔ)罐和專用運(yùn)輸巨輪就象超級(jí)低溫冰箱，這些過(guò)程都要消耗巨大的能源，但按能量守恒規(guī)律，此冷能在釋砹?xí)r側(cè)利用，以l畢低成本。利用LNG冷能主要是依據(jù)LNG與周圍環(huán)境之間存在的溫度和壓力差，通過(guò)LNG變化到與外界平衡時(shí)，回收儲(chǔ)存在LNG中的能量。利用LNG冷能的過(guò)程可分為兩類：直接利用和間接利用。前者包括：發(fā)電、空氣液化分離、冷凍倉(cāng)庫(kù)、制造液化二氧化碳、海水淡化、空調(diào)和低溫養(yǎng)殖、栽培等。后者包括：低溫破碎、水和污染物處理及冷凍食品等。目前對(duì)液化天然氣冷能的利用工程

6、取得了許多成果。2.2液化天然氣應(yīng)用于汽車天然氣作為能源，由于它對(duì)大氣污染少而被稱為清潔燃料，更是汽車的優(yōu)質(zhì)代用燃料。近年來(lái)，它已被世界許多國(guó)家重視和推廣。按照天然氣的儲(chǔ)存方式不同，天然氣汽車大致分為CNGV(壓縮天然氣汽車)、LNGV(液化天然氣汽車)、和ANGV(吸附天然氣汽車)。目前我國(guó)對(duì)天然氣汽車的發(fā)展也非常重視。到1999年。全國(guó)已改裝各種CNG汽車l萬(wàn)多輛，建設(shè)加氣站70多座。ANGV正處在研制階段。我國(guó) LNGV的應(yīng)用仍是一項(xiàng)空白。用LNG作為汽車燃料特別值得推廣。與傳統(tǒng)的石油類燃料相比，LNG具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，汽車?yán)m(xù)駛里程長(zhǎng)，LNG相對(duì)于 CNG和LPG具有儲(chǔ)

7、存能量大、壓力低、噪聲低、更清潔等優(yōu)勢(shì)，利用LNG冷量取代汽車空調(diào)，不破壞生態(tài)，良好的使用性能(抗爆、穩(wěn)定性強(qiáng)、燃燒熱值高、燃點(diǎn)值寬)和相對(duì)便宜。俄羅斯在將 LNG用于汽車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、水上運(yùn)輸和空中運(yùn)輸方面積累了許多經(jīng)驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，LNG儲(chǔ)液罐內(nèi)的天然氣液態(tài)與氣態(tài)并存，正常工作壓力不低于0.2MPa。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于0.2MPa時(shí)，壓力控制閥開(kāi)啟，自增壓器工作。將一部分氣態(tài)天然氣充人儲(chǔ)液罐，而使罐內(nèi)壓力升高到工作壓力。可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓力控制閥來(lái)改變自增壓器的工作點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)，隨熱量的不斷吸人。LNG會(huì)不斷氣化。當(dāng)LNG儲(chǔ)液罐中的壓力高于0.6MPa時(shí)，安全閥打開(kāi)，迅速

8、放出部分氣態(tài)天然氣，保證LNC儲(chǔ)液罐不被損壞。另外，在LNG儲(chǔ)存系統(tǒng)設(shè)有液位計(jì)和壓力指示裝置。車用液化天然氣的儲(chǔ)存溫度范圍為-130160，其儲(chǔ)存壓力低于0.6MPa。使用時(shí)，從罐內(nèi)流出的液化天然氣經(jīng)過(guò)氣化器吸收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水或廢氣熱量而氣化，并使其溫度升高，然后通過(guò)兩級(jí)減壓器減壓，由管路送到混合器與空氣混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。LNG的氣化需要吸收較多熱量。要求氣化器具有良好的換熱性能，并能供給足夠的熱量。3液化天然氣的運(yùn)輸方式及安全3.1.1LNG運(yùn)輸船為了液化天然氣海上運(yùn)輸安全，LNG運(yùn)輸船的安全措施必須十分嚴(yán)格。以使用很多的MOSS球罐LNG船為例，主要的安全措施如下：(1) 球罐特制。由于罐內(nèi)儲(chǔ)

9、存超低溫液體會(huì)引起內(nèi)部收縮，在結(jié)構(gòu)上考慮避免收縮時(shí)的壓力，設(shè)置儲(chǔ)罐的支撐固定裝置；為防止儲(chǔ)罐超壓或負(fù)壓，專門(mén)裝設(shè)安全閥；儲(chǔ)罐開(kāi)口暴露設(shè)置在甲板上。(2) 加強(qiáng)隔熱。隔熱的目的一是防止船體結(jié)構(gòu)過(guò)冷；二是防止向儲(chǔ)罐內(nèi)漏入熱量。LNG儲(chǔ)槽的隔熱結(jié)構(gòu)由內(nèi)部核心隔熱部分和外層覆壁組成。針對(duì)不同的儲(chǔ)槽日蒸發(fā)率要求，內(nèi)層核心隔熱層的厚度和材料也不同，LNG儲(chǔ)槽的隔熱板采用多層結(jié)構(gòu)，由數(shù)層泡沫板組合而成。所采用的有機(jī)材料泡沫板需要滿足低可燃性、良好的絕熱性和對(duì)LNG的不溶性。在MOSS型船的球形儲(chǔ)罐中，沿艙裙結(jié)構(gòu)的漏熱通常要占儲(chǔ)罐總漏熱量的30%，采用一塊不銹鋼板插在鋁和鋼質(zhì)裙之間形成熱阻，可明顯減少漏熱，日

10、蒸發(fā)率從通常的0.2%降到0.1%。(3) BOG處理。LNG儲(chǔ)槽的隔熱結(jié)構(gòu)并不能完全防止LNG的蒸發(fā)，每天仍會(huì)有0.150.3%的蒸發(fā)量。這些蒸發(fā)氣體(BOG)可以用作LNG船發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和其他加熱設(shè)備的燃料。為了船舶的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采用再液化裝置可以控制低溫液體的壓力和溫度。為保證儲(chǔ)存安全，也可以減小儲(chǔ)槽保溫層厚度，降低船舶造價(jià)，增加運(yùn)量。(4) 采用二次阻擋層。在球罐泄漏時(shí)，把已泄漏的LNG保留一定時(shí)間，使船體構(gòu)件不要降低到它的允許溫度以下。以避免船體發(fā)生損壞或著火爆炸的重大事故。(5) 采用雙層殼體。在船舶的外殼體和儲(chǔ)槽間形成保護(hù)空間，從而減小了槽船因碰撞導(dǎo)致儲(chǔ)槽意外破裂的危險(xiǎn)性。(6)

11、 為了安全，設(shè)置各種計(jì)量、測(cè)量和報(bào)警設(shè)施。3.1.2 船舶裝卸安全LNG船舶運(yùn)輸安全，除了LNG船舶安全外，船舶裝卸安全也是重要方面。為此，在卸載設(shè)施、儲(chǔ)罐和其他相關(guān)部位上必須采用相應(yīng)的安全措施。(1) 卸載設(shè)施。在卸料臂上安裝緊急關(guān)閉(ESD)閥和卸料臂緊急脫離系統(tǒng)(ERS)；LNG裝船泵安裝緊急關(guān)閉裝置。(2) 儲(chǔ)罐。為防止裝滿系統(tǒng)，將裝船泵和儲(chǔ)罐灌注管路上的ESD閥隔開(kāi)；斷開(kāi)裝置可人工或自動(dòng)操作；使用液位報(bào)警器；防止超壓或負(fù)壓，采用導(dǎo)向操縱安全閥和自壓安全閥。(3) 其他措施。LNG碼頭和靠近卸料臂處、蒸發(fā)器、LNG泵等位置設(shè)置低溫探測(cè)器；在LNG建筑物內(nèi)、管線法蘭、卸料臂及蒸發(fā)器旁設(shè)置

12、氣體探測(cè)器；在LNG建筑物內(nèi)、儲(chǔ)罐頂蓋上、碼頭及工藝區(qū)設(shè)置火警探測(cè)器。3.2車運(yùn)安全3.2.1LNG汽車槽車LNG槽車的安全主要是防止超壓和消除燃燒的可能性(禁火、禁油、消除靜電)。防止超壓：防止槽車超壓的手段主要是設(shè)置安全閥和爆破片等超壓泄放裝置。根據(jù)低溫領(lǐng)域的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在儲(chǔ)罐上必須有兩套安全閥在線安裝的雙路系統(tǒng)，并設(shè)一個(gè)轉(zhuǎn)換，當(dāng)其中一路安全閻需要更換或檢修時(shí)，可以轉(zhuǎn)換到另一路上，維持至少一套安全閥系統(tǒng)在線使用。在低溫系統(tǒng)中，安全閥由于凍結(jié)而不能及時(shí)開(kāi)啟所造成的危險(xiǎn)應(yīng)該引起重視。安全閥凍結(jié)大多是由于閥門(mén)內(nèi)漏，低溫介質(zhì)不斷通過(guò)閥體而造成的。一般通過(guò)目視檢查安全閥是否結(jié)冰或結(jié)霜來(lái)判斷。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題必

13、須及時(shí)更換。為了運(yùn)輸安全，槽車上除了設(shè)置安全閥和爆破片外，還可以設(shè)置公路運(yùn)輸泄放閥。在槽車的氣相管路上設(shè)置一個(gè)降壓調(diào)節(jié)閥，作為第一道安全保護(hù)，該閥的泄放壓力遠(yuǎn)低于罐體的最高工作壓力和安全閥起跳壓力。它僅在槽車運(yùn)行時(shí)與氣相空間相通；而在罐車裝載時(shí)，用截止閥隔離降壓調(diào)節(jié)閥使其不起作用。泵送LNG槽車上工作壓力低，設(shè)置公路運(yùn)輸泄放閥的作用是：(1) 罐內(nèi)壓力低，降低了由靜壓引起的內(nèi)筒壓力，有利于罐體的安全保護(hù)；(2) 如果罐內(nèi)壓力升高，降壓調(diào)節(jié)閥先緩慢開(kāi)啟以降低壓力，防止因安全閥起跳壓力低而造成LNG的突然大流量泄放，既提高了安全性，又防止了LNG的外泄；(3) 罐體的液相管、氣相管出口處應(yīng)設(shè)置緊急

14、切斷閥，該閥一般為氣動(dòng)的球閥或截止閥，通氣開(kāi)啟，放氣截止，閥上的汽缸設(shè)置易熔塞，易熔塞為伍德合金，其熔融溫度為(70±5)。當(dāng)外界起火燃燒溫度達(dá)到70時(shí)，易熔塞熔化，在內(nèi)部氣壓(0.1MPa)作用下，將熔化了的伍德合金吹出并泄壓。泄壓后的緊急切斷閥在彈簧作用下迅速關(guān)閉，達(dá)到截?cái)嘌b卸車作業(yè)的目的。防止著火：為了防止著火，消除LNG槽車周圍的燃燒條件也是十分重要的。(1) 置換充分LNG儲(chǔ)槽使用前必須用氮?dú)鈱?duì)內(nèi)筒和管路進(jìn)行吹掃置換，直至含氧量小于2.0%為止，然后再用產(chǎn)品氣進(jìn)行置換至純度符合要求。(2) 靜電接地LNG槽車必須配備導(dǎo)靜電接地裝置，以消除裝置靜電；另外，在車的前后左右兩側(cè)均

15、配有4只滅火機(jī)，以備有火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)急使用。(3) 阻火器安全閥和放空閥的出口匯集總管上應(yīng)安裝阻火器。阻火器內(nèi)裝耐高溫陶瓷環(huán)，當(dāng)放空口處出現(xiàn)著火時(shí)，防止火焰回火，起到阻隔火焰作用，保護(hù)設(shè)備安全。3.2.2汽車裝卸安全LNG公路運(yùn)輸安全，除了LNG槽車安全外，汽車裝卸安全也是重要方面。為此，在裝卸設(shè)施、儲(chǔ)罐和其他相關(guān)部位上必須采用相應(yīng)的安全措施。(1) 裝卸設(shè)施。在裝卸臂上安裝緊急關(guān)閉(ESD)閥；LNG裝車泵安裝緊急關(guān)閉裝置。(2) 儲(chǔ)罐。為防止裝滿系統(tǒng)，將裝車泵和儲(chǔ)罐灌注管路上的ESD閥隔開(kāi)；斷開(kāi)裝置可人工或自動(dòng)操作；使用液位報(bào)警器；防止超壓或負(fù)壓，采用導(dǎo)向操縱安全閥和自壓安全閥。(3) 其他。LNG裝卸車場(chǎng)、蒸發(fā)器、LNG泵等處設(shè)置低溫探測(cè)器；在LNG建筑物內(nèi)、管線法蘭、裝卸臂及蒸發(fā)器旁設(shè)置氣體探測(cè)器；在LNG建筑物內(nèi)、儲(chǔ)罐頂蓋上、裝卸車場(chǎng)及工藝區(qū)設(shè)置火警探測(cè)器。4結(jié)束語(yǔ)為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要和環(huán)境保護(hù)的要求