燃氣輸配第13章

1、(LIguefied Natural Gas)第十三章 液化天然氣供應(yīng) 1、液化天然氣生產(chǎn) 2、液化天然氣儲運 3、液化天然氣接收站 4、液化天然氣氣化站 5、液化天然氣汽車加氣站第十三章 液化天然氣供應(yīng) 液化天然氣是將天然氣經(jīng)過預(yù)處理，脫除重質(zhì)烴、硫化物、二氧化碳和水等雜質(zhì)后，在常壓下深冷到-162液化得到的產(chǎn)品。 液化后的液態(tài)天然氣體積僅為氣態(tài)天然氣體積的1/625，主要特點為低溫、雜質(zhì)少、氣態(tài)液態(tài)體積比大。第十三章 液化天然氣供應(yīng) LNG主要供應(yīng)鏈第一節(jié) 液化天然氣生產(chǎn) LNG生產(chǎn)工藝主要包括天然氣預(yù)處理和液化。 預(yù)處理：將天然氣中水分、硫化氫、二氧化碳、重?zé)N、汞等雜質(zhì)脫除，以免雜質(zhì)腐蝕

2、或凍結(jié)阻塞管道和設(shè)備。 液化：采用外部冷源或膨脹制冷工藝，將天然氣加工為-162的低溫液體。 液化工藝：階式循環(huán)制冷、混合制冷和膨脹制冷。第一節(jié) 液化天然氣生產(chǎn) LNG主要生產(chǎn)過程： 氣態(tài)天然氣 凈化處理 壓縮升溫冷凝分離 節(jié)流膨脹降溫 液化天然氣 天然氣液化裝置有基本負(fù)荷型凈化裝置和調(diào)峰型凈化裝置。一、天然氣預(yù)處理 1、脫水（冷卻法、吸收法、吸附法） 2、脫酸性氣體（醇胺法、熱鉀堿法、砜胺法） 3、脫烴二、天然氣液化工藝流程 1、階式循環(huán)制冷 級聯(lián)式液化流程也被稱為階式液化流程、復(fù)疊式液化梳程或串聯(lián)液化流程。主要應(yīng)用基本負(fù)荷型天然氣液化裝置。 級聯(lián)式液化流程中較低溫度級的循環(huán)，將熱量轉(zhuǎn)移給相

3、鄰的較高溫度級的循環(huán)。 第一級丙烷制冷循環(huán)為天然氣、乙烯和甲烷提供冷量；第二級乙烯制冷循為天然氣、甲烷提供冷量；第三級甲烷制冷循環(huán)為天然氣提供冷量。1、階式循環(huán)制冷一級聯(lián)式液化流程示意圖 能耗低；制冷劑為純物質(zhì)，無配比問題；技術(shù)成熟操作穩(wěn)定。 機組多，流程復(fù)雜，初投資大，附屬設(shè)備多，管道與控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護不便。1、階式循環(huán)制冷標(biāo)準(zhǔn)階式制冷循環(huán)天然氣液化流程圖（美國阿拉斯克乃依工廠、阿爾及利亞的阿爾澤GL4工廠）二、天然氣液化工藝流程 2、混合制冷流程 混合制冷劑液化流程有閉式、開式、帶預(yù)冷的混合制冷劑三種流程型式。 混合制冷劑液化流程流程特點 機組設(shè)備少、流程簡單、投資?。ū入A式省15%20

4、%)，管理方便； 能耗較高（比階式高10%20%) 、冷劑合理配比較為困難。2、混合制冷流程 閉式混合制冷劑液化流程中，制冷劑循環(huán)與天然氣液化過程分開，自成一個獨立的制冷循環(huán)。 制冷劑：由N2、CH4、C2H5、C3H8、C4H10、C5H12組成。2、混合制冷流程 開式混合制冷劑液化流程中，天然氣即是制冷劑又是需液化的對象。 制冷劑由液化的天然氣混合物組成，制冷劑組成難于控制。2、混合制冷流程帶預(yù)冷混合制冷劑液化流程是在MRC工藝基礎(chǔ)上經(jīng)過改進、開發(fā)的液化工藝；預(yù)冷方式有氨、丙烷、混合工質(zhì)等，其中帶丙烷預(yù)冷的MRC工藝應(yīng)用較多。具有流程簡單、效率高、運行費用低、適應(yīng)性強等優(yōu)點。是目前最為合理

5、的液化工藝。2、混合制冷流程二、天然氣液化工藝流程 3、膨脹制冷 具有流程簡單、調(diào)節(jié)靈活、易操作、維護方便等優(yōu)點； 送入裝量的氣流須深部深度干燥；回流壓力低，換熱面積大，受低壓用戶多少的限制；液化率低。 帶膨脹機的液化流程比較簡單，投資適中，特別適用于液化能力較小的調(diào)峰型裝置。3、膨脹制冷天然氣膨脹液化流程1-脫水器；2-脫CO2塔； 3-水冷卻器；4-返回氣壓縮機；5、6、7-換熱器；8-過冷器；9-儲槽；10-膨脹機；11-壓縮機三、液化天然氣性質(zhì) 液化天然氣的組分取決于原料天然氣和生產(chǎn)工藝。其主要組分為甲烷、還有少量的乙烷、丙烷、氮。三、液化天然氣性質(zhì)第二節(jié) 液化天然氣儲運 在液化天然氣

6、（LNG）工業(yè)鏈中，LNG的儲存和運輸是兩個重要環(huán)節(jié)； LNG儲存：儲罐或儲槽； LNG運輸：LNG槽船或LNG槽車； LNG的儲存溫度很低，對其儲存設(shè)備和運輸工具就提出安全可靠、高效的嚴(yán)格要求。1. LNG儲存 由于LNG具有可燃性和超低溫性，對LNG儲罐有很高的要求。 LNG儲罐在常壓下儲存，罐內(nèi)壓力為3.417.2kPa，儲罐的蒸發(fā)量一般0.04%0.2%。 按儲罐的容量分類：（小、中、大）型儲罐、（大、特大）型儲槽 按罐的材料分類：雙金屬罐、預(yù)應(yīng)力混凝土儲槽、薄膜罐 按儲罐壓力分類：壓力儲罐、常壓儲罐 按圍護結(jié)構(gòu)的隔熱方式分類：真空粉末隔熱、正壓堆積隔熱、高真空多層隔熱2、LNG儲罐（

7、槽）結(jié)構(gòu) 目前世界上應(yīng)用較普遍的，以金屬材質(zhì)地面圓柱狀雙層壁的儲罐為主。 內(nèi)罐材質(zhì)大都采用9%鎳鋼、珠光體不銹或鋁合金；外罐材料一般為碳鋼，絕熱材料采用珠光砂、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃纖維等。2、LNG儲罐（槽）結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐2、LNG儲罐（槽）結(jié)構(gòu)地下LNG儲罐3、LNG運輸 1、海上運輸 LNG船根據(jù)LNG貨艙分為三種形式，MOSS型（球形艙）、GTT型（薄膜艙）、SPB型（棱形艙）。 LNG運輸狀態(tài)為低溫常壓，溫度為-162. LNG船在運輸過程中需要保證貨艙的隔熱性能，以降低LNG的氣化率，減少LNG的損耗，液艙蒸發(fā)率一般0.2%d.3、LNG運輸 2.陸上運輸 L

8、NG槽車有半掛式運輸槽車和集裝箱式槽車兩種形式。 LNG槽車的隔熱方式 真空粉末隔熱 真空纖維隔熱 高真空多層隔熱 LNG槽車有兩種輸液方式：壓力輸送(自增壓輸液)和泵送液體。3、LNG運輸半掛式LNG運輸車第三節(jié) 液化天然氣接收站 LNG接收站的主要功能是接收、儲存、再氣化液化天然氣，為區(qū)域管網(wǎng)用戶穩(wěn)定供氣。LNG接收站除了氣化LNG供應(yīng)區(qū)域管網(wǎng)用戶，另外也提供LNG給管網(wǎng)達不到的中小城鎮(zhèn)氣化站、小區(qū)瓶組站等。1、LNG卸船系統(tǒng) 接收站的卸船系統(tǒng)包括專用碼頭、卸料臂、蒸發(fā)氣返回臂和管路等。 CNG專用碼頭的特點是接收品種單一、數(shù)量多、船型大。碼頭上除設(shè)有大型運輸船靠泊、停泊設(shè)施外，LNG碼頭

9、的專用設(shè)備是卸料臂。卸船操作在操作員的監(jiān)控下進行，重點是控制系統(tǒng)壓力。卸料臂通過液壓系統(tǒng)操作。LNG運輸船到達卸船碼頭后，通過運輸船上的輸送泵，經(jīng)過多臺卸料臂分別通過支管匯集到總管，并通過總管輸送到LNG儲罐中。LNG進入儲罐后置換出的蒸發(fā)氣，通過一根返回氣管道，經(jīng)氣相返回臂，送到運輸船的LNG儲艙中，以保持系統(tǒng)的壓力平衡。 在卸船操作初期，采用較小的卸船流量來冷卻卸料臂及輔助設(shè)施，以避免產(chǎn)生較多的蒸發(fā)氣，導(dǎo)致蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)超負(fù)荷而排放到火炬。當(dāng)冷卻完成后，再逐漸增加流量到設(shè)計值。 卸船作業(yè)完成后，使用氮氣將殘留在卸料臂中的LNG吹掃干凈，并準(zhǔn)備進行循環(huán)操作。，從各卸料支管中排除的LNG進入碼

10、頭上設(shè)置的收集罐，并通過收集罐加熱器將排除的LNG氣化后經(jīng)氣體返回管線送到蒸發(fā)氣總管。 在無卸船期間，通過一根從低壓輸出總管來的循環(huán)管線以小流量LNG經(jīng)卸料總管循環(huán)返回再冷凝器，以保持LNG卸料總管處于冷備用狀態(tài)。2、LNG儲存系統(tǒng) LNG儲存系統(tǒng)由低溫儲槽、附屬管線及控制儀表組成。低溫儲槽內(nèi)的液體在儲存過程中，由于外部少量熱量的傳入，會使一部分低溫液體氣化，儲槽的日蒸發(fā)率約為0.06%0.08%。一般接收站至少應(yīng)有2個等容積的儲槽。3、LNG氣化外輸系統(tǒng) LNG需要通過換熱器將其氣化為氣態(tài)天然氣，通過管道輸送到城鎮(zhèn)用戶。 LNG接收站的氣化外輸系統(tǒng)包括LNG輸送泵、氣化器及調(diào)壓計量設(shè)施。 L

11、NG氣化器按加熱方式不同分為空氣加熱型氣化器、水加熱型氣化器、蒸汽加熱型氣化器、燃燒加熱型氣化器。第四節(jié) 液化天然氣氣化站 LNG氣化站通常指具有接收LNG、儲存并氣化外輸功能的場站。主要作為輸氣管線達不到或采用長輸管線不經(jīng)濟的中小型城鎮(zhèn)的氣源，另外也可作為城鎮(zhèn)的調(diào)峰應(yīng)急氣源。一、大型LNG氣化站 （一）氣化站工藝流程一、大型LNG氣化站 （二）氣化站工藝設(shè)備 LNG氣化站工藝設(shè)備主要有儲罐、氣化器、調(diào)壓計量裝置、低溫泵等。 1、儲罐 氣化站儲罐總?cè)莘e按下式計算：maxmax,maxTbTdmtotGnKV一、大型LNG氣化站 2、氣化器 LNG氣化器根據(jù)熱源的不同，可分為空溫式氣化器和水浴式

12、氣化器兩種類型。水加熱型汽化器原理圖水加熱型汽化器原理圖一、大型LNG氣化站 3、低溫泵 LNG低溫泵主要用于加壓強制氣化系統(tǒng)及灌裝鋼瓶，可在罐區(qū)外露天布置或設(shè)置在罐區(qū)防護墻內(nèi)。LNG低溫泵常采用離心泵，根據(jù)最大流量及所需壓力選型。一、大型LNG氣化站 （三）LNG氣化站安全控制 由于LNG易燃易爆的特性，站內(nèi)需配備監(jiān)控及消防系統(tǒng)。 氣化站安全報警系統(tǒng)需設(shè)置儲罐高低液位報警、儲罐超壓及真空報警、低溫報警、可燃氣體檢測報警、火焰檢測報警。一、大型LNG氣化站 （四）站址選擇及總平面布置 1、站址選擇 站址選擇一方面要從城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃和合理布局出發(fā)，另一方面也應(yīng)從有利生產(chǎn)、方便運輸、保護環(huán)境著眼。一、大型LNG氣化站 2、總平面布置 LNG氣化站總平面應(yīng)分區(qū)布置，一般分為生產(chǎn)區(qū)（包括卸車區(qū)、儲罐區(qū)、氣化區(qū)）和生產(chǎn)輔助區(qū)。二、小型LNG氣化站 （一）瓶組氣化站 LNG瓶組氣化站采用氣瓶組作為儲存及供氣設(shè)施，主要應(yīng)用于居民小區(qū)、小型工商業(yè)用戶等供氣。LNG瓶組氣化站主要工藝設(shè)備包括LNG鋼瓶、空溫式氣化器、B