液化天然氣LNG簡介

液化天然氣LNG簡介1．LNG特性LNG是甲烷、乙烷、丙烷以及其他碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮闹饕煞质羌淄?。天然氣是一種無色、無味、無毒、可燃的氣體，如果人體吸入少量的氣體，不會直接引起身體的損傷，但是當(dāng)空氣中含有的天然氣體積大于40%時，人將無法生存。當(dāng)天然氣與空氣混合時燃燒極限范圍是5%～15%。表1是LNG主要成分的比熱。表1LNG主要組分的比熱組分分子式氣體比熱（KJ/Kg.K）液體比熱（KJ/Kg.K）CPCVCP/CV甲烷CH42.21901.67471.3253.4667乙烷C2H61.71661.43251.2063.8770丙烷C3H81.63291.43251.1472.47862.LNG應(yīng)用LNG在常壓下的貯存溫度為-162℃,在利用前須要先將其加熱氣化成為氣態(tài)天然氣,在氣化工程中釋放出大量冷能,如何合理優(yōu)化利用LNG的冷能,對節(jié)約能源具有重要意義。LNG氣化后作為天然氣具有廣泛的用途,可用于電力工業(yè)、交通運輸、民用及商業(yè)用戶、農(nóng)業(yè)加工等,也可用于化工行業(yè)生產(chǎn)合成氨、甲醇、乙炔等化工產(chǎn)品。本文針對技術(shù)較為成熟并已廣泛應(yīng)用的天然氣發(fā)電、城市燃?xì)?、工業(yè)燃料及作為化工原料的應(yīng)用進行介紹。2.1LNG冷能的利用液化天然氣在常壓下貯存溫度為-162℃,在氣化過程中會釋放大量冷能,如能將這部分冷能有效的回收利用將節(jié)省大量能源,具有可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)外對LNG冷能的利用可分為直接利用和間接利用兩大類。直接利用包括冷能發(fā)電、空氣分離、冷凍倉庫、制造液態(tài)CO2、汽車?yán)洳?、汽車空調(diào)、海水淡化、空調(diào)制冷和低溫養(yǎng)殖、栽培等;間接利用包括有空分后的液氮、液氧、液氬來低溫破碎,冷凍干燥、低溫干燥、水和污染物處理及冷凍食品等。2.2LNG發(fā)電LNG發(fā)電可分為LNG冷能發(fā)電及天然氣作燃料用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。(1)LNG冷能發(fā)電主要是依靠LNG與周圍環(huán)境之間存在的溫度差和壓力差形成動力循環(huán)進行發(fā)電。LNG冷能發(fā)電可有多種途徑,常用的有:(一)利用LNG低溫冷量的朗肯循環(huán);(二)利用LNG氣化后壓力較高的天然氣直接膨脹;(三)綜合了二者的聯(lián)合法。(2)天然氣發(fā)電主要有天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。前者既可滿足局部電力需求,又可以并網(wǎng)發(fā)電,易于大型化。后者主要用于區(qū)域內(nèi)的供電、制冷和供熱。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)就是燃?xì)廨啓C-蒸汽輪機(Rankin循環(huán))聯(lián)合發(fā)電,天然氣燃燒產(chǎn)生的1300～1500℃高溫?zé)煔庠谌細(xì)廨啓C內(nèi)做功發(fā)電后,排出500～600℃排氣,在排氣鍋爐中回收熱量產(chǎn)生蒸汽推動蒸汽輪機再次做功發(fā)電,這樣兩級產(chǎn)生動力的熱力循環(huán)系統(tǒng)稱作聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。目前,以天然氣為燃料的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的總效率最高可達到60%,天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率高,建設(shè)周期短,其環(huán)保、經(jīng)濟性能都要強于其他發(fā)電技術(shù)。2.3城市燃?xì)釲NG作燃料與煤和石油相比,除NOx、COx含量低和幾乎不含硫等特性外,同時還具有燃燒及使用效率高等優(yōu)點。天然氣替代煤和石油可使燃燒后廢物排放大幅降低,其中硫氧化物和粉塵的下降最為顯著。當(dāng)天然氣的應(yīng)用范圍達到一定水準(zhǔn)時,以煤的煙塵、煤與石油燃燒后排放的SO2為主體的空氣污染將得到有效抑制,空氣質(zhì)量將得到明顯改善。2.4化工原料天然氣作為化工原料的利用,其應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域,現(xiàn)已逐步形成具有特色的甲烷化學(xué)與化工。天然氣作為化工原料利用的消費量比例雖不大,但生產(chǎn)的化工產(chǎn)品數(shù)量卻很可觀,除了一些產(chǎn)量較少的一次產(chǎn)品(甲烷氯化物、乙炔等)直接由甲烷氣制取外,作為大宗的兩種化工產(chǎn)品———合成氨和甲醇,則是天然氣經(jīng)合成氣(CO+H2)間接制取的。以甲烷氣為原料生產(chǎn)合成氨和甲醇的產(chǎn)量分別占兩種產(chǎn)品總產(chǎn)量的85%和90%,構(gòu)成了天然氣化工利用的核心。未來10年中用作化工原料的天然氣量將有較大幅度的增長,但原料用天然氣在消費結(jié)構(gòu)中的比例將大幅度下降。3．LNG產(chǎn)業(yè)優(yōu)劣勢3.1優(yōu)勢之節(jié)約性

國際國內(nèi)天然氣價格比汽柴油低40％～60％，行駛里程，1m3LNG天然氣可等效于1.4L汽油。LNG的柴油當(dāng)量為1.7。綜合節(jié)約效率50％以上。3.2優(yōu)勢之環(huán)保性天然氣燃燒所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是煤炭的48%，石油的54%。對人體有害氣體排放比汽油減少82％～95％。尾氣排放達歐Ⅲ、歐Ⅳ甚至于以上3．3優(yōu)勢之安全性LNG的爆炸極限為5％～15％，且氣化后密度很低，因而稍有泄漏即揮發(fā)擴散；而LPG燃點為466℃，爆炸極限為2.4％～9.5％，且氣化后密度大于空氣，泄漏后不易揮發(fā)；汽油燃點為427℃，爆炸極限為1.0％～7.6％；柴油燃點為260℃，爆炸極限為0.5％～4.1％。由此可見。LNG汽車比LPG、汽油、柴油汽車更安全。3.4LNG產(chǎn)業(yè)劣勢LNG生產(chǎn)成本相對較高，造成最后到用戶的氣價增加，保存也是個問題，氣態(tài)液化后是超低溫狀態(tài)，通過蒸發(fā)氣化進入發(fā)動機燃燒，雖然LNG氣瓶是真空隔熱的，但是要長期保存，仍然會蒸發(fā)泄漏，不如CNG保存時間長。4．LNG項目鏈及其產(chǎn)業(yè)鏈4.1LNG項目鏈LNG項目，是一個由上游項目、中游項目和下游項目等組成的鏈接結(jié)構(gòu)。所謂LNG項目鏈，涵蓋了三個方面的內(nèi)容，即供應(yīng)鏈、合同鏈和價值鏈。(1)LNG項目供應(yīng)鏈上游，將氣田開采出的天然氣，通過管路送到液化工廠清潔并液化為液化天然氣(LNG)，以方便運輸；中游為LNG運輸項目，負(fù)責(zé)將LNG安全、可靠和穩(wěn)定地送到下游項目的目的港；下游，通過接收站，將LNG再汽化回天然氣，并通過輸氣管路，將天然氣送到不同的燃?xì)庥脩?。天然氣貨物由上游向下游輸送，而資金流則由下游最終用戶向中游和上游項目返還。(2)LNG項目合同鏈上游、中游和下游，項目之間通過合同緊密相聯(lián)，相互制約。買賣雙方簽署的液化天然氣購銷合同(Li—queriedNaturalGasofSalesandPurchaseAgreement，SPA)是所有分項目之間合同關(guān)系中最基本的合同。(3)LNG項目價值鏈從氣田開采天然氣之始，到最終用戶使用，天然氣通過最終用戶的應(yīng)用得以實現(xiàn)其價值。4.2LNG產(chǎn)業(yè)鏈整個LNG產(chǎn)業(yè)鏈大致可以分為三段，第一段LNG產(chǎn)業(yè)鏈的上游，包括勘探、開發(fā)、凈化、分離、液化等幾個環(huán)節(jié)。第二段中游，包括裝卸船運輸，終端站（包括儲罐和再氣化設(shè)施）和供氣主干管網(wǎng)的建設(shè)。第三段下游，即最終市場用戶，包括聯(lián)合循環(huán)電站，城市燃?xì)夤荆I(yè)爐用戶工業(yè)園區(qū)和建筑物冷熱電多聯(lián)供的分布式能源站。在整個世界LNG產(chǎn)業(yè)鏈中，主要的關(guān)系方有生產(chǎn)國、運輸國、消費國。4.2.1LNG主要生產(chǎn)國伴隨著全球LNG市場的繁榮，卡塔爾已經(jīng)成為最大的出口國，2011年—2012年，卡塔爾將有6條大型LNG生產(chǎn)線投產(chǎn)，2015年前，卡特爾的LNG年產(chǎn)能將達到7700萬噸。此外澳大利亞、尼日利亞、俄羅斯、伊朗等國家，未來三年也將新增超過1億噸的天然氣液化能力。4.2.2LNG主要消費國主要有日本、韓國、西班牙、中國和美國。其中自從1969年,日本第一船從美國Alaska進口到東京燃?xì)夂蜄|京電力,到2004年，日本有22座接收站。韓國是世界上第二大LNG進口國,國內(nèi)所有的天然氣消費都是由進口LNG來供應(yīng)的。需要說明的是美國是世界上惟一的既是進口國又是出口國的國家。美國自1971年第一個LNG接收站在麻省建成后開始從阿爾及利亞進口LNG。4.2.3LNG主要運輸國新加坡的LNG模式是扮演樞紐碼頭或貿(mào)易商角色，目的是進軍區(qū)域液化天然氣貿(mào)易市場，將LNG貨物運輸、儲存