LNG液化天然气基本知识

LNG（液化天然气）应用基本知识第一部分LNG基本知识什么是LNGLNG（LiquefiedNaturalGas），即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。LNG的密度约为0．42～0．46g／cm3。1公斤LNG气化后约为1.4方天然气LNG常用的计量单位为kg或Nm3LNG温度极低，常压下沸点约为-162摄氏度LNG的体积膨胀比极大，约为600倍LNG不能加臭，必须用专用仪器检漏LNG的存储是临时性的，温度、压力、组分随时在变化LNG加气站介绍第二部分为LNG汽车充装LNG液体的加气站。分为橇装站和固定站橇装站：储罐、泵橇、汽化器、加注机集中装配在一个橇体上，可以方便整站运输固定站：储罐、泵橇、加注机分别固定安装在站上通常该系统都有：加气功能：储罐内LNG由LNG低温泵抽出，通过加气机向汽车加气卸车功能：由LNG低温泵将LNG槽车内LNC卸至LNG储罐增压功能：卸车完毕后，将储罐内部分LNG通过LNG气化调压后进入储罐，当储罐压力达到设定压力时停止气化调温功能：卸车完毕后，用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG增温器后进入储罐，当储罐温度达到设定温度时停止固定站及橇装站LNG加气站流程图真空绝热储罐：天海或其他潜液泵：ACD/国产LNG加注机：单枪/双枪、单计量/双计量LNG站控系统：自主知识产权LNG加气站系统硬件介绍LNG站控系统LNG储罐及车载钢瓶LNG储罐有效容积5～150m3最大工作压力0.7～1.6MPa立式/卧式真空粉末/高真空多层缠绕车载钢瓶有效容积300L/400L最大工作压力1.6MPa分带回气接口型和无回气接口型LNG潜液泵技术参数:输送介质:LNG流量：340L/min最大扬程：250m进口压力：0.6MPa电机功率：约11KW转速：1500～6000r/min所需进口净正压头：0.9mLNG输送管道真空绝热管道传统保温管道LNG真空软管及真空法兰LNG泵橇LNG加注机工作介质：液化天然气（LNG）；加气速度：3～80kg/min计量准确度：1.0级；重复性：0.5%；防爆等级：Exdemb［ib］ibⅡAT4工作电源：220V±10%（AC），50Hz±1Hz；额定工作压力：1.6MPa；环境温度：-25℃～55℃；相对湿度：≤90%；管路温度：-196℃～55℃；大气压力：80KPa～110KPa；接地电阻：≤0.1Ω。LNG加注机配置质量流量计：罗斯蒙特CMF100、CMF050/E+H83F25、83F08加气枪头：Carter回气枪头：MARCO紧急切断阀：国产管路系统：普通管道/真空绝热管道电控系统：VER3.0版（本公司自主产权）小票打印机：选配（本公司自主产权）金属键盘LNG加气机内部真空模块LNG枪头及质量流量计LNG加注机的枪数LNG加注机分单枪和双枪两种型式一只为加气枪，另一只为回气枪单枪和双枪都只能同时给一辆车进行加注使用单枪还是双枪取决于车载钢瓶的型式双枪加注机可兼容单枪加注机使用双枪时两个流量计计量之差为最终加注量撬装LNG加气站设计-单加气机单加气机加气撬设备图解撬装LNG加气站设计-双加气机双加气机加气撬设备图解2万方每天加气站布局4万方每天加气站布局8万方每天加气站布局第三部分LNG/LCNG加气站介绍LNG/LCNG加注站是利用LNG作为气源的一种多功能加气站，可同时提供LNG和CNG两种车用替代燃料，即除了可以给LNG改装车充装液态LNG，完成对小容积LNG运输设备的充装外，同时还可以对各种CNG改装车充装气态CNG，给大容量的CNG专用运输半挂车充气，兼有CNG加气母站，CNG加气站，LNG加注站的功能。工作时，潜液泵将站内储罐中的LNG增压后通过加液机加入车载储罐中实现LNG的加注。高压柱塞泵将站内储罐中的LNG直接增压到250bar后通过空温式汽化器汽化为CNG，再通过CNG售气机为NGV车辆加气，也可通过加气柱为CNG子站拖车加气。LNG/LCNG加气站配置1、50方立式真空珠光砂绝热LNG专用储罐2台2、LNG低温泵（美国进口ACD泵）含泵池,工艺管线,阀门,仪表柜等1台3、LNG加液机：带有IC卡小票打印和收费系统2台4、低温高压柱塞泵（1500L/min）2台5、空温式汽化器(1500NM3/h)2台6、CNG三线双枪加气机:带有IC卡小票打印和收费系统2台7、CNG地面储气瓶（3.9Nm3水容积)1组8、LNG真空连接管线120米9、CNG高压管线300米10、仪表风空压机1台11、PLC控制系统2套LNG加液站工艺流程•加气站原料为液化天然气（0.3MPa，-146℃LNG），来自LNG工厂，采用40英尺标准集装箱低温槽车运输，正常运行条件下，2天运送一车即可满足100辆以LNG为燃料的公交车日加气量要求。•LNG加气站工艺流程如下：•1．卸车流程：由加气站LNG泵将LNG槽车内LNG转移至加气站LNG储罐，液化天然气槽车——密闭接头——LNG泵——LNG储罐。•2．加气流程：储罐内LNG由LNG泵抽出，通过LNG加气机向汽车加气，•LNG储罐——LNG泵——加气机——汽车加气。•3．调压流程：卸车完毕后，用LNG泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG汽化器调压后进入储罐，当储罐饱和压力达到设定压力时停止汽化。•LNG储罐——LNG泵——LNG汽化器——LNG储罐。储罐低温泵增压器槽车加气机汽车LNG加气站工艺流程示意图L-CNG加气站工艺流程L-CNG加液站工艺主要分为LNG增压和LNG汽化，以及L-CNG存储和加气两个主要流程。LNG增压：采用LNG低温高压柱塞泵直接增压。设备选型：采用两列柱塞式低温高压泵，一开一备，设备成撬。LNG高压空温式汽化器从LNG储罐出来的LNG经过低温高压泵增压到20Mpa后进入到汽化器，汽化器通过对LNG的加温汽化，使低温的LNG汽化成常温的CNG并且储存到现场的CNG存储装置中去。气化器的设计和选型是根据LNG的特性，当地的气候条件和L-CNG站加气负荷计算来确定，确保足够的汽化率保证汽化后的CNG不带入潜热进入CNG储气瓶。三线双枪加气机：通过从CNG储气瓶组取气，给车辆进行加气。LNG产业资源介绍第四部分天然气在常压下-162度时形成液化天然气（LNG）。液化天然气（LNG）是目前全球公认的清洁能源，它具有节能、环保、安全、可靠、经济效益突出等众多优点。国家十五规划政策鼓励液化天然气开发和引进。至2012年在我国沿海城市建立12个LNG进口接收站，总量3500万吨，相当于455亿标方天然气，即二条西气东输管道的总量；内陆已建立20多个天然气及煤层气的液化厂，年液化总量达500万吨，相当于65亿标方天然气，可供20万多辆大型汽车使用。LNG在低温、低压、液态下储存、运输及应用，其密度为气态的620倍左右，压缩天然气的三倍，单次加气可持续行驶400--1800公里，能满足城市公交、城际客车、重型卡车的长途行驶的要求，且环保、安全可靠，因此已逐渐成为我国汽车新能源市场需求的一个主要能源。LNG产业资源介绍LNG物理性质•LNG密度：0.425-0.46KG/L•沸点：-162℃•气化后密度0.6-0.7KG/m3•高热值：41.5-45.3MJ/m3•气液体积比：625︰1•辛烷值：130•储存温度：-160℃～-120℃•操作压力：0～1.0MPa部分沿海城市LNG进口接收站\液化厂LNG计量单位换算表可装LNG体积可装LNG重量气化后NG体积备注1L0.001m30.425KG0.620m3275L车载瓶0.2475m3105KG150m3335L车载瓶0.3015m3128KG180m3375L车载瓶0.3375m3143KG205m3450L车载瓶0.405m3172KG245m343英尺集装箱52m3×90%约20吨约28500m3LNG车用燃料的特点和优势第五部分•1．能量密度大，汽车续驶里程长，同样容积的LNG车用储罐装载的天然气约是CNG储气瓶的3倍。大型LNG货车一次加气可连续行驶800～1000km，非常适合长途运输的需要。•2．运输方便，由于是液态，LNG便于经济可靠地远距离运输，建设LNG汽车加气站不受天然气管网的制约。在陆上，通常用20～50m3（相当于12000～30000Nm3天然气）的汽车槽车像运输汽油、柴油那样将LNG远送到LNG汽车加气站LNG作为车用燃料的特点和优势•3．组分纯，排放性能好，有利于减少污染，保护环境，LNG的组成比CNG更纯净，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。•4．安全性能好，LNG的燃点为650℃，比汽油、柴油、LPG的燃点高，点火能也高于汽柴油、LPG，所以比汽柴油、LPG更难点燃，LNG的爆炸极限为5～15%，且气化后密度很低，只有空气的一半左右，因而稍有泄漏即挥发扩散。LNG存储压力低（0.3-0.7MPa），比CNG更安全。LNG作为车用燃料的特点和优势5、低速大扭矩、经济性好针对重卡载重大、上下坡多的工况（特别是自卸等工程用车），开发了重卡版气体发动机，通过加大低速时的充气效率，提高了低速扭矩；降低了燃料消耗率。采用潍柴、上柴的大功率纯天然气发动机，按照天然气特性标定发动机电控程序，保证了重卡足够的功率和扭矩的需要。6、低温启动性能好:最低启动温度--零下30度。ECU根据水温、空气温度对燃料喷射和点火提前角进行补偿，保证低温启动性能。LNG作为车用燃料的特点和优势LNG经济性•气耗：1升柴油=1—1.1方LNG。根据我公司天然气重型商用半挂车的运营的统计数据显示，天然气重卡燃料消耗约为50立方米/100公里，同等马力、吨位的柴油车的燃料消耗约为50升/100公里。•供气价格计算模式：1立方天然气是0号柴油市场零售价的60%。例如0号柴油的零售价是6.5元/升，则每立方天然气的价格是：6.5x60%=4元/方。使用LNG作燃料比燃油可节约燃料费40%。LNG经济性LNG车辆的百公里燃料消耗费用为：4元/立方米×50立方米＝200元，柴油的价格为6.5元/升，柴油车辆的百公里燃料消耗费用为：6.5元/升×50升＝325元。每百公里节约燃料费用125元。每车按年运行60000～80000km计算时，中型车耗油约13200～17600升，大型车耗油20400～27200升，以当前油价计算，使用LNG时分别可节约燃料费为33000～44000元和51000～68000元，汽车行驶路程越长，则越节约燃料费用。•0#柴油在冬季-10度时会产生结腊无法正常使用，需更换-20#柴油，在-30度时需更换-35#柴油，燃料成本更高。LNG在-30以上时可正常燃烧，在冬季其燃料费用节约50%以上。•LNG汽车改装件投资略高于CNG汽车，若采用国产储罐改装件，中型车投资约为1.3万元，重型车约为2.0万元，则改车投资回收期约为0.5年。根据天然气汽车的特点，使用天然气时还可延长发动机寿命，降低发动机的维修费用50%以上，因此LNG汽车的实际投资回收期比上述投资回收期短30%，一般在投用半年之内即可收回投资。LNG经济性LNG燃料技术的应用第七部分LNG车载燃料系统•LNG车载燃料系统是将LNG储存在车用LNG储罐内，通过汽化装置汽化为0.45Mpa左右的气体供给发动机，其主要构件有LNG储罐、汽化器、减压调压阀、混合器和控制系统等。车用LNG储罐一般采用双层金属真空加多层缠绕绝热技术，国内外都能生产，技术可保证LNG日蒸发率在2%以内（7～14天之内不产生蒸汽损失）。汽化器一般采用发动机冷却水作热源，由控制系统根据发动机状况调节其气化量。•车载供气系统主要包括LNG车用瓶、汽化器、调压阀、缓冲罐等。•车载LNG气瓶内常规饱和气压：0.4-0.7MPa•流程：气瓶阀—限流阀—