LNG论文

摘要天然气作为一种清洁、高效的能源,倍受世界各国的青睐（略）(LNG)为天然气的长距离输送、储存等各方面提供了有利条件.LNG的生产、贸易已经成为影响世界天然气供需格局的一个关键因素.随着世界LNG工业迅速发展,我国LNG产业链的各个环节得到了很大的发展,并在沿海建设LNG接收站,用来接收从国外引进的LNG。从目前情况看，我国LNG还是需要大量进口，需要建设LNG接收站，因此，如何合理规划与建设LNG接收站，协调好建设和运营的关系，使有限的LNG资源用在最需要的地方，是迫切需要考虑的问题。关键词：天然气；LNG接收站；工艺流程SummaryNaturalgasasaclean,efficientenergy,muchoftheworldfavor(slightly)(LNG)haveprovidedfavorableconditionsforlong-distancetransportationofnaturalgasstorageandLNGproduction,tradehasbecomethepatternoftheimpactoftheworld'snaturalgassupplyanddemandakeyfactorinallaspectsoftheLNGindustrychain.WiththerapiddevelopmentoftheworldLNGindustry,alotofdevelopmentandconstructioninthecoastalLNGterminaltoreceiveLNGfromabroad.FromthecurrentsituationofLNGstillneedtoimportlargequantitiesoftheneedtobuildtheLNGterminal,therefore,howrationalplanningandconstructionofLNGterminaltocoordinatetherelationsofgoodconstructionandoperationofLNGresourcesusedintheareasofgreatestneed,urgentneedtoconsider.Keywords:naturalgas;LNGreceivingstation;process第一章ＬＮＧ接收站的工艺系统1.1ＬＮＧ接收站的结构和运行简介ＬＮＧ通常由专用运输船从生产地输出终端运到目的地接收站，经再气化后外输至用户。目前，已形成了包括ＬＮＧ生产、储存、运输、接收、再气化及冷量利用等完整的产、运、销ＬＮＧ工业体系。ＬＮＧ接收站一般由接收港和站场两部分组成，其工艺方案可分为直接输出式和再冷凝式两种，主要区别在于根据终端用户压力要求不同，在流程中是否设有再冷凝器等设备。ＬＮＧ接收站一般由ＬＮＧ卸船、储存、再气化／外输、蒸发气处理、防真空补气和火炬／放空６部分工艺系统（有的终端还有冷量利用系统）组成。为了能够平稳、安全的运转，必须要有高度可靠的控制系统。ＬＮＧ卸船系统ＬＮＧ运输船靠泊码头后，经码头上卸料臂将船上ＬＮＧ输出管线与岸上卸船管线连接起来，由船上储罐内的输送泵（潜液泵）将ＬＮＧ输送到终端的储罐内。1.2ＬＮＧ接收站的管线和储罐卸船管线上配有取样器，在每次卸船前取样并分析ＬＮＧ的组成、密度及热值。ＬＮＧ储存系统ＬＮＧ低温储罐采用绝热保冷设计。由于有外界热量或其它能量导人，例如储罐绝热层、附属管件等的漏热、储罐内压力变化及输送泵的散热等，故会引起储罐内少量ＬＮＧ蒸发。为了最大程度减少卸船时的蒸发气量，应尽量提高此时储罐内的压力。一般说来，接收站至少应有２个等容积的储罐。一般都在１０万方以上，直径达７０多米。ＬＮＧ再气化／外输系统储罐内ＬＮＧ经罐内输送泵加压至１兆帕后进入再冷凝器，使来自储罐顶部的蒸发气液化。从再冷凝器中流出的ＬＮＧ可根据不同用户要求，分别加压至不同压力。一般情况是一部分ＬＮＧ经低压外输泵加压至４．Ｏ兆帕后，进入低压水淋蒸发器中蒸发。水淋蒸发器在基本负荷下运行时，浸没燃烧式蒸发器作为备用设备，在水淋蒸发器维修时运行或在需要增加气量调峰时并联运行；另一部分ＬＮＧ经高压外输泵加压至７兆帕后，进入高压水淋蒸发器蒸发，以供远距离用户使用。高压水淋蒸发器也配有浸没燃烧式蒸发器备用。再气化后的高、低压天然气（外输气）经计量设施分别计量后输往用户。1.3ＬＮＧ接收站的蒸发气处理系统和储罐防真空补气系统蒸发气处理系统储罐顶部的蒸发气先通过压缩机加压到１兆帕左右，然后与ＬＮＧ低压泵送来的压力为１兆帕的过冷液体换热，冷凝成ＬＮＧ。此系统应保证ＬＮＧ储罐在一定压力范围内正常工作。储罐的压力取决于罐内气相（蒸发气）的压力。储罐中设置压力开关，并分别设定几个等级的超压值及欠压值，当压力超过或低于各级设定值时，蒸发气处理系统按照压力开关进行相应动作，以控制储罐气相压力储罐防真空补气系统为防止ＬＮＧ储罐在运行中产生真空，在流程中配有防真空补气系统。补气的气源通常为蒸发器出口管汇引出的天然气。有些储罐也采取安全阀直接连接通大气的做法，当储罐产生真空时，大气可直接由阀进入罐内补气。火炬／放空系统当ＬＮＧ储罐内气相空间超压，蒸发气压缩机不能控制且压力超过泄放阀设定值时，罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火炬中烧掉。当发生诸如翻滚现象等事故时，大量气体不能及时烧掉，则必须采取放空措施排泄。图1.LNG工艺流程图2.1当前LNG接收站建设与运营现状据有关资料，到2009年底，我国已建成广东深圳、福建莆田、上海3座LNG接收站，形成860×104t的LNG(约合天然气115×lO8m。)的年进口处理能力，2009年共进口天然气76×lO8m。，占我国全年天然气消费量的9.7％。同时目前在建或已经国家批准建设的LNG接收站项目还有浙江宁波、江苏如东、河北唐山、海南、广东珠海、山东青岛等6个，预计到2015年这些项目的一期工程全部建成后将新增LNG年进口处理能力1750×104t(约合天然气233×108m。)。此外各地有建设欲望但尚未获得批准的项目还有不少。这些LNG项目尽管都是由国内三大石油天然气公司为主建设的(己建成投产的三个站均为中海油运营)，但在项目立项时都以满足地区使用为原则，各地从地区利益出发申报和审批项目，造成资源不合理利用。目前国内的LNG接收站建设，基本以满足建站地区使用为原则，由于城市燃气发展有一个较长的过程，而LNG的供应量不可能缓慢增长，为达到平衡，通常会在LNG接收站建设的同时建设配套的天然气发电厂，把LNG接收站投产初期供城市燃气以外“多余”的天然气通过发电来消耗。这种做法在投产之初确实保证了LNG的充分利用，但用不了多久，随着城市用气的迅速增长，在保民生的前提下，发电用气马上就会出现供应不足。所以LNG接收站建设要考虑季调峰工艺，对于LNG接收站的工艺指标要进行合理的控制，在LNG接收站里要严格遵守工艺流程（图1），工艺流程是LNG接收站安全运行的核心，为季调峰工艺的运行提供了基础保证。2.2LNG接收站的季调峰工艺在对城市及电厂供气系统中，LNG的下游用户主要为LNG调峰电厂和城市用户。调峰电厂昼夜用气变化较大，但总的来说小时用气量变化不大，而城市用户小时用气量变化较大。因此总用气量每时都在发生变化，而气源供气不可能完全按照用户用气量的变化而随时间变化。为了保证按用户需求不间断地供气，必须解决供气与城市及电厂用气的平衡问题。对于城市燃气的小时及日不均匀变化，可以通过省管网及城市卫星站，LPG调峰站等多种手段来解决，但是对于占用气绝大部分比例的电厂来说，电厂小时，日调峰只能用大型储气库调峰来解决。由于每日用气差异的累积，在一年里累积的月不均匀性表现出在几个月里是用气的高峰期，在其他几个月里是用气的低谷期，常规下这种季节的峰谷是靠大型储气库(如地下储气库)来调节的。这种调峰方式常用于本国天然气资源相对丰富并以陆上管网(道)供气为主的地区或国家，例如北美、欧洲、前苏联等。地下储气库是天然气长输管线供气系统中不可缺少的部分，对解决季节用气高峰或供气系统发生事故时保证连续供气有着重要作用。地下储气库的类型主要有：含水层地下储气库，盐穴地下储气库，枯竭油、气田地下储气库。经济分析资料表明，几种储存方式中，建设地下储气库最经济、成本最低，可以用较少的投资来改善对用户的供气需要。针对国内现在引进的几个LNG项目，采用地下储气库的方式由于受到地理条件的限制，在近期实现可能性比较渺茫，季节性调峰的任务就落在了LNG接收站的储罐上。由于LNG产业链的特殊性，要考虑LNG运输以及接收站的接卸能力，LNG接收站罐容就成为设计中最关键的参数之一。LNG接收站扮演着地下储气库的角色，从经济合理的角度考虑，承担季调峰任务是最为经济的。LNG罐容常规计算方法LNG接收站罐容的计算公式，有几种型式，其中下面一种最为常见，Vs=[Vt+(n×Q)-(t×q)]/k其中：Vs——所需的最小罐容Vt——从LNG船所卸的最大容量(165000m3)n——最大不可作业天数(一般按5天计算)Q——接收站LNG最大输出量(包括干线的输出和槽车)t——卸船时间(一般可按14个小时)q——接收站LNG的最小输出量k——罐容的安全系数由公式可以看出，此计算结果保证了接卸LNG船时所需的最大罐容，罐容的计算中与市场的用气曲线及市场的总用气量没有任何关联，没有考虑市场用气的调峰，所谓的最大和最小输出量是基荷型接收站的最大、最小流量，其计算结果并不适用于LNG接收站调峰的设计。这种计算适用于欧洲LNG接收站的设计模式，即市场用气的调峰是用地下储气库来满足的，LNG接收站并不承担季调峰的任务，LNG接收站的输出是比较均匀一致的，不存在调峰的问题。2.3统筹LNG接收站建设和运营的措施统筹LNG接收站的建设和运营是一项综合工程，涉及多方面的利益，需要政府有关部门综合采取行政和经济方面的措施。①国家能源主管部门要对LNG接收站的建设进行统筹规划，并且这种规划不能受投资方和地方政府的影响。规划应充分考虑各地经济发展状况，现有能源结构和供给与需求状况，确保各地能源的稳定和持续发展。②合理定位LNG接收站的功能。多数LNG接收站是为了解决城市用气而建设的，LNG接收站规模大，建成投产后初期供气量就非常大，城市燃气在起步阶段根本就无法消化，即使正常供气后，由于季节性用气不均匀，在城市用气低谷阶段仍有一部分天然气需要消化，对此，LNG接收站项目一般都采用建设燃气电厂的办法解决。但在实际运行中，往往电厂用的是低价气，而城市则用高价气，电厂发电后送到城市，再转化为城市供热等能源，降低了天然气的热效率，在经济上也让使用者付出更高的代价。③要合理建设配套电厂。燃气电，一包括以燃气为能源长期发电的电厂和燃气调峰电厂，燃气调峰电厂又有两种，一种是以满足用电高峰为主而建设的燃气调峰电厂，另一种是在城市燃气用气低谷季节在消耗过剩燃气的同时补充用电高峰的燃气调峰电厂。建什么样的燃气电厂要根据LNG接收站的功能定位来确定，如果是以供应城市燃气为主的接收站，可以建设利用用气低谷时的过剩燃气发电补充用电高峰的调峰电厂，这样对城市燃气就不会有影响。作为电厂燃料，LNG的成本相对较高，在有其它选择的情况下，不宜选择资源紧张又成本高企的LNG作为发电燃料。④合理制定LNG销售价格，对于天然气利用效率较高的项目给予供气价格优惠。如对天然气发电厂，当其发电用于城市供热时，效率低于城市分布式能源对天然气的直接利用，在这种情况下，对这一部分发电用气应适当提高价格，而对城市分布式能源用气的价格应给予一定的优惠，而不能一味的给予发电优惠价格。⑤要充分发挥LNG在储存和运输方面的优势，合理调配资源。只要价格机制合理，在LNG接收站投运初期，可以将大量多余的LNG调配到城市LNG卫星站；对于福建LNG接收站这种情况，可以利用用气高峰季节差，与其它LNG接收站互为调剂。为了能高效调配LNG资源，还应当着力发展近海LNG运输业。⑨要合理规划LNG接收站建设的进度，根据配套