压缩天然气和液化天然气的应用

压缩天然气和液化天然气的应用 2.1概述 压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压并以气态储存在容器中。液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)是在常压下将天然气冷却到-162?，天然气变为液态，储存在保温储罐中。CNG和LNG具有易于储存和运输的特点。CNG、LNG均可用作汽车燃料，CNG汽车在我国现已广泛应用。CNG、LNG可用于天然气管道不能到达地区的天然气供应，LNG还可作为城镇天然气供应的应急调峰气源。 2.2 CNG和LNG的基本性质和特点 2.2.1CNG的基本性质和特点 (1)CNG的基本技术指标 CNG是指采用特制的储气钢瓶，将天然气在脱水、脱硫化氢后在加气站通过加压设备施加20~25 MPa的高压，压缩至瓶内贮存。作为汽车燃料的CNG应符合《车用压缩天然气质量》GB18047的要求 表2-1 CNG的技术指标 项 目 技术指标 3高位发热量，MJ/m ,31.4 3总硫(以硫计)，mg/m ?200 3硫化氢，mg/m ?15 二氧化碳yco，, ?3.0 2 氧气yo，, ?0.5 2 在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于水露点，? -13?;当最低气温低于-8?，水露点应比最低气温低5? 注:本标准中气体体积的标准参比条件是101.325 kPa，20? (2)CNG的基本特点 随着我国对环境保护工作的重视和能源结构的调整，CNG 技术得到快速发展及推广应用，并展现出广阔的前景。CNG作为汽车燃料在环保和经济效益方面主要表现在以下几个方面: 1)环境污染少 使用压缩天然气替代汽油作为汽车燃料，可使CO排放量减少97%，CH化合物减 22少72%，NO化合物减少39%，CO减少24%，SO减少90%，噪音减少40%。我国应用压缩天然气技术所产生的经济和环境效益的情况见表2-2。而且压缩天然气不含铅、苯等制癌的有毒物质。特别是随着全球温室效应、酸雨和光化学烟雾危害的加剧，应用CNG 替代石油、煤炭燃料具有越来越重要的意义。 表2-2 压缩天然气技术替代汽油后产生的效益 效益类别 项目 效益值 与燃油比减少量(%) 可替代汽油 12090t - 经济效益 节省燃料费 2214万元~4380万元 30~40 节省维修费 800万元 40 减少CO排放量 124.1t 97 减少NOx排放量 106.25t 39 减少HC排放量 87.97t 72 减少颗粒杂质 1.6t - 环境效益 减少铅化物 1.5t 100 减少CO排放量 6964t 24 2 减少SO排放量 7.245t 90 2 减少噪音 - 40 3注:以上数据是由1000辆公交车计算，年耗气量1572万m。 2)延长汽车使用寿命 汽车发动机以压缩天然气为燃料，发动机运行平稳，噪音低。无重烃，可减少积碳，可降低机械摩擦的耗损，可延长汽车大修理时间20%以上，润滑油更换周期延长到1.5万km。提高了发动机寿命，维修费用降低，比使用常规燃料节约50%左右的维修费用。 3)CNG燃料抗暴性能好 压缩天然气的抗暴性相当于汽油的辛烷值在130左右，而目前使用的汽油辛烷值最高仅在96左右，所以CNG作为汽车燃料不需添加剂。如像铅等抗爆剂。 4)经济效益好 3CNG 技术的应用，大大降低了燃料和机车维护的成本，经济效益可观。1m天然气相当于1.13升汽油，据统计数据，CNG汽车较普通燃油汽车燃料费节约近1/3，维护维修费用下降40%，发动机寿命延长2~3倍，大修间隔里程延长2~2.5万km，可减少50%的机油用量，经济效益非常明显。 5)实用性好 中国石油资源严重不足而天然气资源相对丰富，CNG 技术的应用可在一定程度上弥补石油紧缺的困境。CNG 热值高、挥发性好，冷热起动驾驶性能好，尤其在冬季寒冷地区的起动性能好。 6)安全性好 CNG 的压缩、储运、减压、燃烧过程，都是在密闭状态下进行的，不易发生泄漏然气比空气轻，即使有泄漏，在高压下也会迅速扩散，不易着火。天然气燃点为650~700?，不易发生燃烧。CNG 储气瓶和相关汽车配件的加工、制造、安装有严格的规范和标准，可确保安全。同时压缩天然气是非致癌、无毒、无腐蚀性的。从国内使用十多年压缩天然气的经验来看，天然气汽车比燃油汽车更安全。 2.2.2 LNG的基本性质和特点 (1)LNG的基本性质 天然气在常压下，当冷却至约-162?时，则由气态变成液态，称为液化天然气。天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷纯度更高，不含二氧化碳，硫化物，无色、无味、无毒且无腐蚀性。液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1/600，大大方便存储和运输。液化天然气比水轻，重量仅为同体积水的45%。不同产地的LNG组分不同，但以甲烷为主，表2-3为中原油田生产的LNG组分。 表2-3 中原油田生产的LNG的组成 组分 CH CH CH CO NCH、CH 426382248512 93.63 4.10 1.20 1.00 0.06 0.01 体积分数/, LNG的基本特性有: 1)LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH，还有少量的乙烷CH、丙烷CH42638以及氮N等其他成份组成。 2 32)临界温度为-82.3?，临界压力为45.8kg/cm。 3)沸点为-162.5?，熔点为-182?，着火点为650?。 334)液态密度为0.425T/m，气态密度为0.718kg/Nm。 35)气态热值9100Kcal/m，液态热值12000Kcal/kg。 6)爆炸范围:上限为15%，下限为5%。 37)华白指数(W)44.94MJ/Nm。 8)燃烧势(CP)45.18。 (2)LNG的基本特点 LNG液化天然气目前是全世界增长速度最快的一种优质清洁燃料。它具有储存，运输效率高，杂质含量少，燃烧清洁高效，气价低平稳定、经济效益好等优点。其特点为: 1)液化天然气场站建设不受城市燃气管网的制约;机动灵活，投资少，见效快;是理想的汽车，工业生产、电力和民用燃料。 2)天然气经冷冻液化后其体积缩小600倍，极大的提高了储存运输效率，有利于天然气的推广普及。 33)天然气的气相密度为0.72 kg/ m，比空气要轻，稍有泄露，即可上空挥发，因此使用相对安全。 34)LNG储存效率高，占地少。投资省，10mLNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。 5)LNG作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。燃料费用低。环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%，CO减少90%，SOx、Pb降为零。 6)LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。 7)由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城镇污染。 2.3 CNG和LNG的生产与运输 2.3.1压缩天然气的生产与运输 (1)CNG的生产 1)CNG加气站(gas primary filling station)是由气源管道引入天然气，经净化、计量、压缩并向气瓶组或气瓶车充装压缩天然气的加气站，压缩加气站可兼有向天然气汽车加气功能，也称加气母站。 CNG加气站的设计规模应根据用户的需求量与天然气气源的稳定供气能力确定。气 33瓶车固定车位最大储气容积(m)为固定车位储气的各气瓶车总几何容积(m)与其最 2高储气压力(绝对压力10kpa)乘积之和，并除以压缩因子。气瓶车固定车位最大储气 33容积不应大于30000m，总水容积不大于120m。 2)CNG的质量应符合现行国家标准《车用压缩天然气》GB18047 的规定。进压缩 加气站天然气管道上应设切断阀，当气源为城市高、中压输配管道时，还应在切断阀后设安全阀。气源管线中的天然气水露点、硫化氢、灰尘含量往往达不到要求，所以还需要进行脱硫、脱水、净化天然气气源要求。 3)压缩天然气系统的设计压力应根据各系统的工艺条件确定，且不应小于该系统最高工作压力的1.1倍，一般为15~25MPa。天然气压缩机型号宜选择一致，并应根据进站天然气压力、脱水工艺及设计规模进行选型，并应有备用机组。压缩机排气压力不应大于25.0MPa(表压)。压缩机前总管天然气流速不宜大于15m/s。压缩机进口管道上应设置手动和电动或气动控制阀门。压缩机出口管道上应设置安全阀、止回阀和手动切断阀。 (2)CNG的运输 压缩天然气的运输可采用汽车载运气瓶组或拖挂气瓶车;也可采用船载气瓶组或气瓶车水上运输。天然气加压后通过高压胶管和快装接头向CNG气瓶组(车)充气，CNG气瓶组(车)通过公路或水路运输到达城镇卸气站。瓶组式拖车的瓶组由8只圆桶形钢 33瓶组成，每只钢瓶水容积为2.25m，单车运输气量为4550 m。 CNG作为汽车燃料，既可直接在CNG母站给CNG汽车加气，也可利用专用CNG车载储气瓶组拖车将CNG 运输到各个加气子站。CNG专用拖车的基本结构是在平板拖车上安装高压储气瓶组。储气瓶组有两种类型，一种是由许多类似于氧气瓶的小容积气瓶组合而成，每个气瓶的几何容积为80L;另一种是由容积较大的导管式储气瓶组合而 33成，每个气瓶的几何容积为2m。CNG拖车的装运能力为3000,5000 m，运输成本为 30.15~0.20元/ (100 km?m)。 2.3.2 LNG的生产与运输 (1)LNG气的生产 它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后，采用节流，膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。 天然气的液化技术包括天然气的预处理，天然气的液化及贮存，液化天然气的气化及其冷量的回收以及安全技术等内容。 (2)LNG的运输 用LNG船代替深海和地下长距离管道，可节省大量风险性管道投资，降低运输成本。从输气经济性推算，陆上管道气在3000km左右运距最为经济，超过3500km后，船运液化天然气就占了优势，具有比管道气更好的经济性。 目前，LNG主要有汽车和船舶二种运输方式。公路运输采用的主要设备是低温液化天然气罐车，目前，我国已成功研制了液化天然气低温运输设备。液化天然气储罐有立式和卧式两种结构，主要采用堆积绝热和真空粉末绝热两种绝热方式，储罐容积分别为 33330m、100 m、150 m等。 LNG海上运输稳定有序。液化天然气运输大多为定向造船，包船运输，航线和港口比较固定，并要求较为准确的班期，非性停泊较少，运费收入比较稳定，市场竞争有序。LNG运输船是为载运在大气压下沸点为-163?的大宗LNG货物的专用船舶。这类船目前的标准载货量在13,15万t之间。一般它们的船龄在25,30年。目前从技术上来说，一些发达国家已能设计出16万t，20万t，甚至30万t的LNG船。由于受到港口水深的限制，LNG船的舱容量可能会稳定在十几万t的水平上。随着液化天然气市场需求的进一步扩大，液化天然气船舶运输能力迅速扩大。 2.4 CNG和LNG的应用 2.4.1CNG的应用 我国CNG应用技术已经比较成熟，目前除了应用于城市天然气汽车之外，对城镇的天然气供应也已陆续开始。 (1).车用CNG的发展 三十年代初，富气贫油的意大利首先研制了压缩天然气汽车。经过几十年的发展，全世界已有了130多万辆CNG 汽车，3000 余座CNG 加气站。天然气作为汽车燃料的使用，在中国经历了两个阶段。第一个阶段为六十年代初期，我国开发了第一代天然气汽车，采用橡胶气包固定于车顶，行程只有十几公里，显得笨重而又不美观;八十年代末期，我国研制成功了第二代高压天然气汽车——CNG汽车，并以极大的优势取代了气包天然气;九十年代中期，我国开始进行CNG 汽车的推广工作，自1999年起，我国开始在北京等12 个试点城市开展了“空气净化---清洁汽车行动”，以治理汽车尾气对环境造成的污染，其中发展CNG 汽车是该行动的重点之一。北京更是提出自2004 年起，城市公交车尾气要求达到欧洲?排放标准，到2008 年，北京90%的客车要装配尾气优于欧洲?排放标准的清洁型CNG 发动机。CNG 技术未来在中国将有更广阔的应用前景。 (2)CNG加气站设备及工艺流程 根据站区现场或附近是否有管线天然气，CNG加气站一般可分为3种类型:加气母站、常规加气站和加气子站。压缩天然气加气站主要由6个系统组成:天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、压缩天然气加气系统、控制系统。 1)加气母站工艺流程 天然气加气母站宜选择在来气压力较高的长输管线附近或与城市门站、储配站合建。加气母站内按功能分区布置，由生产区和经营区组成。生产区包括工艺、储气区，设有过滤、稳压、计量、脱水净化，天然气压缩机，CNG储气钢瓶组等;经营区包括加气柱、营业、计算机及控制室、冷却水循环泵、配电间等。输送的高压天然气经过滤分离计量后稳压，再经干燥脱水进入天然气压缩机，加压至25MPa，加压后天然气经程序控制器选择安排，进入低压储气瓶组或给CNG运瓶车的高压储气管束充气。加气母站也可根据需要增设天然气售气机向燃气汽车售气。当高压储气瓶组存气不足时，经程序控制器天然气可经压缩机加压直接供给售气机，经计量向燃气汽车售气。工艺流程示意图如图2-1所示。 长输高压管线 调压计量 干燥脱水 缓冲罐 压缩机 运瓶车高压管束 程序控制器 高中低压瓶组 燃气汽车 售气机 图2-1 CNG汽车加气母站工艺流程示意图 2)加气常规站工艺流程 常规站是建立在市区有天然气管线通过的地方，从天然气管线直接取气，天然气经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机进行压缩，然后进入储气瓶组存储或通过售气机给车辆加气。工艺流程示意图如图2-2所示。 城市管线 调压计量 干燥脱水 缓冲罐 压缩机 运瓶车高压管束 程序控制器 高中低压瓶组 燃气汽车 售气机 图2-2 CNG汽车常规加气站工艺流程示意图 3)加气子站工艺流程 天然气运瓶车携带高压管束至天然气加气子站，高压管束中的高压天然气经程序控制器选择顺序安排，进入子站内高中低压储气瓶组，储气瓶组天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃气汽车计量售气。当高压储气管束存气压力不足时，可通过站内天然气压缩机加压，经程序控制器向站内瓶组供气，或直接供给售气机经计量向燃气汽车售气。工艺流程示意图如图2-3所示。 天然气压缩机 程序控制器 程序控制器 运瓶车高压管束 燃气汽车 售气机 图2-3 CNG汽车加气子站工艺流程示意图 (3)民用CNG的应用 天然气是我国大力发展的城市气源。由于受气源和地理条件的限制，距离气源或输气干线较远而用气量不大的中小城镇，因铺设长输管道投资较大,无法采用管输供气，因此，采用了非管输供气做为过渡气源或永久气源。综合起来，我国采用的非管输供气技术主要有压缩天然气(CNG)供气技术、LPG混空气供气技术及液化天然气(LNG)供气技术 3种。而CNG供气仅经过减压过程，工艺系统简单。在众多暂时不能实现长输管道供气的中小城镇仍然得到广泛的应用，可以在较短时间内实现管道供气。 (4)民用CNG的应用特点 1)民用压缩天然气气源 民用CNG的生产过程是是将低压的天然气压缩成高压(20,25 MPa)，便于运输及储存。生产设备投资较小，运行费用、成本较低。CNG供气的这个特性，使得能够较灵活地在靠近用气城镇的周围选择CNG生产地。民用压缩天然气可以采用汽车载运气瓶组或拖挂气瓶车等方式运输至用气城镇，也可经卸气柱等工艺装置卸入站区的储存装置中。 2)民用CNG储存方式 民用压缩天然气(CNG)在中小城镇供气对象主要为居民及商业用户，而中小城镇的居民及商业用户的用气量一般不太大，为了实现暂时没有长输管道供气的中小城镇的管道气供应，在拥有CNG气源的情况下，一般会在这些中小城镇建设CNG减压供气站，以便于接收及实现城镇的天然气供应。而由CNG生产地运输到站的CNG可储存在汽车载运气瓶组中，也可储存在CNG减压供气站中的储罐中。 3)压缩天然气供气方案的优越性 由于受拖车数量、运输条件、运距、气候等因素限制。决定了CNG系统供气规模不宜过大。现以供气规模为2万户和5万户居民为例，分析CNG供应和长输管道供应两种方式的适用范围。方案一为CNG系统供气方案，包括取气点加压站、钢瓶拖车、城镇卸气站、城镇输配管网。方案二为长输管道方案，包括长输管道、城镇门站、城镇输配管网。两种方案均暂不考虑供应沿线城镇，从而得出不同输送方式与供气规模、运距(以10-500km为限)、投资及成本等因素的相互关系。其中城镇输配管网方案相同，调峰储气设施根据不同方案分别考虑，长输管道输送方案的储存容积根据用户计算月平均日用气量确定，CNG方案储存容积由于目前尚无规范可依，考虑该供气方式的特点，暂按2-3天计算月平均日用气量考虑，对于规模、运距较小的情况可适当减少储存天数。 (5)民用CNG供应系统工艺流程 压缩天然气系统供应城镇方式源自天然气汽车加气的子母站系统。在高中压取气点建立加气母站，将天然气加压至15-25MPa，然后装入高压钢瓶拖车，通过公路运输送至加气子站供汽车加气。由于子母站系统技术成熟、灵活方便，而且投资相对建独立加气站为少，因而提出借鉴于母站系统的运行方式采用CNG供应城镇燃气。 压缩天然气城镇燃气供应系统主要由取气点加压站、CNG钢瓶拖车、城镇卸气站、 城镇输配管网组成，工艺流程框图2-6。 取气点加压站 公路运输 CNG钢瓶计量 调压 净化 压缩 天然气管道 拖车 城镇卸气站 一级 二级 三级 计量 城镇输配管网调压 调压 调压 加臭 一级 二级 三级 换热 换热 换热 图2-6 压缩天然气城镇燃气供应系统流程图 天然气首先经计量、调压后进入净化装置，脱除超标的水、硫化氢、二氧化碳，净化后的天然气经压缩机加压，加压后的天然气压力范围为15~25Mpa，再通过加压站的高压胶管和快装接头向压缩天然气钢瓶拖车充气，当拖车上的钢瓶压力达到设定值后，压缩机自动停机停止充装。压缩天然气钢瓶拖车通过公路运输到达城镇卸气站，通过卸气站的高压胶管和快装接头卸气，压缩天然气首先进人一级换热器加热(防止天然气通过调压器减压时温降过大，影响后续设备及管网的正常运行)，再进入一级调压器减压，之后依次经过二级换热器、二级调压器、三级调压器，将压力调至城镇管网运行压力，经计量、加臭后进入城镇输配管网。 2.4.2LNG的应用 1.车用LNG (1)LNG汽车 天然气作为能源，由于它对大气污染少而被称为清洁燃料，更是汽车的优质代用燃料。近年来，它已被世界许多国家重视和推广。 按照天然气的储存方式不同，天然气汽车大致分为CNGV(压缩天然气汽车)、LNGV(液化天然气汽车)、和ANGV(吸附天然气汽车)。目前我国对天然气汽车的发展也非常重视。ANGV正处在研制阶段。我国 LNGV的应用仍是一项空白。用LNG作为汽车燃料特别值得推广，与CNG相比LNG具有明显的优点，汽车续驶里程长，LNG相对于CNG和LPG具有储存能量大、压力低、噪声低、更清洁等优势，利用LNG冷量取代汽 车空调，不破坏生态，良好的使用性能(抗爆、稳定性强、燃烧热值高、燃点值宽)和相对便宜。俄罗斯在将 LNG用于汽车运输、铁路运输、水上运输和空中运输方面积累了许多经验。LNG汽车供气系统的组成及工作原理如图2-7所示。 1412131 2 3 4 859106711 图2-7 LNG汽车燃料供给系 1.安全阀，2.压力表，3.液位计，4.LNG储罐，5.压力控制器， 6.球阀，7.充液阀，8.电磁阀，9.蒸发嚣及两级减压器， 10.加热水管，11.发动机，l2.混合嚣，13.化油器，14.自增压嚣 LNG储存系统包括储液罐、安全阀、充液阀、自增压器、压力控制阀、液位计和压力表等。LNG储液罐为低温容器，要求具有较高的绝热性能和一定高的耐压强度，以保证LNG的正常储存状态和 LNG的安全使用。根据不同的绝热方式,车用LNG储液罐可分为真空绝热型，真空粉末(或纤维)绝热型和高真空多层绝热型等类型。内胆是由不锈钢制成的液体容器。外壳为普通钢板焊接而成。绝热层的厚度一般为50mm~200mm，其 -2真空<10Pa，或填充一些绝热材料。在绝热层安置气体吸附装置，吸收漏人的微量气体，以保持绝热层真空度长期稳定。同时，为保证储液罐的绝热性热性能，绝热层内的充放液管和放气管部分环绕布热性能，绝热层内的充放液管和放气管部分环绕布置。内胆支撑装置采用绝热良好的材料，如橡胶等。 发动机运行时，LNG储液罐内的天然气液态与气态并存，正常工作压力不低于0.2MPa。当罐内压力低于0.2MPa时，压力控制阀开启，自增压器工作。将一部分气态天然气充人储液罐，而使罐内压力升高到工作压力。可以通过调节压力控制阀来改变自增压器的工作点。发动机处于停机状态时，随热量的不断吸人。LNG会不断气化。当LNG储液罐中的压力高于0.6MPa时，安全阀打开，迅速放出部分气态天然气，保证LNG储液罐不被损坏。另外，在LNG储存系统设有液位计和压力指示装置。 车用液化天然气的储存温度范围为-130?~160?，其储存压力低于0.6MPa。使用时， 从罐内流出的液化天然气经过气化器吸收发动机冷却水或废气热量而气化，并使其温度升高，然后通过两级减压器减压，由管路送到混合器与空气混合进入发动机。LNG的气化需要吸收较多热量。要求气化器具有良好的换热性能，并能供给足够的热量。 (2)LNG汽车加气站设备及工艺流程 液化天然气汽车加气站有两种形式，一种是专为LNG汽车加气的单一站，一种是可对LNG汽车，也可对CNG汽车加气的混合站(L-CNG站)。 液化天然气汽车加气站的主要设备有LNG专用储罐、LNG低温泵、LNG计量装置和控制系统，流程类似于普通的加油站，如图2-8实线部分所示。LNG储罐是一种双层真空绝热容器，国内外均能生产，而且技术成熟、安全可靠，在加气站中储罐一般在地下，低温泵在储罐内，用于将罐内LNG向车用储罐输送，计量装置建在储罐上方的地面，因此整个加气站占地很少，数百平方米即可，在目前的加油站增设这套系统十分容易。 CNG气瓶组 LNG CNG 高压售气机售气机汽化器 充液口 LNGLNG 泵 泵LNG储罐 图2-8 L-CNG汽车加气站流程图 L-CNG汽车加气站是在上述LNG汽车加气站基础上增设一套汽化系统而成(如图2-8虚线部分所示)，主要包括高压低温泵、高压汽化器、CNG储气瓶组和CNG售气机。高压低温泵将储罐内的LNG增压后注入液化器，LNG吸收外界热量而汽化，汽化后的高压气体存于CNG气瓶组内，通过售气机对CNG汽车加气。汽化过程由控制系统自动控制。L-CNG汽车加气站技术在国外尤其是美国、加拿大、法国等是十分成熟的，其工艺原理比较简单，所采用的设备中低温储罐、汽化器、CNG售气机、CNG储气瓶等在国内是定型产品，技术成熟。高压低温泵和计量装置在国内不太成熟，可以从国外进口， 通过消化吸收也可实现国产化。 (3)车用LNG经济可行性 1)LNG价格 LNG是一种清洁燃料，同时也是一种经济燃料。参照日本、韩国的进口LNG到岸 3价，我国东南沿海进口的LNG到岸价为7$/MMbut，相当于2.6元/Nm，终端外销价格 3约3元/Nm;而国内LNG工厂的生产成本根据生产工艺和规模的不同约为0.4~0.6元 333/Nm，原料气价按2.2元/Nm计算时，其出厂价格为2.6~2.8元/Nm，基本与进口LNG价格持平。 根据用户与资源供应地的实际地理位置，LNG的运输距离大体可分为近距离(200km以内)、中远距离(200~500km)、远距离(500~800km)，与此相对应的LNG运到价格 333相应为3.2元/Nm、3.5元/Nm、3.8元/Nm。 2)LNG汽车经济性 3根据天然气燃烧特性和运行试验结果，1Nm天然气的行驶里程等效于1.2升汽油。 3汽油(93#)按7.1元/升计算，天然气零售价分别按4.8、5.0、5.2、5.4元/Nm计算时，使用LNG作燃料比汽油分别便宜32.3%、29.6%、26.8%和23.9%。 3营运性载客汽车平均每行驶15万km，每辆车平均年用气3万m，每年可节省燃料 3费6万元;营运性载货汽车每年平均行驶7.5万km，每辆车平均年用气2.25万m，每年可节省燃料费5万元。 LNG汽车改装需要更换专用LNG发动机和储罐，投资高于CNG汽车，载客汽车改装费约6至8万元，载货车改装费约5至10万元。则载客汽车的投资回收期为1.2至1.7年，载货汽车为1到2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20%。 3)LNG汽车加气站经济性 3LNG汽车加气站规模可大可小，投资额差异大，以一座日售气3万Nm的综合式LNG加气站为例，如全采用国产设备，总投资约900万元，动力不超过10kW，人员不 43超过10人。以年售气900×10Nm计，年总经营利润约900万元，1年可收回投资。 2.民用LNG (1)LNG储气调峰 1)LNG调峰方式 LNG调峰厂的建设对调剂天然气供应能起着巨大的作用，可以解决山东地区天然气的短缺，可以起到季节调峰及供气安全储备的作用，使山东省天然气得到保证。LNG的储备与调峰是对专指防备周期性的天然气短缺或长输供气系统出现故障中断供气而言的，因此有地下气库的长输管线有时也需要这种调峰厂。山东省天然气供应季节峰差大，目前还没有地下地下储气库，因此，在山东省一些重要城市周边要建设LNG调峰厂，解决天然气季节调峰问题和事故储备供气问题。 2)LNG调峰工艺 工艺A:加压气化工艺。先将LNG用泵加压到1.6MPa左右,再通过LNG气化器气化后，出站后进入次高压管网。 工艺B:气化压缩工艺。先将LNG用气化器气化，气化后压力约0.4MPa，再通过天然气压缩机压缩至1. 6MPa左右,出站进入次高压管网。 由于加压液体比加压气体效率高的多，工艺A比工艺B节能效果好，且占地面积小的多，因此LNG调峰工艺流程最好采用加压气化工艺。LNG调峰站加压气化工艺流程见图2-9。 LNG槽车 卸车增压器 EGA加热器 放散管 LNG立式储罐 LNG低温泵 LNG气化器 BOG加热器 调压、计量、加臭装置 自增压器 次高压管网 中压管网 图2-9 LNG调峰站加压气化工艺流程 (2)LNG气化站 1)LNG的储存方式 ?小型瓶组式 供气站内的LNG由小型低温瓶组来供应，小型LNG气瓶在各级储存站进行充装， 充装好的LNG气瓶由运输车运至供气站，各气瓶内的LNG靠自身压力通过专用的低温连接软管导入站内的LNG汇流总管，再进入气化器进行气化。之后，通过调压、加臭过程，将天然气减压至所需要的压力供应用户。 ?固定储罐式 如用户数量多，供气站可以考虑专设LNG 储罐。储罐内的LNG靠自身压力通过超低温管道进入站内的LNG汇流管，再进入气化器进行气化。之后，通过调压、加臭后，将天然气压力调至所需要的压力供应用户或进入天然气储存容器进行备用存储。在供气站实际运行过程中，当储罐内压力较低时，可以开启储罐升压器(小型空浴气化器)为储罐升压。 ?移动储罐式 LNG储罐按照集装箱制造要求改装后，固定于专用的拖车上，储罐在储存站充装LNG后，由拖车运至供气站内，用快接低温波纹软管连接站内管道进行供气，待储罐内LNG用完后，由拖车拖走，重新灌装使用。在供气站实际运行过程中，当储罐内压力较低时，可以开启车载或供气站内专设储罐升压器(小型空浴气化器)为储罐升压。 2)LNG气化工艺流程 卸车过程——液化天然气(LNG)槽车或LNG集装箱车将LNG通过公路运输至气化站后，利用槽车上的升压气化器将LNG卸至站内低温储罐内(设计压力为0.80MPa，卸车时储罐压力为0.4~0.5MPa)，或通过站内设置的卸车增压气化器将LNG集装箱车内的LNG卸至站内低温储罐内。 气化过程——储罐内的LNG利用储罐自增压气化器升压，将罐内LNG压力升至所需的工作压力(0.6MPa)，利用其压力，将液态LNG送至空温式气化器进行气化，当环境温度较低时，气化后的低温天然气(<0?)需再经过水浴式NG加热器将天然气温度升到10?左右，经气化后的天然气进行计量、加臭后出站为用户供气。工艺流程图如图2-10所示。 BOG加热器 LNG槽车 卸车柱 LNG储罐 空温式气化器 水浴式加热器 调压箱 热水炉 循环水 城市中压管网 计量、加臭装置 调压装置 图2-10 LNG气化站工艺流程图 (3)LNG站工艺设备选型 1)选型原则 LNG为低温深冷介质，对站内工艺设备设施的选择应遵循下列原则: ?相关设备设施要具有可靠的耐低温深冷性能。特别是储存设备应至少满足耐低温-162?以下，应达到-196?。 ?储存设备保冷性能要好。若LNG储存设备保冷性能不好，将引起设备内温度升高，压力上升，危险性增大。 ?LNG输送管道、截止阀门、安全阀组等的耐低温性应与LNG储存设施一致。 ?气化设备能力要满足设计要求，气化率要尽量高。 2)工艺设备选型 LNG站的主要设备为低温储罐、LNG泵、LNG气化器、调压、计量、加臭装置和阀门、管道及管件等。 ?液化天然气储罐 液化天然气储罐可分为地下储罐、地上金属储罐和金属/混凝土储罐三类，地上LNG金属储罐又分金属子母式储罐和金属单罐两种。考虑到LNG储罐的制造、运输和国内 33的实际情况，对中小城市一般选择50m和60m的卧式或立式圆筒形低温真空粉末 绝热储罐。 接管形式:考虑工艺、安全等因素，确定所有接管开口均在外罐底部，主要包括:底部进液管、顶部进液管、出液管、气相管、检液管等，接管材质0Crl8Ni9。 安全附件:每台储罐设进口液位计一套及差压变送器、压力变送器、压力表各一套， 以实现对罐内液位、压力的现场指示及远程控制!外罐顶部设安全阀组，下部设夹层抽真空接口及真空度测试口。 ?空温式气化器 气化能力——气化器的气化能力按高峰小时用气量的1.3~1.5倍确定，配置两组，相互切换使用。 主要工艺参数——设计LNG入口温度:-162? 出气化器温度:环境温度减10? 正常操作压力:0.4MPa~0.8MPa 结构型式——立式、长方体;管路为翅片式。 ?BOG加热器 由于站内BOG发生量最大的为回收槽车卸车后的气相天然气，BOG空温式加热器的设计能力按此进行计算，回收槽车卸车后的气相天然气的时间按30min计，以一台 340m的槽车，压力从0.6MPa降至0.3MPa为例，计算出所需BOG空温式气化器的能力 3为240m/h。 ?LNG阀门、管道及管件 应满足输送LNG压力、流量要求，且具备耐低温性能(-196?)低温截止阀、止回阀、安全阀组采用国产的低温焊接阀门，接管要求采用公制，材料采用0Crl8Ni9。紧急切断阀、升压阀和降压阀采用日本进口或德国进口的阀门。 液化天然气输送管道:采用输送流体用热轧不锈钢管材质为0Crl8Ni9(GB/T14976-94)，法兰均采用公制凸面带颈对焊钢制法兰(HG20592-97)，工艺管道管件采用对焊无缝钢管(GB12459-90);密封垫片均采用金属缠绕垫片(0Crl8Ni9);紧固件采用专用级双头螺栓、螺母(1Crl8Ni9)。