1、液化天然气LNG讲座,中国石油和化学工业协会 培训中心,液化天然气LNG讲座目录,第一章 天然气基础知识及LNG市场 1.1 天然气来源及理化特性 1.2 天然气作为燃料的主要用途 1.3 浅谈压缩天然气CNG 1.4 世界LNG市场现状和发展 1.5 中国LNG应用现状及前景展望第二章 LNG特性与应用 2.1 LNG基础知识和基本参数 2.2 LNG的应用优势 2.3 LNG的主要用途 2.4 建设LNG生产、储存、释放等应急调峰的必要性 2.5 LNG汽车产业发展趋势及加气站工艺,中国石油和化学工业协会培训中心,液化天然气LNG讲座目录,第三章 LNG运输、储存及安全管理 3.1 LNG
2、储罐类型 3.2 LNG储罐绝热结构、绝热材料 3.3 LNG车辆与船舶运输 3.4 LNG储存中的安全与风险 3.5 LNG站的设备安全管理与事故应急管理 3.6 LNG站的事故状态的应对措施 3.7 LNG站应急预案编制与演练 3.8 LNG站工艺操作规程及安全管理规定,中国石油和化学工业协会培训中心,第四章 LNG生产、接收站及气化工艺 4.1 LNG净化与生产 4.2 LNG终端站（接收站） 4.3 LNG气化供应第五章 LNG泄漏后的安全 5.1 LNG泄漏后的扩散模式 5.2 天然气燃烧与爆炸机理 5.3天然气燃烧与爆炸预防与减灾 5.4燃烧、爆炸及中毒人员的现场处置 5.5天然气
3、（LNG）泄漏探测与报警,液化天然气LNG讲座目录,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.1天然气来源及理化特性 1.1.1天然气定义及组成天然气直接来自于矿藏中，是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合物。它主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷（CH4）占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮、水气以及微量的惰性气体，如氦和氩等。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.1.2天然气来源 1
4、.1.2.1有机物成因气生物成因气在甲烷菌（厌氧菌）的作用下，合适的地化环境下的丰富的有机物被分解、还原形成大量甲烷气。沼气为典型的生物成因气。油型气 包括石油伴生气、凝析气和裂解气。煤型气 是指煤系有机质（包括煤层和煤系地层中的分散有机质）热演化生成的天然气。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.1.2.2无机物成因气宇宙空间中分布有甲烷气体。如土卫六“泰坦”表面温度低达零下183，所以甲烷在那里便成了液体，成就汪洋一片。地球原始大气中甲烷：吸收于地幔岩浆中的甲烷物质，沿深断裂、火山活动等排出。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LN
5、G市场,1.1.3天然气理化特性（1）天然气主要成分、分子式、分子量天然气主要成分是甲烷，分子式是CH4，分子量是16（2）西气东输天然气密度及相对密度气体的密度指每立方米气体所含的质量。相对密度指其它气体密度与空气密度的比值，也称之为比重，没有量纲。 天然气密度是0.710.76公斤/立方米，相对密度是0.550.588。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,（3）甲烷的临界温度和临界压力使物质由气相变为液相的最高温度叫临界温度。每种物质都有一个特定的温度，在这个温度以上，无论怎样增大压强，气态物质不会液化，这个温度就是临界温度。甲烷的临界温度是191K（-8
6、2）；物质处于临界状态时的压力（压强）为临界压力，4.64MPa。（4）爆炸范围：515%（与空气混合）；（5）甲烷点火温度：540；,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,（6）天然气的高热值、低热值燃烧一定体积或质量的燃气所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气热值。以甲烷为例，燃烧后烟气中的水以液态形式排出，称为甲烷高热值（高发热量），表达为39.8.MJ/ Nm3；烟气中的水以水蒸汽形式排出，称为甲烷低热值（低发热量），表达为35.9MJ/ Nm3。高、低热值的数值差为燃烧后烟气中水的汽化潜热。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及L
7、NG市场,（7）甲烷的沸点、熔点与闪点沸点为液体开始沸腾时的温度，甲烷沸点是-161.5熔点为在一定压力下纯物质的固态和液态呈平衡时的温度。对LNG来说液态变为固态的温度。甲烷熔点-182；闪点指可燃液体挥发出来的蒸气与空气形成混合物、遇火源能够发生闪燃的最低温度。甲烷的闪点-188。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,（8）甲烷在水中的溶解度：甲烷非常难以解于水，常温常压下（103.36KPa、20时）溶解度约为0.00228%。即一吨水中可以溶解甲烷约为0.0228公斤。故， 天然气泄漏时，以水吸收或稀释是不科学的 。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一
8、章 天然气基础知识及LNG市场,1.1.4天然气质量（二类标准）高位发热量：大于31.4mJ/m3 (或7500kcal/m3）；总硫: 不大于200mg/m3，包括硫醇、硫氧化碳、硫醚、二硫化碳等；硫化氢：不大于20mg/m3，车用标准不大于15mg/m3；二氧化碳：不大于3.0%；氧含量：不大于0.5%（车用标准）；水露点：应比最低环境温度低5 ,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.2天然气的主要用途以及应用优势 1.2.1天然气作为一种清洁能源主要用途：（1）天然气发电具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径。（2）天然气化工工业天然
9、气是制造氮肥的最佳原料，有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,（3）城市燃气事业随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。（4）压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）汽车以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.2.2与其它能源比较的优势：（1）民用燃料：天然气价格低廉、热值高、安全性能、环境性能好，是民用燃气的首选燃
10、料。（2）工业燃料：以天然气代替煤，用于工厂采暖，生产锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉。（3）工艺生产：如烤漆生产线，烟叶烘干、沥青加热保温等。（4）工业切割：取代乙炔、丙烷、丙烯，成为安全廉价的金属切割用燃气。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.3 浅谈压缩天然气CNG压缩天然气（简称CNG）是指天然气加压并以气态储存在容器中，主要成分为甲烷（CH4）。使天然气压力由常压提升至100250公斤/平方厘米（1025MPa）以便储存和运输。1.3.1 CNG生产天然气经过脱水、过虑、除尘、脱硫，再经压缩机加压成20MPa以下的气体形成CNG。,中国石油和化学工业协
11、会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.3.2 CNG加气站CNG加气母站： 可为车载大型储气瓶充装压缩天然气（CNG）的压缩天然气加气站。CNG加气子站：用车载储气瓶运进压缩天然气（CNG），为CNG 汽车充装压缩天然气的加气站。CNG固定加气站（标准站）：由管道输入天然气，在站内增压后直接或存入固定储气瓶组（井），为CNG汽车充装压缩天然气（CNG）的加气站。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.3.3 CNG汽车CNG是一种最理想的车用替代能源，其应用技术经数十年发展已日趋成熟。它具有成本低，效益高，无污染，使用安全便捷等特点，正日益显示出
12、强大的发展潜力。CNG汽车是指以压缩天然气替代常规汽油或柴油作为汽车燃料的汽车。加充一次天然气可行驶200公里左右，特别适合公共汽车、市内出租车、往返里程不超过200公里的中巴车以及单位其它车辆。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,CNG汽车工作原理是：由甲烷构成的天然气在20MPa左右的压力下储存在车内类似于油箱的气瓶内，用作汽车燃料。而汽车钢瓶高压气再经过减压装置减压后经燃气混合器向发动机供气。,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1.3.4 CNG其它应用CNG还可充当城市燃气的机动和补充应急气源，可以充当规模较小的城镇和
13、小区的过渡气源。,中国石油和化学工业协会培训中心,1.4 世界LNG市场现状和发展 1.4.1 世界LNG工业的发展历史1910年人类开始工业规模的天然气液化研究和开发工作。1914年，戈弗雷.卡波特获得美国第一个液化天然气处理和运输的专利。1917年，世界第一个液化天然气工厂在美国西弗吉尼亚建立。100年来，LNG经历了认识、应用、失败、再认识、大规模应用的坎坷过程，目前已形成了相当成熟的技术、管理体系。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,1.4.2 世界LNG贸易现状出口LNG国家主要有印尼、阿尔及利亚、大马等，14个国家或地区进口LNG，年贸易量1.32
14、亿吨。LNG生产量的52%来自亚太地区，23%来自非洲，22%来自中东，3%来自美国。进口LNG，亚洲LNG进口总量达到世界贸易量的73%，欧洲为22%，北美为5%。2012年全球LNG贸易量2.392亿吨，日本是全球头号LNG进口国，消费量增加到8800万吨，中国进口LNG共1450万吨，消费量在全球LNG消费量的市场份额均增加到6.06%。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,1.4.3 世界LNG贸易展望与十年前相比，世界LNG贸易量增长了一倍，出现强劲的增长势头，一个世界性的LNG热潮已经来临。随着世界低温冷冻技术的不断成熟和低温设备安全管理工作的不断完
15、善，LNG的工业应用得到了广泛的发展。越来越多的国家选择了LNG来调整能源结构和改善人类生存的环境空间。世界LNG价格的变化从1986 年以后趋向平稳和便宜，刺激了世界LNG的消费量的迅速增长，每年全世界范围内在建的大型LNG接收站项目超过10个，拟建项目更多。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,1.5 中国LNG应用现状及前景展望 1.5.1中国天然气利用和发展历史天工开物记载，位于四川邛崃境内火井镇的古火井是世界上最早发现天然气的地方，早在公元前三世纪就有天然气熬盐的纪录。进入21世纪后，我国天然气消费量以年均16以上的速度增长，2008年天然气消费量是2
16、000年的三倍多，与当年国内产量相比，供应缺口近50亿立方米。2009年国内天然气产量829.9亿立方米，需求增至一千亿立方米以上，供需缺口远远超过了预计的110亿立方米。2012年，全年国内天然气产量1077亿立方米，同比增长6.5%；表观消费量1471亿立方米，增长13.0%。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,1.5.2 中国LNG进口量2012年我国天然气进口总量（含液化天然气）425亿立方米，增长31.1%；管道天然气进口量（气态天然气）314.5亿立方米， LNG进口量达1450万吨，其中中海油进口量为1079万吨，占全国总进口量的74%。目前中海
17、油签订的国际LNG长期合同达2160万吨/年，已在广东、福建、上海和浙江建成并投产4个LNG接收站，每年总接收能力超过1800万吨。目前正在建设的珠海、天津、海南、深圳等LNG接收站也将于今明两年相继投产。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,1.5.3 LNG应用预测 1.5.3.1 建设大型LNG接收站沿海大规模建设大型LNG接收站，将促使我国LNG应用技术进一步发展和完善。1.5.3.2 城市调峰城市调峰和供气管网缺乏地区是LNG技术应用的重要方面。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,1
18、.5.3.3 汽车和内河航运是LNG技术应用的市场（1）在非管网覆盖区，以及沿海和江河地区，LNG将成为主流趋势； （2）城际长途交通将大力发展LNG汽车；（3）连网的高速公路将是LNG加气站发展的首选；（4）内河航运是LNG发展潜力非常大的市场，包括LNG运输和LNG作为船用燃料。,中国石油和化学工业协会培训中心,1.5.4 中国天然气供应安全问题探讨 1.5.4.1 天然气供应面临的危机：（1）城市供气环节：调峰能力差，供需缺口逐年增大，断供之忧年复一年。（2）我国的天然气储量并不丰富，人均拥有天然气资源量仅为世界平均值的6%，中国天然气对外依存度将达50。（3）储采比低，可持续发展堪忧人
19、均天然气资源量远远低于世界平均水平，2007年中国的天然气储采比为27.2比1，远远低于60.3比1的世界平均值。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,（4）在管输气源补充上，国家修建地下储气库的规划严重滞后。目前，虽然国内已建成大港、金坛等六座枯竭油气藏地下储气库，但用于调峰的工作气量不到30亿立方米，占天然气总消费量的3.5（全球平均水平为15-20），远远不能满足市场需求。（5）能源通道受美国全方位遏制一是在军事上和政治上，战略围堵、威胁我国外贸能源通道。二是借助“石油美元”地位及定价权，操控国际油气价格。,中国石油和化
20、学工业协会培训中心,（6）中国天然气业政策性安全隐患一是等热值比价低，尤其是油气比价偏低，实则好货贱卖。中国的能源特色在煤，解决中国能源问题的关键是“如何清洁高效利用好煤”，而不是工业燃料“煤改气”。二是国内外比价低，不仅大大低于欧美发达国家，还低于许多发展中国家；三是长期实行低税率和低价政策将会危及天然气供应安全。低税率和低价政策推动发达的西方国家对我国天然气资源的掠夺性开发。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,1.5.4.2 我国天然气未来供应的美好前景央视2013年8月17日报道：我国“可燃冰”的资源储量为800亿吨油当量，接近于我国常规石油资源量，约是
21、我国常规天然气资源量的两倍，可供我国使用90年。目前研究结果表明，天然气水合物分布广泛，资源量巨大，是煤炭、石油、天然气全球资源总量的两倍。天然气水合物又称“可燃冰”，外貌极像冰雪或固体酒精，遇火即可燃烧，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源，被誉为21世纪最有希望的战略资源。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,第一章 天然气基础知识及LNG市场,可燃冰是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质。1立方米的可燃冰可在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水。分子结构就像一个一个由若干水分子组成
22、的笼子。现已证实分子结构式为CH48H2O。,中国石油和化学工业协会培训中心,形成可燃冰基本条件：低温度、高压力和原材料。可燃冰在010时生成，超过20便会分解，海底温度一般保持在24左右；可燃冰在0时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解；海底丰富的有机物沉淀，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。,第一章 天然气基础知识及LNG市场,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.1 LNG基础知识和基本参数液化天然气(简称LNG)，是指
23、气态天然气经过净化（脱水、脱多烃、脱酸性气体）后压缩、冷却到-162，由气体转变为液体，便于储存或用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。由于天然气经过净化、冷却、分离等工艺，液化天然气中的甲烷含量大大高于管道天然气。主要成分是甲烷（含量大于75%），无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/6251/600。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,液体密度：420470kg/m3(水1000kg/m3)，最高可达520 kg/m3；气体密度：0.7174kg/m3（1atm，0）；辛烷值：130（研究法），异辛烷的辛烷值为100；汽化潜热：510KJ/k
24、g，携带有大约836KJkg的冷量；,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,气液体积比：625：1（-162）；爆炸极限：515%（1atm，0）；沸点：-166-157（常压沸点：-162）；点火温度：540；,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用 各地LNG特性参数,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.2 LNG的应用优势 LNG作为天然气的主要利用方式，其优越的物化特性让它在同类产品中的优势越来越明显。主要优点：（1）LNG体积约为同量气态天然气体积的1/6251/600，便于汽车、火车、轮船运输。（2）LNG储存效率高、
25、占地少、投资省。100m3LNG储存量就可供1万户居民一星期的生活用气。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（3）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。与CNG汽车相比续航里程长，就能行驶500公里以上，完全解决了CNG燃料汽车行驶里程短的缺点。 （4）LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。（5）安全性高，由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（6）由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成
26、二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。（7）LNG作为城市燃气的机动和补充应急气源，安全性、经济性和可靠性均优于CNG。（8）LNG储存非常安全，全球大型LNG工程已经运行至今30多年，未发生过恶性事故。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.3 LNG的主要用途（1）用作汽车加气的燃料和内河航运的船舶燃料采用LNG作为汽车发动机燃料，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，与压缩天然气（CNG）比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG汽车燃料成本要低20%，重量要轻2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低2/3。将
27、天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法。许多国家正逐步使用LNG作为内河船舶燃料。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（2）LNG的冷能利用液化分离空气（液氧、液氮）；冷冻仓库、液化碳酸、干冰、空调等；间接利用有冷冻食品、低温粉碎废弃物处理；深冷用于低温研磨橡胶，中冷用于制冰、建滑冰场，浅冷用于冷冻库建设；LNG直接利用有冷能发电（朗肯循环方式和天然气直接膨胀方式）。采用热电冷三联供，可以提高天然气的利用率达到6080%。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（3）用于城市天然气供应我国已在沿海城市建设了大量LNG接收站，
28、用作大中城市管道供气的主要气源，同时用作城市管网供气的调峰气源。（4）用作LNG小区气化的气源据不完全统计，我国目前100多座LNG卫星站投入运行，更多的正在规划、筹建中。（5）天然气战略储备是安全供气的需要建设天然气战略储备是城市安全供气的重要措施。储备量也要相应增加，LNG储备方式成为首选。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.4 应急气源及冬夏季供气不平衡的LNG调峰2.4.1 建立LNG应急气源及冬夏季调峰气源的模式：模式一：建设LNG储存、释放等应急调峰气源设施；模式二：建设LNG生产、储存、释放、外销等应急调峰气源设施；第二种模式，投资较大，设备运行及生产
29、管理复杂，但经济效益高，市场风险小，所以值得在下游城市天然气公司推广。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.4.2 建设LNG生产、储存、释放等应急调峰项目的必要性（1）调节冬夏季供应的高峰与低谷，解决照付不议合同的矛盾西气东输项目中执行的照付不议合同内的交付容量系数平缓，天然气供需过程中存在夏季多余、冬季不足的矛盾，因此采用液化装置对富余天然气进行液化，则可以部分解决夏天用量处于低谷，而冬季则存在供应不足的供需矛盾。夏季将富裕的天然气液化储存或外销，冬季将LNG气化补充管网供应进行有效调峰。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（2）安全供气需
30、要多气源保障。为确保城市供气的安全可靠，必须建立完善的天然气多气源供气体系。“西气东输”和“川气东送”等输气干线均为单线路供应，如遇较大故障或事故，将对城市的稳定供气和供气的安全性带来极大的影响。成熟的天然气市场至少有三种气源，引入LNG作为第三气源，不仅可解决日益增长的天然气需求，必要时也可作为本地区事故情况下的应急气源。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（3）解决LNG来源问题由于LNG下游市场的高速开拓发展，LNG供应市场已经形成健康合理的机制，大部分液化工厂的生产供应能力经常处于饱和状态，未来国内LNG来源紧缺的状况短期很难得到缓解。建设一套LNG液化装置自己
31、生产LNG作应急调峰用气，从根本上解决LNG外购困难的问题。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（4）提高经济效益，降低应急调峰成本由于目前LNG的买入价格较高，使用LNG进行调峰是不经济的，建设LNG液化系统，不仅可以解决自用的LNG的需要，同时LNG可以在夏季生产期内外供，以获得相应的经济效益，弥补用LNG调峰所造成的经济损失。（5）充分利用上游来的天然气压力上游天然气公司供给下游城市燃气公司门站的天然气进口压力一般可达到4.0兆帕，建设一套采用膨胀机制冷的LNG液化装置可充分利用气体压能，大大减少运营成本。,中国石油和化学工业协会培训中心,（6）拓展市场，为LNG
32、加气站建设提供气源保障目前各省级政府都在进行LNG加气站布点规划及建设，未来LNG需求量将会很大。将一定量的天然气液化后外销，可以扩展市场，还可以提高LNG生产、储存设备利用率。（7）天然气战略储备是安全供气的需要建设天然气战略储备是城市安全供气的重要措施。LNG储备可以充分利用国际资源，缓解石油进口压力，实现能源供应来源多样化，在国际上是普遍认同的发展模式，也完全适合中国的实际情况。,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.5 LNG汽车产业发展趋势及加气站工艺目前我国对天然气汽车的发展也非常重视，至今，全国已改装各种CNG汽车近百万多辆，建设
33、加气站数千座。2013年，我国LNG加气站的发展速度均保持在14%以上。目前，中国已投建LNG加气站数量有望达到近1700座。从地区上看，新疆、河北及广东位列已投LNG加气站省份排名的前三。LNG加气分为两种形式：标准LNG加气站和撬装LNG加气站。按照天然气储存和携带方式分类：压缩天然气汽车 、液化天然气汽车、吸附天然气汽车。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,天然气汽车分类,中国石油和化学工业协会培训中心,2.5.1 液化天然气（LNG）汽车2.5.1.1LNG汽车的特点及发展LNG汽车是以低温液态天然气为燃料的新一代天然气汽车，相对汽车使用柴油、汽油具有显著的经济
34、效益。LNG汽车不但适用于城市公交车，也适用于出租车和大型货运车辆，尤其是长途运输车辆。,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,LNG相对于CNG和LPG具有储存能量大，小型汽车续航里程长，可达400km以上，具有压力低、噪声低、更清洁等优势，夏季可利用LNG冷量取代汽车空调，发动机具有良好的使用性能和每公里燃料费用相对便宜。LNG汽车和加气站技术的关键在于LNG的储存和运输，因为-162的温度对LNG设备有一些特殊要求，因此其技术难度远大于CNG和LPG。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,LNG燃气发动机的技术发展历程已
35、跨过一、二、三代，正在第四代运行，并将发展到更为优良的第五代技术。LNG供气系统第三代方案主要优势体现在更高的安全性和燃料经济性。新技术确保发动机在本身不产生颗粒物排放的先天优势，动力相当的情况下，大幅度降低了碳、氢化合物，氮、氧化物的排放。,中国石油和化学工业协会培训中心,2.5.1.2 LNG汽车供气系统及构成LNG汽车供气系统由储液罐、安全阀、电磁阀、气化器、充液阀、自增压器、压力控制阀、液位计和压力表等组成。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。,第二章 LNG特性与
36、应用,中国石油和化学工业协会培训中心,LNG汽车供气系统工作原理如图:,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,2.5.1.3 LNG汽车运行方式 车用液化天然气储存温度范围为-130-162，其储存压力低于0.6MPa。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。当罐内压力低于0.2MPa时，压力控制阀开启，自增压器工作， 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LNC储液罐不
37、被损坏，,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.5.2.1 LNG公交汽车,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用 2.5.2.2 LNG公交汽车效益分析,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,国内改装一套小型车燃气系统的费用约为人民币0.81.0万元，中型车约为1.31.5万元，重型车为2.02.2万元，比国外节省1/32/3具有高度的现实使用性，常规情况下，投资回收期约为半年。根据气体燃料燃烧的优势，使用天然气可延长发动机使用寿命，降低发动机的维修费用50%以上，进一步缩短了改装投资回收期。,中国石油和
38、化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.5.2.3燃油汽车改制为天然气汽车后的性能变化（1）体积能量密度降低LNG的体积能量密度只有汽油的72%；（2）抗爆性提高甲烷的辛烷值为107，93号汽油的的辛烷值为93；（3）柴油汽车必须增加点火系统柴油点火温度为220 ，采用压缩升温点火；天然气点火温度为560 ，必须采用电火花点火。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.5.2.3燃油汽车改制为天然气汽车后的性能变化（4）发动机功率降低17%，扭矩下降10% a、与汽油相比，燃气空气混合气的热值较低；b、燃料以气态进入，导致空气流量下降1015%；c、天然气燃烧
39、前后的摩尔数不变，汽油燃烧前后的摩尔数增加了6%。,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.5.2.4 LNG和CNG汽车优缺点分析,中国石油和化学工业协会培训中心,2.5.3 标准LNG加气站工艺流程LNG加气站的工艺流程：卸车流程、储罐调压流程、加气流程。 2.5.3.1 卸车流程LNG的卸车工艺是将集装箱或槽车内的LNG转移至LNG储罐内的操作。LNG的卸车流程主要有两种方式：（1）潜液泵卸车方式潜液泵卸车方式是LNG液体经LNG槽车卸液口进入潜液泵，潜液泵将LNG增压后充入LNG储罐。可以直接进行卸车操作。该方式的优点是速度快，时间短，自动化程度高，无需对站内储罐
40、泄压，不消耗LNG液体；缺点是工艺流程复杂，管道连接繁琐，需要消耗电能。,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,（2）自增压卸车方式LNG液体通过LNG槽车增压口进入增压气化器，气化后返回LNG槽车，提高LNG槽车的气相压力，LNG液体经过LNG槽车的卸液口充人到LNG储罐。自增压卸车的动力源是LNG槽车与LNG储罐之间的压力差，由于LNG槽车的设计压力为0.8MPa，储罐的气相操作压力不能低于0.4MPa，故最大压力差仅有0.4MPa。自增压卸车方式与潜液泵卸车方式相比，优点是流程简单，管道连接简单，无能耗；缺点是自动化程度低，放散气体多，随着L
41、NG储罐内液体不断增多需要不断泄压，以保持足够的压力差。,中国石油和化学工业协会培训中心,2.5.3.2 储罐调压流程储罐调压流程是给LNG汽车加气前需要调整储罐内LNG的饱和蒸气压的操作，该操作流程有潜液泵调压流程两种。（1）潜液泵调压流程LNG液体经LNG储罐的出液口进入潜液泵，由潜液泵增压以后进入增压气化器气化，气化后的天然气经LNG储罐的气相管返回到LNG储罐的气相空间，为LNG储罐调压。采用潜液泵为储罐调压时，增压气化器的入口压力为潜液泵的出口压力，一般将出口压力设置为1.2MPa，增压气化器的出口压力为储罐气相压力，约为0.6MPa。增压气化器的入口压力远高于其出口压力，所以使用潜
42、液泵调压速度快、调压时间短、压力高。,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,（2）自增压调压流程LNG液体由LNG储罐的出液口直接进入增压气化器气化，气化后的气体经LNG储罐的气相管返回LNG储罐的气相空间，为LNG储罐调压。采用这种调压方式时，增压气化器的入口压力为LNG储罐未调压前的气相压力与罐内液体所产生的液柱静压力(容积为30m3的储罐充满时约为0.01MPa)之和，出口压力为LNG储罐的气相压力(约0.6MPa)，所以自增压调压流程调压速度慢、压力低。,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,2.5.3.3 加气流程在加气流程中由于潜液泵的加气速
43、度快、压力高、充装时间短，成为LNG加气站加气流程的首选方式。,第二章 LNG特性与应用,中国石油和化学工业协会培训中心,第二章 LNG特性与应用,2.5.4 LNG撬装汽车加气站工艺流程LNG橇装汽车加气站是将LNG低温储罐、加气机、低温泵、卸车增压器、储罐增压器、管道、控制阀门等设备在制造厂集中固定安装在一个橇块上，具有高度集成、安装简便、机动灵活、安全可靠、操作方便等特点，主要用于LNG汽车加气项目推广和其他小规模客户开发。,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,3.1 LNG储罐类型 3.1.1固定LNG低温贮罐根据气、液包容性的不同，LNG储罐分为4种类
44、型：单容罐、双容罐、全容罐和薄膜罐；根据LNG储罐放置方式的不同，又可分成地上罐和地下罐。目前我国主要使用的是混凝土全容式LNG储罐。世界上最大的地下LNG贮罐容量已达到25104m3，而我国目前LNG贮罐的设计规模都是16104m3。,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,由于LNG贮罐，是在超低温的状态下工作（-162），因此与其他石油化工贮罐相比具有其特殊性。其绝热性及密封性的好坏直接影响到LNG的蒸发和泄漏速度，即损耗速度和使用率。储罐的真空封结度反映储罐的真空性，但真空度随时间推移而降低；储罐的漏率影响储罐真空寿命，即储罐真空度的变化速度；静态蒸发率则能
45、够较为直观的反映储罐在使用时的保冷性能。以一台50m3储罐为例说明：（1）漏率1x10-9Pa.m3/s。（2）静态蒸发率0.3%/d。,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,固定LNG低温贮罐,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,3.1.2 小型移动的LNG低温贮罐 小型移动LNG低温贮罐称为杜瓦瓶，真空保温容器是装运、储藏LNG的理想低温贮罐。立式： 175L、195L、210L卧式 ：410L
46、 、480L气化压力为（MPa ）：0.4、0.8、1.6、2.4,中国石油和化学工业协会培训中心,3.2 LNG储罐绝热结构、绝热材料大型LNG常压储罐一般采用立式双圆筒结构，由内罐、外罐、安全泄放装置、测量分析仪表、泵、阀及管路等组成。内罐由9Ni钢制成，内罐顶一般采用吊顶结构，通过吊杆悬挂在外罐拱顶上，吊顶甲板与内罐的缝隙采用铝板密封，防止灰尘、绝热材料或其他杂质漏入内罐。 夹层一般采用充填珠光砂的方式来绝热，罐底则采用玻璃砖绝热，罐顶通常采用岩棉绝热。罐内为常压，最高工作压力为0.02MPa。外罐材料为碳素钢，平底拱顶结构，最高工作压力约为0.001MPa。,第三章 LNG运输、储存及
47、安全管理,中国石油和化学工业协会培训中心,储罐安全泄放装置由内罐安全阀、外罐安全阀、紧急放空阀、最高液位报警器、内罐溢流阀等组成。内罐安全阀用于超压保护，当储罐内压力超过正压上限值时安全阀开启，以保护储罐。外罐顶部装有呼吸阀和紧急放空阀，呼吸阀用以保证夹层内维持微正压，同时具有呼与吸两项功能；紧急放空阀在紧急情况时使用，即当内罐液体泄漏流入夹层后大量气化，夹层内压力迅速升高时，紧急放空阀开启泄压，以防发生意外。,第三章 LNG运输、储存及安全管理,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,LNG储罐内罐直接与LNG接触，在低温下工作，为满足较高的安全要求，所用钢材必须
48、具有良好的低温韧性、抗裂纹能力；并具有较高的强度，同时应具有良好的焊接性能。适宜用于建造LNG储罐的材料有9%镍钢、铝合金、珠光体不锈钢。大量的LNG储罐采用9%镍钢建造，其强度高，热膨胀系数小；铝合金不会产生低温脆化，材料质量小，加工性和可焊性好，应用也很广泛；珠光体不锈钢在低温条件下不会脆化，其延性和可焊性都很好，但由于含镍和钴高，价格较贵，目前多用作地下储罐内壁金属薄膜材料。,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,大型LNG常压储罐内罐、外罐均为工厂预制散件，现场组焊，对焊接、施工水平、施工管理以及检验技术等方面的要求较高，施工现场工作量大。储罐还装有液位、
49、压力显示仪表、分析取样仪表以及内罐溢流阀等。,中国石油和化学工业协会培训中心,3.3 LNG车辆与船舶运输液态天然气的体积仅为气态时的1/600625。由于体积小，适用于公路、铁路运输和贸易，也适合于用船远洋运输和贸易。形成了天然气除管道运输以外的另一种重要运输方式。另外，天然气管道运输受点对点的限制，而LNG运输灵活，不但可以转换出售对象，还可以市场现货交易。弥补了天然气管道运输的不足，促进了LNG贸易的发展。,第三章 LNG运输、储存及安全管理,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,3.3.1 LNG车辆运输现有LNG公路运输均采用汽车槽车。单槽车最大LNG水容积37m3，设计压力0.8MPa，运行压力0.3MPa。正常平均行驶速度60km/h。运行中槽车内的压力基本不变，短时停车上涨0.02MPa左右，途中安全阀无放散现象，LNG几乎无损失。此外，LNG贮罐的安全阀、液面计、温度计、进出口管的伸缩接头等附属件也必须要耐低温。如果槽车利用挥发的LNG做燃料，则将会大大降低运输成本，运输每100千米的燃料费约为0.03元/立方米。,中国石油和化学工业协会培训中心,第三章 LNG运输、储存及安全管理,LNG公路运输汽车槽车,
