1、LNG基本知识 及 设计管理中应注意的问题贾士栋2004.12,目录,一、什么是液化天然气 二、液化天然气的特点 三、天然气的用途 四、液化天然气的一般特性,一、什么是液化天然气,液化天然气英文简称LNG（Liquefied Natural Gas)，是由天然气在常压下冷却到-162oC转变成液态而形成 LNG来源：油/气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分馏、低温冷凝形成,3. LNG的组成示意图,4. LNG、LPG和天然气的关系和区别：,LNG,二、液化天然气的特点,低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存,1Sm3 天然气热值约为9300千卡/1吨LNG可产生1350 Sm3 天然气
2、，可发电8300度。,2. 清洁能源LNG被认为是地球上最干净的化石能源！,LNG硫含量极低，若260万吨/年LNG全部用于发电与燃煤（褐煤）相比将减排SO2约45万吨（大体相当于福建全年的SO2排放量的2倍），将阻止酸雨趋势的扩大。 天然气发电NOX和CO2排放量仅为燃煤电厂的20%和50%,环境效益好！,安全性能高由LNG优良的理化性质决定的！燃点较高自燃温度约为590oC 燃烧范围较窄5% 15% 轻于空气、易于扩散！,A泄漏处,风向,B(过浓),C(可燃),D(太稀),! 强调LNG的三个重要性质,危险主要来源于3个重要性质： 温度极低：160OC左右 气液膨胀比大：600倍左右 可燃
3、范围：5%15%（V),三、天然气的用途,我们供应的天然气主要有三个用途：发电、民用和工业用,发电7080%,LNG将为您带来更加舒适的现代生活！,民用,天然气工业用途,四、LNG一般特性,1、LNG的性质 2、LNG的一般特性 3、LNG的防护措施 4、火灾预防和保护 5、LNG热膨胀性 6、LNG管线的弯曲 7、间歇性喷发现象 8、翻滚的基本机理,关于LNG的一般特性，参见GB/T 19204-2003，等同采用EN1160,1、 LNG性质,典型LNG组成,GB/T 19207中提到的LNG甲烷含量应高于75%，氮的含量应低于5%。,1、 LNG性质,LNG一般性知识： 甲烷含量90%左
4、右，一般85% LNG密度约为460kg/m3 ，平均mol分子量约为18 1m3(LNG) = 460kg = 460 / 18 = 25.6kg-mol = 25.6 22.4 Nm3/kg-mol = 573Nm3 = 600Sm3 (gas) Nm3 (normal cubic meter): 101.3kPa and 0OC标方 Sm3 (standard cubic meter): 101.3kPa and 15OC 英基方 Sm3 (standard cubic meter): 101.3kPa and 20OC 基方 HHV =39.1 44.7 MJ/m3N高热值也用GHV
5、LNG设施的设计温度取值164OC，Why? N21%+ CH4 99%(mol)，常压液化温度164OC,亚太最重LNG特征,亚太最轻LNG特征,LNG组分及物性参数(Australia),国标GB 17820天然气质量标准,天然气技术指标,我们与市场用户签订售气合同时，应以此标准规定气质标准,国标GB/T13611城市燃气分类,做市场必须还应熟悉国标GB/T13611城市燃气分类以及GB50028城市燃气设计规范。 LNG的气质特性相当于GB/T13611中天然气12T或13T的标准,2、 LNG一般特性,2.1 LNG的蒸发（BOG) BOG中80%为甲烷及微量乙烷，20%为氮气 BOG
6、比周围空气重（温度低于85OC) BOG也可由闪蒸而产生 2.2 LNG的溢出（Spillage of LNG),LNG溢出, 85OC,BOG,猛烈沸腾重于空气, 85OC,与水蒸气作用产生雾云,风向,雾云给出蒸发可燃气体的运动轨迹,2.3 包容 LNG的临界温度约为83OC，也即当LNG在密闭容器中，温度高于83OC时全部汽化，压力迅速上升产生爆炸。,2、 LNG一般特性,2.4 翻滚（Rollover) 大量气体短时间内迅速从LNG中释放出来的过程。容器超压！ 由于新注入的LNG密度不同，产生传热、传质产生翻滚。 高含氮LNG注入储罐后易产生翻滚。控制LNG含氮1%。 不同来源及组份的L
7、NG分罐储存，或做到注入储罐时充分混合。 翻滚是操作过程中应密切注视的危险之一：潜在翻滚事故发生前通常有一个时期其气化速率原低于正常值！ 2.5 快速相变（RPT) LNG与水接触产生快速相变而产生爆炸力。 2.6 沸腾液体膨胀蒸汽爆炸（BLEVE) 处于沸腾温度的液体，由于所承受的压力系统突然失效而获得释放，将以极高的速率蒸发而产生爆炸。,3、 防护措施,防冻伤！ 无毒性。 窒息！,4、火灾预防和保护： 干粉灭火干粉泡沫灭火车、移动式干粉灭火器 高倍数泡沫用于覆盖LNG集液池或用于扑灭池火 消防水用于冷却的目的,5、热膨胀,LNG在密闭的管道中由于温度的升高，极易产生超压： 在每一段由隔断阀
8、隔离的LNG或冷蒸汽管线上必须设置热膨胀释放阀 同样闸阀及球阀阀腔由于在关闭时积存LNG必须采取热膨胀释放装置（特殊的LNG阀门结构）将阀腔与高压端连通。 在设计时P&ID必须注明LNG阀门并将安装方向标示清楚。 TSV安装规定： 两个自动关断阀（包括单向阀）之间 一个自动关断阀（包括单向阀）和一个手动关断阀之间 两个手动阀之间视情况而定 如果一个手动阀为琐开的则不需要安装TSV.,6、LNG管线的弯曲,我们必须注意：当大于8“的LNG管线在用LNG预冷时极易产生弯曲！,h,弯曲高度h应小于50mm，否则管线将遭到破坏！ 措施： LNG管线在用LNG预冷前不但应用N2吹扫惰化，还需要用冷的N2
9、预预冷到100OC。 而LNG储罐可只用N2吹扫惰化后，用LNG预冷即可。,7、间歇性喷发现象,间歇性喷发是饱和液体突然喷出的现象,LNG(No Flow),LNG Tank,Unloading line,fully open,水平管中积存不流动的LNG； 立管中LNG不断气化，同时水平管中气泡（断塞流）移动到立管上升吸出，而使水平管中的LNG因立管液注压力突然减小而迅速气化，从而导致大量气液冲向TANK； 每几个小时循环一次，反复进行; 一般不会对卸料管造成损害，但重复性的冲击将可能带来破坏！,8、翻滚的基本机理,翻滚现象发生的根本原因是由于在储罐中存在分层。,convection,Heav
10、ier LNG,Lighter LNG,Heat Input,BOG,8、翻滚的基本机理,储罐中产生分层的原因： 较重LNG进入罐底；较轻LNG从罐顶引入。,Top Filling Line,Bottom Filling Line,LNG Unloading Line,8、翻滚的基本机理,翻滚产生的机理： 随着外部热量的导入，底层LNG温度升高，密度变小；顶层LNG由于BOG的挥发而变重。经过传质，下部LNG上升到上部，压力减小，成为过饱和液体，积蓄的能量迅速释放，产生大量的BOG翻滚！,Density,Time,Generation of roll-over,Lower layer LNG
11、density,Upper layer LNG density,8、翻滚的基本机理,翻滚产生的时间及量的关系： 取决于上下两层LNG间的密度差，密度差大，产生翻滚的时间长，因而积蓄的能量也多，BOG产生的量大！在这种情况下，必须在翻滚产生前控制热量和物质在两层间的传递、消除分层； 如果密度差很小，很短时间就会产生翻滚，但BOG产生量小，翻滚不会严重。,消除分层及翻滚的对策： 轻重LNG分别从底部和顶部进入储罐； 产生分层后，在外输时首先泵出底部LNG； LNG分层后，应采用顶部进入装置进行循环作业。,8、翻滚的基本机理,P,FC,LNG Circulation,upper layer,lower layer,分层现象的检测： 在储罐的承液部位沿竖向每1.5m安装温度测量装置进行温度监控； 在储罐的承液部位沿竖向每1.5m安装密度测量装置进行密度监控； BOG蒸发率测量，发生分层后，BOG蒸发率将明显下降。,8、翻滚的基本机理,设计中采取的措施,结束！谢谢！,小测验：,请简述什么叫液化天然气？液化天然气的来源？ 用文字或图表的方式从组成方面说明LNG、LPG和天然气之间的关系和区别。 描述LNG的三个重要性质。 请说明FEED及EPC所代表的英文含义，请分析在LNG工程建设中采用EPC方式的优缺点。 FEED和EPC招授标的先决条件是什么？为什么？不执行此条件的后果是什么？,
