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燃气公司工作人员应具备的知识

目 录
一.气体的标准状态
二.气体的临界状态
三.非标准状态下气体的体积换算
四.燃气的密度和相对密度
五.燃气的热值
六.用气定额与高峰系数
七.燃气输配系统的供需平衡
八.储气容积和储气罐几何容积的确定
九.燃气的压力级制
十.燃气流量和管道直径
十一.燃气燃烧器的定额压力
十二.燃气的爆炸极限
十三.燃气中有害物质
十四.能源单价的计算及比较
十五.管道气与瓶装气的比较
十六.压缩天然气
十七.天然气液化
十八.天然气气源供应的简介
十九、户内燃气点火规程内容
燃气专业知识是燃气项目开发人员的基本功,嫻熟掌握对开发工作大有帮助.
燃气种类繁多,对我公司开发人员来讲,只需了解天然气(NG)、液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、混气(SNG)的主要性质
一.气体的标准状态
温度和压力对气体的体积影响很大,在不同温度、不同压力的条下,有不同的状态。故，提出一个“标准状态”的概念，设定某系统内气体温度为绝对温度273K(0℃)、压力为绝对压力0.1Mpa(表压为零),此时该气体所处的状态,为“标准状态”。燃气专业的气体标准状态温度设定为293K（20℃）。
二.气体的临界状态
任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液态,但当高于该温度时,无论压力增加到多大,都不能使气体液化.可以使气体压缩成液态的这个极限温度称为该气体的临界温度.当等于临界温度时,使气体压缩成液体所需的压力称为临界压力,此时的状态称为临界状态.气体在临界状态下的温度﹑压力﹑比容﹑密度分别称为临界温度﹑临界压力﹑临界比容﹑临界密度.
气体的临界温度越高,越易液化.天然气主要成份甲烷临界温度低,故较难液化.而液化石油气的主要成份C3﹑C4临界温度较高,故较易液化。
对我们来讲常用的是临界温度、临界压力和沸点.例:甲烷、丙烷、丁烷的临界温度、临界压力和沸点:
CH4 C6H8 C8H10
临界温度 190.7K 369.9K 425.2K
临界压力 4.491Mpa 4.119Mpa 3.677Mpa
沸 点 -161.490C -42.170C -0.50C
三.非标准状态下气体的体积换算：
设：任一状态下的气体体积为V
任一状态下的气体温度为T
任一状态下的气体压力为P
标准状态下的气体体积为V0
标准状态下的气体温度为T0
标准状态下的气体压力为P0
V0=V*T0/T*P/P0=（273+20）/T*P/P0*V
=293/T*P/P0*V
注：①T用273K+X0C
②P以Mpa或Kg/cm3为单位，但前后要一致
③当P≥1.0Mpa时,气体的被压缩不仅考虑压力因素,还要考虑气体分子本身占有的容积和分子间的引力,所以上述所求得V0还要乘以压缩系数Z,才是真实的标准状态体积.
Z=100/(100+0.12Pm1,15), Pm为输气管(或系统)平均压力.请注意这里的压力单位是Mpa,而不是Kg/cm3.
压缩天然气(CNG)计算体积除了以P﹑T补偿外,还必须用Z修正.
四.燃气的密度和相对密度
燃气的密度与其组成、温度、压力有关,一般都指其标准状态.
密度的定义:单位体积的重量,以Kg/m3、g/L为单位.
如陕气的成份及其密度:
CH4 95.6%*0.7174=0.6858(Kg/m3)
CO2 3.02%*I.2506=0.0375(Kg/m3)
C2H6I.380%*1.3553=0.369(Kg/m3)
则陕北天然气的密度为:0.6858+0.0375+0.0369=0.7602(Kg/m3).那么各单成份气体的密度是如何算出来的呢?是按每公斤分子所拥有的体积和重量进行计算的.如CH4,一公斤分子的体积为22.3621m3、重量为16.0430Kg
则CH4的密度为:16.0430/22.3621=0.7174Kg/m3.
液化石油气的气体密度按同法计算:
设某液化石油气其组成是丙烷30%、丁烷70%,
其密度为:30%*2.0102+70%*2.7030=2.4951Kg/m3.
同碳烷与烯相比,烷烃比烯烃密度大.我国生产的液化石油气,多半是C3、C4的烷烃和烯烃的混合物,因此,比进口的、由纯C3、C4烷烃配成的液化石油气密度小.一般都在2.39Kg/m3以下.

液相液化石油气的密度除了与其成分有关外,与温度关系很大;液化后体积缩小250倍至300倍.上述丙烷、丁烷分别为30%、70%组成的液体液化石油气,其与温度的关系:
200C 558Kg/m3
250C 526Kg/m3
400C 503Kg/m3
所谓混气(SNG),也称代天然气,是由液化石油气与空气按工艺要求以一定的比例配制而成,一般地说要满足天然气的燃烧特性(即华白数)要求,以48～50%空气与52～50%液化石油气配制而成的即可
五..燃气的热值
热值分为高热值与低热值.
高热值:一立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结水状态时所放出的热量;
低热值:一立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中水蒸气仍按水蒸气状态时所放出的热量.
如CH4的燃烧: CH4+2O2=CO2+2H2O 这个燃烧过程产生了水蒸气,换言之,所放出的包括水蒸气潜热在内的热值称为高热值;不包含水蒸气潜热的热值称为低热值.
CH4的高热值为9516.1Kcal/m3
低热值为8576.0 Kcal/m3
其热值的差值为940.1Kcal/m3， 这就是水蒸气的潜热。
再看看CO的燃烧过程：CO+O2=CO2。这个过程没有水蒸气产生，因此，CO的高热值、低热值都是3019.96Kcal/m3

现例举一些气体的高、低热值数值如下：（Kcal/m3）
气体 高热值 低热值
H2 3466 2578.1
C2H4 16803.0 15165.998
C3H8 24187.9 22270.95
C3H6 22372.934 20938.903
C4H10 31978 29533.1
C4H8 30058.04 28110.968
热值的换算:Kcal/m3与MJ/m3之间换算
1Kcal/m3=4.1868KJ/m3
如某气田气(天然气)低热值36.22MJ/m3
则其低热值换算: 36.220*1000/4.1868=8651Kcal/m3
有如某石油伴生气低热值 10860Kcal/m3
则其低热值换算: 10860*4.1868=45468.7KJ/m3=45.47MJ/m3
各种常见能源的热值:
标准煤 29.308MJ/Kg=7000Kcal/Kg(是人为设定)
(一般的动力煤只有4000～5000Kcal/Kg)
汽 油 43.11MJ/Kg
柴 油 46.04MJ/Kg
重 油 39.36～41.03MJ/Kg
电 860Kcal/KWh(度)=3.6MJ/KWh(度)
天然气 36.22～45.47MJ/m3
液化石油气
液相 45.1～45.9MJ/Kg
气相 87.8～108.7MJ/m3
六.用气定额与高峰系数
用气定额与地域、气候、生活方式、生活水平等条件有关,设计使用的用气定额多半是统计的、经验的数据.如某些地区用气定额:
地区 用气定额(MJ/人、年)
北京 2510～2930
天津 2510～2930
哈尔滨 2590～2820
沈阳 2550～2780
上海 2300～2510
杭州 2300～2510
广州、深圳 2930～3140
用气定额,取2300～3140MJ/人、年
每户每日用气定额=3.6*2300/365～3.6*3140/365
(设计常用每户为3.6人)
=22.685～30.97(MJ/户、日)
消耗天然气(按36.22MJ/m3)
0. 6261～0.855(m3/户﹑日)
消耗液化石油气(按45.1MJ/Kg)
0. 503～0.686(Kg/户﹑日)
小城镇一般用气定额为0.3～0.5m3/户﹑日(NG)
0.3～0.4m3/户﹑日(LPG)
上述是每日平均用气量,实际上每日当中每时每刻用气量是不平均的,做饭﹑洗澡同时进行;分别进行;或不用燃气等.情况各异.由于各时段用气的不均衡,这叫做时不均匀性;同理,一周内,每天用气量也不一样,尤其是周六﹑周日或用得比平日多;或去旅行,不用气.由于每天用气量的不均衡,这叫做日不均匀性;由于季节﹑气候变化,月与月间的用气量也不均衡,这叫做月不均匀性..由于时日月用气的不均匀性,设立:
时不均匀系数:Khmax
日不均匀系数:Kdmax
月不均匀系数:Kmmax
总不均匀系数:Kmax=KhmaxKdmaxKmmax
根据统计: Khmax=2.2～3.2
Kdmax=1.05～1.2
Kmmax=1.1～1.3
Kmax=2.54～4.99
总不均匀系数各地情况不一:
北京 3.20～4.35
上海 3.70～4.14
大连 3.24～4.00
鞍山 2.61～4.00
哈尔滨 3.66～4.02
一般 2.54～4.99
总不均匀系数乘于日平均用气量就是最大瞬时供气量,从而确定燃气管道直径.
七.燃气输配系统的供需平衡
城市燃气的需用工况是不均匀的,随月﹑日﹑时而变化,但一般燃气气源的供应量是均匀的,不可能完全按需用工况而变化.为了解决均匀供气与不均匀耗气之间的矛盾,不间断地向用户供应燃气,保证各类燃气用户有足够流量和正常压力的燃气,必需采取合适的方法使燃气输配系统供需平衡.供需平衡方法大致有三:
(一)调节气源的供应能力和设置机动气源:
根据气源投产停产的难﹑易程度,气源生产负荷变化的可能性和变化幅度,可采用改变投料量使伍德炉燃气产量有小量的变化幅度.此外,油制气﹑发生炉煤气及液化石油气混空气等气源可用作机动气源,负荷调节范围较大,可以调节季节不均匀性或日用气不均匀性.当天然气井离城市不太远时,可采用调节气井供应量的办法平衡部分耗气月不均匀性.
(二).调节季节用气不均匀性
可采取利用缓冲用户的方法,在夏季用气低谷时,把燃气供给它们燃烧,而冬季高峰时,这些缓冲用户改烧煤或油.大型工矿企业及锅炉房等可作为城市燃气的缓冲用户.为了调节日不均匀性可采取调整工业企业用户厂休日和计划调配用气方法.
(三).利用储气设备
在燃气输配系统中利用储气设备解决供需矛盾是一种常用的方法.因此,燃气储存在城市燃气输配系统中占有重要的位置.燃气储存方式的确定与气源种类﹑管网压力级制﹑储存设备的材质和加工水平等因素有关.常用地下储气及液态储气来平衡耗气季节不均匀性及日不均匀性.高压管束储气及长输干管末端储气则用于平衡耗气小时不均匀性.我国目前采用最多的储气罐储气只能用来平衡耗气日不均匀性及小时不均匀性.
八.储气容积和储气罐几何容积的确定
在此只举一例,用表格法来确定储气容积.
计算步骤:
1).制气设备或供气主干管按计算月最大日平均小时供气量均匀供气,则小时产气量为100/24=4.17%
2).计算日或周的燃气供应量的累计值
3).计算日或周的燃气消耗量的累计值
4).计算燃气供应量的累计值与燃气消耗量的累计值之差,即为每小时末燃气的储存量.
5).根据计算出的最高储存量和最低储存量绝对值之和得出所需储气容积.
设:已知某城镇计算月最大日用气量为32.5万m3/d,气源在一日内连续均匀供气.每小时供气量占日用量的百分比如下表

每小时耗气量占日用量的百分比

时
0--1
1--2
2--3
3--4
4--5
5--6
6--7
7--8
%
2.31
1.81
2.88
2.96
3.22
4.56
5.88
4.65
时
8--9
9--10
10--11
11--12
12--13
13--14
14--15
15--16
%
4.72
4.70
5.89
5.98
4.42
3.33
3.48
3.95
时
16--17
17--18
18--19
19--20
20--21
21--22
22--23
23--24
%
4.83
7.48
6.55
4.84
3.92
2.48
2.58
2.58
按前述计算步骤,计算燃气供应量累计值﹑小时耗气量﹑燃气消耗量累计值及燃气储存量,
结果列下储气容积计算表
小时 燃气供应量的累计值 该小时耗气 耗气累计值 燃气的储存量
0～1 4.17 2.31 2.31 1.86
1～2 8.34 1.82 4.12 4.22
2～3 12.50 2.88 7.00 5.50
3～4 16.67 2.96 9.96 6.71
4～5 20.84 3.22 13.18 7.66
5～6 25.00 4.56 17.74 7.26
6～7 29.17 5.88 23.62 5.55
7～8 33.34 4.65 28.27 5.07
8～9 37.50 4.72 32.99 4.51
9～10 41.67 4.70 37.69 3.89
10～11 45.84 5.89 43.58 2.26
11～12 50.00 5.98 49.56 0.44
12～13 54.17 4.42 53.98 0.19
13～14 58.34 3.33 57.31 1.03
14～15 62.50 3.48 60.79 1.71
15～16 66.67 3.95 64.74 1.93
16～17 70.84 4.83 69.57 1.27
17～18 75.00 7.48 77.05 -2.05
18～19 79.17 6.55 83.60 -4.43
19～20 84.34 4.84 88.44 -4.10
20～21 87.50 3.92 92.36 -4.86
21～22 91.67 2.48 94.84 -3.20
22～23 95.87 2.58 97.42 -1.55
23～24 100.00 2.58 100.00 0
从上表看出5时～6时储气量最大，而20时～21时亏气量最多，即两个百分数绝对值相加乘以月最大日用气量，就是储气容积
325000*（4.86+7.66）%=325000*12.5%=40690m3
储气罐有高压与低压之分
1).低压储气罐几何容积的确定
确定储气罐几何容积时,应考虑到供气量的波动和用气负荷的误差﹑气温等外界条件的变化以及储罐有一部分垫底气和罐顶气不能利用,故储罐的实际容积应有一定的富裕.这部分气量约占储罐几何的容积的15～20%,因此,低压湿式储气罐的几何容积按下计算
Vc=V/φ
式中 Vc—储气罐的几何容积
V—所需储气容积
φ—储气罐的活动率,取0.75～0.85
上表计算储气容积40690m3所要求的几何容积:
Vc=40690/0.8=50862.5m3
取50000m3即可
2).高压储气罐几何容积的确定
高压储气罐几何容积按下式计算:
Vc=V/(P1+P2)
式中 Vc—储气罐的几何容积(m3);
V—所需储气容积(m3);
P1—储气管最高工作压力(105Pa);
P2—储气罐最低工作压力(105Pa).
九.燃气的压力级制
2003年1月建设部在修订燃气规范时,将城市燃气压力级制由原来的五级改成七级,即:
高压燃气管道 A 2.5＜P≤4.0Mpa
B 1.6＜P≤2.5Mpa
次高压燃气管道 A 0.8＜P≤1.6Mpa
B 0.4＜P≤0.8Mpa
中压燃气管道 A 0.2＜P≤0.4Mpa
B 0.01＜P≤0.2Mpa
低压燃气管道 P≤0.010Mpa
我国天然气长输管道压力分级
一级: P≤1.6Mpa
二级: P1.6～4.0Mpa
三级: P＞4.0Mpa
十.燃气流量和管道直径
燃气的流量由燃气用户的用量确定,而且是取决于最大瞬时用量.而燃气流量是由管径、流速、压力来确定的.
流速太高阻力大压头损失大,动力消耗大,但更主要的是流速过大时可能由于磨擦产生静电,造成爆炸、着火事故;流速太低,管径偏大,浪费管材.因此必须确定其既安全又经济的流速.诚然,到底选多大流速,要根据气源可能提供的压力和系统流体阻力计算的结果.设计人员通过管网水力计算求解.
要通过管网水力计算,就必须知道管道始末压力、压缩系数、管道长度、管道燃气流量、燃气密度、燃气温度、燃气管道的磨擦系数(管道粗糙度、雷诺数).从而確定管道内径.水力计算复杂麻烦,以微机计算较快.在给定的压力条件时,经验推荐线速度为6～12米/秒(最大不超过14米/秒).举例简算如下.
设:某一天然气管道上的三通甩头管径为DN150(mm),
总管压力为 8kg/cm2,
选定流速为 8米/秒
则:该甩口天然气流量为0.785*0.1502*8*8*3600(米3/时)
=4069.44米3/时
若总管压力为20kg/cm2,选定流速为12米/秒
则:该甩口天然气流量可达到0.785*0.152*12*20*3600
=15260.4米3/时
设:某一区域最大供气量为20000米3/时
主管道的压力为 16Kg/cm2
可选定流速为 10米/秒
则该接口管公称直径(DN)为
d={20000/(0.785*10*16*3600)}1/2
=0.2103m=192mm
d取DN200
核算：W=20000/（0.785*0.22*16*3600）=11.06米/秒
该线速度仍在允许范围内，如果复核管道末端压力仍复合要求,那么，DN的取值是合理的.
例：陕气主干管径DN660，到北京端近期压力为1.6Mpa 近期流量为20亿米3/年，远期压力为2.5Mpa ，远期流量为30亿米3/年
计算结果其线速度近期为11.592米/秒
远期为11.128米/秒
如果考虑陕北输气始端压力为4.5Mpa,那么,从陕北到北京900公里管道上的各点线速度都比上述低.
注:严格地讲,当压力≥10Kg/cm2时,应用压缩系数Z予以修正.
十一.燃气燃烧器的额定压力
随着给城镇提供的管网压力﹑燃气的种类的不同,燃气燃烧器的额定压力也不同.燃气热值越高其额定压力也越大.有低压和中压两种.
1).低压燃烧器:
人工煤气或矿井气 QL=12.6～17.6MJ/m3 0.8Kpa或1Kpa
天然气 QL=29.4～42.0MJ/m3 2.0Kp或2.5Kpa
液化石油气 QL=87.9～100.5MJ/m3 2.8Kp或5.0Kpa
2)中压燃烧器:
人工煤气或矿井气 10Kpa或 30Kpa
天然气 20Kpa或50Kpa
液化石油气 30Kpa或100Kpa
十二.燃气的爆炸极限
可燃气体和空气(或氧气)的混合物,能发生着火以致引起爆炸的浓度范围,称作爆炸极限,其最低浓度称作下限;最高浓度称作上限,其单位是以可燃性气体或蒸气在混合物中的体积百分数表示
燃气种类 热值 爆炸极限
天然气:气田气 36.44MJ/m3 5.0～15.0%
石油伴生气 43～48MJ/m3 4.2～14.2%
石油液化气 113～115MJ/m3 I.7～9.7%
爆炸极限的范围越小,越容易控制﹑越安全.
十三.燃气中的有害物质
燃气中的有害成份很杂,主要有:H2S﹑CO﹑CO2﹑HCN﹑NH3﹑NO﹑焦油﹑萘﹑不饱和烃﹑粉尘等,它们的存在或使人中毒(一旦泄漏)﹑或堵塞管道﹑或腐蚀管道及灶具.但;天然气和液化石油气中杂质较少,被称作洁净的能源.天然气﹑液化石油气中含有H2S﹑CO2和烯烃.H2S燃烧后生成酸性物质腐蚀设备,国标H2S≤20mg/m3,我国天然气经净化后一般为6mg/m3左右.烯烃能与氧化氮和二氧化碳生成NO2 ,聚合形成气态胶质,在气流的流速﹑流向发生变化时就沉积在管壁上造成阻堵.所以,汽车用天然气烯烃含量要严格倥制;汽车用液化石油气一定要用进口的纯丙烷和纯丁烷配制的.否则,汽车会堵缸.当然,也可以使用我国大庆﹑辽河﹑土哈等油田的液化石油气,或使用加氢裂化﹑催化重整生产的液化石油气,其烯烃含量基本为零.且C3＞60%,更适合于气温较低地区的冬季使用.
十四.能源单价的计算及其比较
以天津市场为例
电: 1度电(1KWH)=0.41元
天然气： 2.00元/M3
汽油： 3.00元/L
柴油： 3.15元/L
重油： 1.10元/Kg
液化石油气：3.00～3.6元/Kg
统一均按1000Kcal热值计算价格
则电: 1000Kcal：860Kcal=x：0.41元
x=1000Kcal*0.41元/860Kcal=0.477元
即:电能1000Kcal=0.477元
天然气(陕气热值8400Kcal/m3)
1000Kcal:8400Kcal=x:2.00元
x=1000*2.00元/8400=0.238元
即天然气1000Kcal=0.238元
液化石油气(按丙烷30%﹑丁烷70%计,气体密度2.495Kg/m3)其热值: 30%*22270.95+70%*29533.1(Kcal/m3)=27354.4Kcal/m3
则2.495Kg:1Kg=x:3.6(元)
x=2.495*3.6(元)=8.982元
即该液化石油气单价为8.982元/m3(气态)
1000Kcal=8.982/27354.4*1000=0.328元
同理其它能源也可按此法计算.
要进行经济比较，还要考虑它们的燃烧效率。
各类燃料的燃烧效率(%)
序号 燃料用途 燃料种类
煤 油 燃气
1 城镇居民 15～20 30 55～60
2 公用建筑 25～30 40 55～60
3 一般锅炉 50～60 70 60～80
4 电厂锅炉 80～90 80～90 90
电的效率为 90～95%,
电按 95%
燃气按 60%
要真正得到其有效热能的单价
电 1000Kcal=0.477/0.95=0.502(元)
天然气 1000Kcal=0.238/0.60=0.397(元)
液化石油气 1000Kcal=0.328/0.60=0.547(元)
如LPG按 3000元/吨计,
则LPG 1000Kcal=0.547/3.6*3=0.456(元)
电比天然气的费用高, 0.502/0.397=1.265 高26.5%
电比3.6元/Kg的LPG的费用低, 0.547/0.502=1.090 低9%
电比3.0元/Kg的LPG的费用高, 0.502/0.456=1.101 高10.1%
NG比3.6元/Kg的LPG的费用低,0.547/0.397=1.378 低37.78%
NG比3.0元/Kg的LPG的费用低,0.456/0.397=1.149 低14.9%
十五.管道气与瓶装气的比较
管道气,无论是天然气﹑液化石油气还是混气都比瓶装气有如下优点:安全﹑方便﹑稳定﹑优质﹑价廉.
1).安全
(1).压力低: 管道气户内压力只有2KPa～2.8KPa
瓶装气压力为100KPa～1.6Mpa
(2).户内存气量少. 管道气在户内只有六米长的四分管存气,其量为:0.785*0.1272*6=0.0007596m3
瓶装气一个瓶最大容量为: 15Kg/2.495Kg/m3=6.024m3
户内存气量,瓶装气是管道气的6.024/0.0007596=7930倍.
(3).无爆炸之忧:.瓶装气的钢瓶按规范规定要定期检测,但往往定检不按时,或行业管理部门不负责任,酿成隐患,在国内外瓶装气爆炸事故,也不胜枚举
2).方便
管道气开伐就有气,免去换气﹑送气的麻烦和劳累.
3).稳定
管道气连续供气不间断,不会断气,不影响炊事﹑洗澡,不至于因瓶装气断气,而有做饭未了﹑尤其洗浴未完满身肥皂的尴尬之忧.
4).质优
NG﹑LPG(管道气)﹑SNG气源的成份稳定,热值均较稳定,不会出现燃烧不完全的情况;但瓶装气往往有残液,用到最后出来高碳烃,冒黑烟、冒黄烟﹑烧黑锅底.
5).价廉
通过计算管道天然气比瓶装液化石油气,节省费用15～38%，如果考虑液化石油气中含8%的残液,其节省费用达到：
15/0.92～38/0.92(%)=16.30～41.30%
南方液化石油气气价更高,经常在4000元/吨以上,故天然气市场更趋活跃.只有LPG售价降到2400元/吨才与2元/m3天然气的费用持平.
十六.压缩天然气(CNG)
天然气的输送方式有三种：管道输送；压缩输送；液化输送。
1）.将天然气压缩至20Mpa.充装到特制的高压钢瓶罐内.这就是所谓压缩天然气.压缩天然气的运输是用汽车将装有压缩天然气的瓶组运至供气站.每种瓶组大小不一,小瓶组为152只高压钢瓶组成,75L/只.共计2300m3CNG(标态);大瓶组为8只,长13米的高压钢瓶组成.可装5000m3CNG
2).压缩天然气供气工艺
高压天然气瓶组装汽车运至供气站(拖车),置于瓶组区.钢瓶内压力为20Mpa用快装卡嘴接头连至站内接收系统,经两次或三次减压:
20Mpa―1.6Mpa
1.6Mpa―0.2Mpa

调压器前需设置天然气预热装置.在降压时,气体降温,所以CNG必须预热.天然气无色无味,爆炸极限为515%所以必须加臭四氢噻吩)
加 热 热

二级降压
一级降压
装卸台
储气瓶组

计 量
外 供
NG

加 臭

十七.液化天然气
LNG接收供气站的主要设备
主要设备
　　(1) LNG低温储罐 150 m3 X2
　　(2) 气化器(空温式) 4000 m3／时 X2
　　(3) 锅炉
　　(4) 加臭机
　　(5) 调压器
　　(6) 计量表
　　(7) 低温仪表及阀门
　　(8) 常温仪表及阀门
　　(9) 控制系统及电子衡
* LNG供气工艺
LNG供气工艺：LNG从液化天然气工厂，用液化天然气专用运输槽车，运到LNG接收供气站，将LNG卸到接收站的LNG低温储罐内。卸车工艺采用天然气增压器(或压缩机)，则LNG将自动流向LNG储罐内。
　　LNG经过空温式气化器(或水浴式气化器)，将液体天然气气化成气体天然气，然后经调压，计量，加臭送往用户。
LNG供气系统的主要设备
1 液化甲烷船
　　跨洋运输LNG的专用船
　　2 LNG储罐
　　储存LNG用低温储罐，其结构由内罐和外罐构成，中间填充隔热材料。储罐的容量一般为20000-70000吨/个。
　　① 内罐
　　使用薄低温钢板制成，具有液密性，可侥性的内容器，它必须把液压头传递给隔热层。用作薄膜的材料必须具有在低温条件下不脆化的特征，井具有足够的韧性和良好的加工性能。LNG内罐，通常用镍钢、不锈钢或铝合金。
　　② 隔热层
　　隔热层是将液压头传递给外罐体的同时，还起着减少气化量，缩小罐体内外壁温差、减轻由此产生的温差应力的作用。另外它还有固定“薄膜”内罐的作用。因此要求隔热层导热率小，而且具有足够的强度。能满足这些条件的材料有硬质泡沫氨基甲酸、乙酯、泡沫玻璃，珍珠岩等。
　　③ 外罐(又称罐体)
　　外罐就是能承受各种负荷的外壳，它必须具有足够的强度，一般可用：钢制壁、钢筋混凝土和预应力混凝土壁。
3LNG泵
　　——输送LNG的专用泵；
　　——放置在储罐里的为潜液泵；
　　——安置在系统中的为LNG输送泵，必须耐低温。
　　4蒸发气压缩机
　　为了保持LNG罐内的压力不超高，必须将LNG罐内自然气化的天然气抽出，以保证LNG储罐内的压力不超高。LNG储罐的压力不大于0.01Mpa(表压)。
　　5LNG气化器
　　利用海水或空气作为热源的板式换热器，或排管状气化器，使LNG气化成气态天然气，以供给外部管网，输送到用户。
　　6加臭装置
　　7流量计
　　8调压器
　　9海水泵(以及相关的控制仪表)
　　10LNG汽车槽车
　　用于近距离的运输。
1).天然气液化的目的:
1. 为了远程运输;
天然气作为优质的原料日益增加，但天然气的资源的分布在地理上是不均衡的，生产地和消费地相距较远，有的要隔洋跨海，这时经液化的天然气运输比管输更经济。远距离输送都采用特制的甲烷船。
　　2用于储存
　　为调节用气的不均衡性，特别是调节调峰的储气量大，用一般的储存方法无法解决，而液化天然气的储存量可以较大，所以许多国家都用液化天然气来解决调峰用气的储存。液化天然气在美国、法国、加拿大、日本等国应用较为普遍。
　　3用于中小城市的气源
　　在一些中小城市，即无长输管网到达又无其它气源时，可以选择液化天然气作为中小城市的气源，可用液化天然气槽车运输。
　　液化天然气为低温液体(-162℃)，无论涉及那类容器均需用耐低温材料制造。一般用镍质不锈钢制成。
2).天然气液化的方法
有三种:①阶式循环制冷;
②混合式制冷;
③膨胀法制冷.
应用比较普遍的是阶式循环制冷.因为此法效率高,设计容易,运行可靠.为了使天然气液化并达到-1620C(CH4的沸点-161.490C,其临界温度为190.7K)，需经过三段冷凝、冷却.制冷剂为:丙烷、乙烯和甲烷.在丙烷通过蒸发器冷却乙烯和甲烷的同时,天然气被冷却到-400C左右;乙烯通过蒸发器冷却甲烷的同时,天然气被冷却到-100左右;甲烷通过蒸发器把天然气冷却到-1620C使之液化.经过分离后,液态天然气进储罐储存.三个被分开的循环过程都包括蒸发、压缩和冷凝三个步骤.
阶式循环制冷流程如下:

1 1
1
1 2 3 4
10

7
8
9

6

NG -400C -1000C -1620C
⑤ ⑤ ⑤

图例：1—冷凝器，2—丙烷制冷机，3—乙烯制冷机，
4—甲烷制冷机，5—节流阀，6—低温储罐，
7—丙烷蒸发器，8—乙烯蒸发器，9—甲烷蒸发器，
10—气液分离器。
LNG储存和应用
    天然气是一种清洁优质能源，近年来，世界天然气产量和消费量呈持续增长趋势。从今后我国经济和社会发展看，加快天然气的开发利用，对改善能源结构，保护生态环境，提高人民生活质量，具有十分重要的战略意义。
    国际上液化天然气(LNG)的生产和应用已有久远的历史。LNG贸易是天然气