摘要
　 就液化天然气在浙江省城市燃气中的应用进行研究，从LNG资源、LNG的价格优势、LNG在培育城市燃气市场中的作用及LNG在城市燃气中的应用技术等方面分析其应用的前景和可行性。
关键词 液化天然气城市燃气应用技术
1 前言
　 按照国家的统一部署，浙江省主要天然气气源分别是“西气东输”工程的天然气、东海油气田开采的天然气和进口液化天然气(LNG)。这三种气源的相继进入浙江市场，将形成多气源供应和利用的有利格局，有利于保障浙江省天然气供应的安全稳定，形成供气市场的适度竞争。对于浙江省进口LNG的工作，国家和浙江省已投入了大量的前期工作。目前，该项目的工程可行性研究报告已通过了专家评审。根据该可研报告，工程计划在2008年底建成投产供气，一期建设规模为年接受300万吨LNG,折合为44亿 m' 标态下的天然气。远期为年接受600万吨LNG.进口LNG进入浙江省后，可有两种方式接入到城市供各类燃气用户使用，一种是通过气化加压后输入到浙江省天然气长输管线，即浙江省高压天然气输气网，再通过各城市门站接受后，输送到城市内的中压输气管网供用户使用。另一种方式是将进口的LNG通过低温槽车，液态输送至各需要的城市，在城市内低温储存并气化后，再输入到城市内的中压输气管网供用户使用。本次研究主要针对后一种方式。从LNG的性质、LNG的资源状况、LNG与其它能源的合理比价、LNG在培育城市燃气市场的作用及LNG在城市燃气中的应用技术等方面开展研究，供城市燃气的主管部门及各位同行在发展本地城市燃气时参考。
2 LNG的组分和性质
液化天然气，简称LNG(Liquefed Natural Gas)是指在常压或略高于常压(0.2-0.4MPa)下低温(-162cI=) 液化了的天然气。LNG的体积约为其气态体积的1/600,有利于储存和远距离运输，因此在无法使用管输天然气的地区得到广泛应用。
表1常用的商品LNG的组成

LNG的物理性质(不同产品有所不同)：
密度：液态0.421t/m3 气态：0.688kg/m3 气化潜热：510.25kJ/m3热值：37.6-45.9MJ/m3　燃点(气态 )650℃； 爆炸极限5%-15% 华白数(55MJ/m3左右；液态体积与气态体积比为1:600。
3 LNG的资源状况
3.1国际LNG的贸易情况
　LNG从上世纪60年代开始商业化，至今有40年的历史。国际上LNG出口国主要分布在亚太地区、非洲和中东地区，这些地区LNG资源较为丰富。主要进口LNG的国家和地区有：美国、日本、韩国、中国台湾等。目前日本是世界上最大进口国。
3.2 国内LNG产业发展情况
3.2.1 国内LNG产业情况
　国内的第一个商品LNG生产厂于2001年在河南濮阳油田投产，日产15万m3(以气态计算)LNG,计划到2005年底日产50万m3,最终产量达到日产150万m3,新疆广汇于2004年5月投产，日产150万m3,最终达到日产900万m3,
3.2.2 中国进口LNG工程情况
　 为了配合西气东输工程，国家计划在2010年前分别在深圳、福建、宁波、上海、青岛和大连等地建设10座大型LNG接收站.年进口量达3000万吨以上，与管输天然气互为补充，LNG在天然气市场中将会发挥重要作用。目前深圳及福建莆田的LNG接收站已开工建设，计划在2006年及2007年建成，其他3个接收站正在进行可行性研究。浙江省天然气资源短缺，又有着管输天然气一时难以到达的一些地区，由于 LNG体积小，有运输优势，因此在浙江省内存在着巨大的LNG市场。在市场经济的推动下， LNG 的非管输供应量将会大大的增加，有类似上世纪90年代LPG供应的上升趋势，从紧缺到供应充足。
4 LNG 在培育城市燃气市场的作用
　LNG在我国出现得比较晚，只是近两年才得到快速发展。作为非管输供气技术，LNG在城市中的应用有其特殊的背景和地位，对浙江省而言， LNG在培育城市燃气市场方面将起到越来越重要的作用。
(1) 我国陆上天然气资源主要集中在西部，且资
　 表2 2004年世界LNG贸易情况(亿/m)

源相对匮乏。虽然国家“西气东输”工程已建设完成，但管道天然气仅能供给沿线的较大城市，特别是对浙江省来说，作为西气东输工程的末端，目前管输天然气仅能供应省天然气管网杭湖线沿线的杭州、湖州、德清及长兴等市县。随着东海天然气的登陆及进口LNG接收站的建成，以及省天然气输气管网的不断建设和完善，其管道沿线的一些城市将使用上天然气。然而由于浙江省的地理特征为多山地区，仍存在一部分城市应离输气管网较远而无法顺利接纳管输天然气。利用LNG供气即可以解决这些城市利用天然气的问题
　(2) 管输供气的投资较大，适用于输送较大气量。浙江省天然气输气管网目前的管道还很难实现“满负荷”输气，为降低投资风险、收回投资，必将对天然气气价作出合理的调控，这在一定程度上导致了天然气市场不能得到迅速发展。利用LNG可以有效的解决这一问题。相对于管道天然气， LNG投资少，建设规模上有很大的灵活性，在天然气市场培育和发展过程中，具有管道天然气不可比拟的优势。
　(3) 管输天然气的“照付不议”合同使得城市在管输天然气到达之前，必须形成初具规模的天然气市场，从而减小“照付不议”条款带来的负面影响。利用LNG可以发展城市天然气输配系统和用户市场，为管输天然气的到来奠定坚实的基础。
　 (4)近几年来，世界及我国 LNG 技术的发展、成功应用的经验、成本的下降、安全可靠性的提高，都使 LNG 作为燃气气源得到了广泛的认可和使用。
5 LNG在城市燃气供应中价格优势

5.1 与管输天然气的比价
目前，西气东输天然气进入浙江的综合价格为1.35元/m3(长兴首站)，已供气城市的门站的价格为1.58元/m3,预计东气进入宁波三山首站的价格也在1.3元/m3(含税价)按浙江省天然气管输供应实现同网同价的原则，那么东气利用的沿线城市门站的价格也可按1.58元/m3考虑。参考有关文献，按资源采购价为USD3.8/MMB-TU和运输价格USD0.8/MMBTU ，在免进口关税的条件下，宁波LNG接受站的出站的管输天然气的价格为1.46元/m3( 含税价)。如采用非管输方式利用，考虑部分储运、气化加压成本，那么LNG的出站价格可控制在1.3-1.38元/m3 。如LNG的运输成本按5元/km.m3计算，运输距离按500km计算，则各气源到浙江省内城市的价格比较如下：
表 3

从上述比价来看，如采取有效措施降低 LNG 的运输成本或考虑好合理的输送距离， LNG 在浙江省内主要城市的应用其价格优势是非常明显的。

5.2 与压缩天然气(CNG)的比价
CNG供应技术作为国内非管输天然气利用的另一种方式，在浙江省内也得到了较好的应用。目前省内杭州、嘉兴、绍兴诸暨等地均采用 CNG 供应技术对城区部分用户实现了天然气的供应。然而浙江省CNG的母站仅有1座(浙江湖州德清境内)，这势必从气源条件、运输成本、供气规模等方面制约着CNG 供应的发展。相对于LNG的非管输方式，就浙江省而言， CNG 的供气成本要明显增高。表4为CNG供应及LNG供应的供气成本比较：
表 4 (元/m3)

6 LNG在城市燃气中的应用技术
6.1 应用的方式
　 LNG在城市燃气中的应用主要有四种方式：城市主气源(永久性气源)；过渡性气源；备用和调峰气源；小区瓶组供气气源。
6.1.1 最终气源
对于我省地处多山地区、远离天然气主管道、用气量不大的中小的城市，从经济上有可能无法采用管输供气，而建设城市LNG卫星站，便可实现长期或永久的天然气供应。在建设城市LNG卫星站过程中，将 LNG作为永久供气气源，必须有长远的考虑，留有发展空间。气化站可分期实施，规模可逐渐扩大。
6.1.2 过渡气源
　对于规划中管道天然气在3年一5年可以到达的城市，先期建设LNG气化站作为城市过渡性气源，培育和发展城市天然气市场，待管道天然气到达后，利用管道天然气供气， LNG气化站可作为调峰备用气源，也可将设备移至其它城市。
6.1.3 应急备用和调峰
　 由法国索非工程公司帮助建设的上海浦东LNG液化厂，便是我国首座采用LNG技术的天然气备用调峰站。由于液态储存的高效性，据比较测算，采用LNG方式做调峰手段的投资约相当于采用高压管束、球罐形式的1/2,因而具有很好的经济性。
6.1.4 小区瓶组供气
　 和LPG瓶组供气方式相似，LNG瓶组供气工艺是利用LNG钢瓶在LNG母站或LNG卫星站内罐装LNG,通过汽车运输到LNG瓶组供气站内，经气化、调压、计量和加臭后直接向小区居民用户或工业用户供应的一种供气方式。该方式适合用户与气源点距离较远，或者地形、地势复杂，用气量相对较小的场合。LNG小区瓶组供气建设周期短，投资省，可作为城市卫星站建设、投运之前的过渡供气方案。通常用户规模在1000户左右，且离城市LNG母站距离较近。
6.2 LNG 的陆路运输技术
6.2.1 LNG 罐式集装箱运输技术
　LNG罐式集装箱分为两种规格，可在铁路、公路、江海进行联合运输，即12m和13m两种。12m罐式集装箱的LNG有效容积为36m3/台；13m罐式集装箱的有效容积为40m3/台。该罐式集装箱采用进口绝热材料包扎并抽高真空保温，其保温性能非常良好，充满LNG的罐箱的贮存压力从0kg升到7kg的LNG无损时间为56天，已经由张家港市圣达因化工机械有限公司通过中国船级社及国家铁道部、国家质检总局的测试鉴定，并投入批量生产。
6.2.2 LNG 槽车运输技术
　目前国内用于 LNG 运输的低温液体槽车主要是 40m3 高真空多层缠绕绝热半挂槽车和 45m3 高真空多层缠绕绝热半挂槽车两种规格。该槽车都由张家港市圣达因化工机械有限公司生产。
6.3 城市LNG的储存技术
　LNG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储罐又分为金属子母储罐和金属单罐两种。考虑到LNG储罐的运输、制造和国内的实际情况，对浙江省内中小城市一般可选50m3 和100m3的地上金属储罐，一是占地小，二是国内厂家制造技术都比较成熟。低温地上金属储罐的结构很像暖瓶，是双层结构，内胆存储低温液体，它要承受介质的压力和低温，所以制作内胆的材料必须采用耐低温合金钢(OCrl8N9);外壳的作用是为了形成内胆的绝热层，它使外壳与内胆之间保持一定间距，形成绝热空间，并通过支撑装置固定内胆，它要承受内胆和介质的重力载荷以及绝热层的真空负压。因为外壳不接触低温，所以一般是用容器钢制作；绝热层的制作方法有多种，目前应用比较多的是将绝热空间填充珠光沙，并抽成高真空的方法。低温储罐绝热性能的一个重要技术指标，叫做蒸发率，对LNG 罐一般为≤O.3%,它表示的是一天24小时中，由于储罐绝热层泄露而使得外部热量传人储罐内胆，导致气化的液体体积与储罐容积的百分比。例如，一台容积100m3低温储罐，每天会有大约0.2m3的液体变为气体。由于内胆固定和增压工艺方面的原因，低温储罐一般做成立式，较少使用卧式结构。再好的绝热也不是绝对的，热量的缓慢传人使得储罐内的液体缓慢蒸发，压力缓慢而持续的上升，这是低温储罐工艺流程上要解决的第一个问题。相反，由于绝热作用，当运行过程中液位下降时，罐内液体不能从罐壁上获得热量气化，来弥补压力下降，这是工艺流程要解决的第二个问题。另外，低温真空粉末绝热储罐存在日蒸发量，这部分气化了的气体如不按时排出，会使储罐上部气相空间的压力升高。同时，在进行卸车操作时，首先需要从储罐的顶部进液管喷洒LNG液体以对储罐进行预冷，此操作初期会产生较多的BOG气体(Boil Off Gas)，同样需要及时排出。这三个问题对于LPG工艺流程是不用考虑的，搞清楚这三个问题对于熟悉LPG工艺的技术人员理解LNG工艺十分重要 。
6.4 LNG 的气化工艺和技术要求

6 ． 4 ． 1 主要工艺流程

LNG 气化站工程为国内新技术。目前， LNG 气化站主要采用的工艺流程为： LNG 由低温槽车运至气化站，在卸车台利用槽车自带的增压器对槽车储罐加压，利用压差将 LNG 送入 LNG 储罐储存。气化时通过储罐增压器将 LNG 增压后，采用两组空温式气化器组，相互切换使用，当一组使用时间过长，气化器结霜严重，导致气化器气化效率降低，出口温度达不到要求，人工 ( 或自动或定时 ) 切换到另一组使用，本组进行自然化霜。在夏季，经空温式气化器气化后天然气温度可达 15 ℃左右，可以直接进管网；在冬季或雨季，由于环境温度或湿度的影响，气化器气化效率大大降低，气化后天然气温度达不到要求时，经 NG 加热器加热，达到允许温度，再进管网。
6.4.2 流程设计的技术要求
(1) 整个气化过程无动力设备介质流动，依赖于合理的压力制度。
(2) 在空温式气化加热器前的设备和管道均属低温部分，由于低温管材、阀门价格较高，所以在流程设计中尽可能减少低温部分管材与阀门。
(3) 流程中安全放散和紧急放散分低温和常温二部分分别放散。
(4) 流程中关键参数采用报警装置，如储罐设压力超压报警和高低液位报警；出站燃气设低温报警；在流程各区域均设可燃气体浓度检测和报警。

6.5 城市LNG气化站的安全控制
6.5.1 安全运行控制系统
　根据国内外城市LNG气化站的设计和安全管理的经验，对于城市LNG站的安全运行控制一般采用的分布控制系统(Distribute Control System,DCS)及紧急关闭系统(Emergency Shut Down,ESD)相结合的原则。DCS系统用于显示和控制LNG装置的温度、压力、液位、流量等主要和重要的控制参数ESD系统与DCS系统相互独立，在LNG装置发生紧急状况时开启，用于隔离和关断LNG 、或其它可燃来源，并关闭那些如果继续运行可能维持或增加灾情的设备。
6.5.2 火灾和泄漏探测报警系统
　 在LNG的气化设备和储罐附近要设置可燃气体浓度检测报警装置，当气体浓度达到爆炸下限的10%-25%时，即发出声光警报，以便迅速采取紧急措施。所有的探测信号均送入DCS系统，并设置报警值，同时，重要的信号送入ESD系统实行单元切断或全站联锁停车。
6.5.3 消防水系统
　 消防给水系统由消防泵房、消防水池、消防管道及消火拴、消防水炮等组成，用于消防喷淋，冷却储罐、设备和管道，控制未燃烧的泄漏或溢流危脸物。
7 结束语
　LNG在城市燃气中的应用技术成熟，安全可靠，当气源资源有可靠保证时，可作为浙江省城市燃气的补充气源。特别是在省天然气长输管线不能到达地区，LNG就可作为城市燃气气源。通过研究，目前要使LNG在浙江省城市燃气中得到更规范、更安全和经济合理的应用，尚需尽快完善规范，及时推出LNG相关的设计、施工及验收规范。同时应做好LNG的特性及安全生产管理技术的宣贯，积极开展LNG工程主要设备的专业化和集成化(撬装)技术研究以及相关扶持政策的研究。
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