一、LNG小區(qū)氣化在中國的崛起
如果說20世紀(jì)的80年代至90年代是中國的LPG小區(qū)氣化的年代的話,那么21世紀(jì)的頭10年至20年將是中國的LNG小區(qū)氣化的年代;中國LPG小區(qū)氣化的發(fā)源地在廣東深圳,中國LNG小區(qū)氣化的發(fā)源地應(yīng)該在山東淄博。廣東LPG小區(qū)氣化的氣源主要靠海外進(jìn)口,山東LNG小區(qū)氣化的氣源目前主要靠河南濮陽LNG生產(chǎn)廠,將來會(huì)有更多的氣源途徑。
本工程為國內(nèi)第一個(gè)對液化天然氣進(jìn)行卸車、儲(chǔ)存、氣化的氣化站設(shè)計(jì)項(xiàng)目。液化天然氣由低溫槽車從中原油田運(yùn)至淄博氣化站。
淄博項(xiàng)目自1999年6月開始設(shè)計(jì),于2000年1月完成;淄博煤氣公司于2000年1月開始施工,于2000年10月建成采用LNG試開車,并于2001年12月2日投入LNG供氣,是國內(nèi)第一座液化天然氣氣化站,也是亞洲最大的液化天然氣氣化站,天然氣全部供應(yīng)工業(yè)用戶,設(shè)計(jì)能力為12萬Nm3/d。
青島金家?guī)XLNG小區(qū)氣化站
金家?guī)X項(xiàng)目自2000年6月開始設(shè)計(jì),于2001年1月完成;青島煤氣公司于2001年1月開始施工,于2002年2月建成試開車,一次成功,是國內(nèi)第一座民用液化天然氣氣化站,,設(shè)計(jì)能力為2萬Nm3/d。
廣東龍川LNG小區(qū)氣化站工程
龍川LNG氣化站的設(shè)計(jì)、建設(shè)周期短,從設(shè)計(jì)到落成只用了不到一年時(shí)間,今年5月23日已舉行了落成典禮。設(shè)計(jì)能力1萬Nm3/d。
雖然龍川站的LNG目前來自河南濮陽,但其經(jīng)營者的目光是在深圳。一旦深圳的LNG接受站建成,龍川將是收益者。
龍川LNG氣化站工程是青島化工設(shè)計(jì)院管理性總承包項(xiàng)目。
在中國,目前正在籌建和即將投入運(yùn)行的LNG氣化站有河南的商丘、江蘇的姜堰和沭陽、山東的坊子、浙江的蘇州、北京的密云、安徽的蚌埠;正在規(guī)劃設(shè)計(jì)的有浙江的余姚、江西的九江、山東的濰坊、平度、青州以及福建的廈門等城市;據(jù)說上海通達(dá)能源公司在完成了廣東龍川LNG氣化站建設(shè)之后,還要在廣東的陽江、惠東、汕尾等城市投資建設(shè)LNG小區(qū)氣化站。
看來,最近在中國山東掀起的LNG小區(qū)氣化熱,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)在中國廣東掀起的LPG小區(qū)氣化熱,比日本在20世紀(jì)70年代的發(fā)展速度還快,不管是建設(shè)規(guī)模,還是建設(shè)速度,還有它的建設(shè)組織形式和人們的關(guān)心影響程度都是廣東LPG小區(qū)氣化無可比擬的。
二、世界性的天然氣轉(zhuǎn)換工程必將到來
隨著時(shí)代的進(jìn)步,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求,煤制氣的缺點(diǎn)越來越多地全面暴露,先進(jìn)的國家早在20世紀(jì)50年代、60年代、70年代、80年代、90年代相繼淘汰煤制氣,石油制氣又存在許多克服不了的缺點(diǎn),液化石油氣將會(huì)隨著未來石油的枯竭而變成過渡性的能源,用天然氣取代其它所有的能源的世界性天然氣轉(zhuǎn)換工程將成為一種燃?xì)饽茉锤锩l(fā)展的必然。
部分國家天然氣轉(zhuǎn)換時(shí)間表 國家 實(shí)現(xiàn)天然氣轉(zhuǎn)換時(shí)(年) 氣源 美 國 1945-1958 管道天然氣為主 前蘇聯(lián) 1948-1960 管道天然氣為主 英 國 1964-1977 前期用LNG,后期以管道天然氣為主 法 國 1962-1982 LNG與管道天然氣結(jié)合 德 國 1960-1970 管道天然氣為主,少量LNG 澳大利亞 1976-1986 管道天然氣 日 本 1969-1998 全部LNG供應(yīng)
天然氣的利用途徑可采取管道輸送和液化后用船運(yùn)輸、公路槽車和鐵路槽車運(yùn)輸多種途徑來實(shí)現(xiàn)。長輸管道輸送受到鋪設(shè)管道需要穿過崇山峻嶺、農(nóng)田村莊以及征用村鎮(zhèn)土地賠償費(fèi)用等限制,超過一定長距離,從經(jīng)濟(jì)角度來考慮是很不合算的。而將天然氣液化后用大船(13.5萬立方米)通過海上運(yùn)輸,送至城市邊沿建設(shè)的LNG接收基地是非常經(jīng)濟(jì)合算的事。LNG在美國、歐洲、日本早就得到廣泛的應(yīng)用,而日本是世界上使用LNG最成功的國家,年用量達(dá)到了5000萬噸,占世界LNG貿(mào)易量8000萬噸的62.5%。亞洲的日本、韓國和臺灣地區(qū)LNG消費(fèi)數(shù)量,占了世界總消費(fèi)量的四分之三還多。
中國廣東300萬噸LNG項(xiàng)目的上馬以及福建200萬噸LNG項(xiàng)目的籌建,加上印度LNG項(xiàng)目的上馬,以及臺灣地區(qū)東鼎LNG接收基地的建成,亞洲的LNG用量又會(huì)大輻度的上升。
三、世界LNG工業(yè)的發(fā)展
天然氣的主要成分為甲烷,是永久性的氣體,在常溫下不能用壓縮的辦法將其液化,只有在低溫下(-162度)才能變成液體。20世紀(jì)20年代以來,隨著深冷工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,使大量的天然氣液化成為可能。
1910年,美國開始了工業(yè)規(guī)模的天然氣液化。1917年卡波特(Cabot)獲得了第一個(gè)有關(guān)天然氣液化、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)拿绹鴮@暝诿绹奈鞲ゼ麃喌貐^(qū)建起了世界上第一家液化甲烷工廠,進(jìn)行甲烷液化生產(chǎn)。
1937年,英國的埃吉湯(Egerton)提出用液化天然氣調(diào)節(jié)城市供氣中的高峰負(fù)荷,將天然氣液化并儲(chǔ)存,供冬季供氣高峰負(fù)荷和應(yīng)急事故時(shí)的供應(yīng)。1999年底投產(chǎn)的由法國索菲燃?xì)夤こ坦編椭ㄔO(shè)的,設(shè)計(jì)能力日產(chǎn)12萬立方米的上海浦東LNG生產(chǎn)廠,便是我國首座采用LNG技術(shù)的天然氣備用/調(diào)峰站。
1955年,美國康斯托克國際甲烷公司,致力于研究跨海運(yùn)輸液化天然氣的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。
1957年,英國氣體公司決定和康斯托克公司簽訂合同,引進(jìn)液化天然氣補(bǔ)充城市煤氣供應(yīng)之不足,并在英國的坎威爾島上建起世界上第一個(gè)液化天然氣接收基地,用于儲(chǔ)存引進(jìn)的液化天然氣。
1959年,美國康斯托克國際甲烷公司建造了世界上第一艘液化天然氣運(yùn)輸船“甲烷先鋒”號,于次年的1月28日至2月20日運(yùn)載了2200噸的液化天然氣從美國的路易斯安那州的查理斯湖出發(fā),航行至英國的坎威爾島接收基地,標(biāo)志著世界液化天然氣工業(yè)的誕生。
1960年,英國殼牌購買了該公司40%的股份,“甲烷先鋒”號運(yùn)輸船于1964年投入了由阿爾及利亞至英國的LNG運(yùn)輸業(yè)務(wù),使世界LNG商業(yè)貿(mào)易迅速地發(fā)展起來。
目前中國興起的LNG小區(qū)氣化熱潮將隨著國內(nèi)LNG液化廠的不斷出現(xiàn),以及沿海進(jìn)口LNG接收基地的增加,將會(huì)大大地推動(dòng)中國LNG工業(yè)的起步和世界LNG工業(yè)的迅速發(fā)展。
四、LNG小區(qū)氣化的寬廣前景
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),到1998年底止,全世界已有115座LNG衛(wèi)星站投入運(yùn)行,日本就有50多個(gè)LNG衛(wèi)星站。
LNG小區(qū)氣化站的發(fā)展具有寬廣的前途是基于:
第一、其氣源LNG是將天然氣液化縮小600多倍的液體,可在公路、鐵路、海上通過汽車槽車、火車槽車和輪船進(jìn)行靈活高效的運(yùn)輸;
第二、LNG小區(qū)氣化站建設(shè)投資省、見效快、方式靈活;
第三、LNG的氣化成本遠(yuǎn)比LPG氣化成本低,經(jīng)濟(jì)合算;
第四、與LPG比較,安全可靠,其氣相密度0.747Kg/m3,比空氣輕,稍有泄露,即可隨空氣逸散,其著火點(diǎn)為650℃,比LPG的560℃要低,其爆炸極限為5%- 15%,比LPG的1%-15%要窄,使用起來會(huì)更安全。
第五、LNG的主要成份為甲烷,燃燒后排出的二氧化碳比LPG少3-4倍,減少了溫室效應(yīng),是非常理想的民用燃料、工業(yè)燃料、發(fā)電燃料、車用燃料。
第六、LNG小區(qū)氣化工藝流程簡單,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,建設(shè)城市LNG衛(wèi)星站可作為城市供氣主要設(shè)施,又可以作為城市供氣調(diào)峰設(shè)施,可成為與管道天然氣對接之后的調(diào)峰和儲(chǔ)存設(shè)施。
隨著國內(nèi)液化天然氣生產(chǎn)廠和進(jìn)口LNG接收基地的不斷出現(xiàn),中國經(jīng)濟(jì)改革開放的步伐加快,廣大城市居民生活水平的提高,在中國的許多中小城市建設(shè)3至5萬戶、8至10萬戶規(guī)模的LNG小區(qū)氣化來滿足人民生活用氣和商業(yè)用氣成為可能和現(xiàn)實(shí)。
上海浦東日產(chǎn)10萬米3LNG生產(chǎn)廠同時(shí)又是調(diào)峰和事故氣源的LNG氣化站于2000年4月10日年底投產(chǎn)運(yùn)行;河南中原油田濮陽日產(chǎn)15萬米3的LNG液化廠于2001年11月份投產(chǎn);新疆廣匯集團(tuán)正在新疆吐哈油田建設(shè)一個(gè)日產(chǎn)150萬米3的LNG液化廠,計(jì)劃于2003年10月份投入生產(chǎn),最近美國一家公司準(zhǔn)備投資1.2億美元與中原油田綠能高科合作在內(nèi)蒙建一個(gè)150萬米3/天的LNG液化廠,到2005年廣東深圳稱頭角300萬噸/年的LNG接收基地建成以及福建中國第二個(gè)進(jìn)口200萬噸LNG接收基地建成之后,都將成為21世紀(jì)頭10年和第二個(gè)10年發(fā)展LNG小區(qū)氣化提供了可靠的氣源保證。
我國的四川簡陽空分設(shè)備集團(tuán)有限責(zé)任公司和張家港市化工機(jī)械有限公司生產(chǎn)低溫設(shè)備已有20多年的歷史,江蘇張家港市圣達(dá)因化工機(jī)械有限公司已形成系列化LNG設(shè)備生產(chǎn)能力,為我國發(fā)展LNG工業(yè)提供了可靠的儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備,對加快我國LNG生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化以及加速我國的LNG小區(qū)氣化設(shè)備國產(chǎn)化都具有很大的推動(dòng)作用。
五、LNG小區(qū)氣化的工藝與設(shè)備
LNG小區(qū)氣化站工藝流程簡述:
LNG氣化站工藝在國外十分成熟,而在中國則剛剛開始。LNG由低溫槽車運(yùn)至氣化站,在卸車臺利用槽車自帶的增壓器對槽車儲(chǔ)罐加壓,利用壓差將LNG送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。氣化時(shí)通過儲(chǔ)罐增壓器將LNG增壓,然后自流進(jìn)入空浴式氣化器,LNG發(fā)生相變,成為氣態(tài)天然氣,夏季直接去管網(wǎng),冬季經(jīng)水浴式加熱,再去管網(wǎng)。
LNG站工藝設(shè)備與設(shè)施
結(jié)構(gòu)形式: 立式金屬單罐
最高工作壓力: 0.5MPa;
最低工作溫度: -196℃;
單臺凈幾何容積:100m3;
內(nèi)罐直徑: φ3000;
外罐直徑: φ3500;
內(nèi)罐材質(zhì): 0Cr18Ni9;
外罐材質(zhì): 16MnR;
四川空分集團(tuán)和張家港圣達(dá)因公司生產(chǎn)的LNG儲(chǔ)罐 LNG 氣 化 器
空浴式氣化器
結(jié) 構(gòu): 立式、長方體
氣化能力: 9605kg/h.臺
數(shù) 量: 一組4臺,共兩組(一開一備)
生產(chǎn)單位: 山東淄博
LNG入口溫度: -162 ℃
LNG出口溫度: 環(huán)境溫度-10 ℃
正常工作壓力: 0.4MPa(絕)
空 浴 式 氣 化 器水浴式氣化器
結(jié) 構(gòu):圓筒形
氣化能力:4000kg/h
生產(chǎn)單位:國內(nèi)制造(按日本國提供圖紙)
數(shù) 量:1 臺
增壓器
為了使儲(chǔ)罐中的LNG能夠自流進(jìn)入氣化器,必須保證儲(chǔ)罐的壓力高于氣化器。為此設(shè)置了儲(chǔ)罐自增壓氣化器,當(dāng)儲(chǔ)罐壓力低于設(shè)定值時(shí),自力式升壓調(diào)節(jié)閥開啟,LNG進(jìn)入自增壓氣化器,氣化后的天然氣回到儲(chǔ)罐頂部,達(dá)到為儲(chǔ)罐增壓的目的。
增壓器
BOG處理裝置
BOG(Boil Off Gas)是儲(chǔ)罐及槽車的蒸發(fā)氣體。低溫真空粉末絕熱儲(chǔ)罐和低溫槽車的日蒸發(fā)率一般為0.3%,這部分氣化了的氣體如不按時(shí)排出,會(huì)使儲(chǔ)罐上部氣相空間的壓力升高。為保證儲(chǔ)罐的安全,裝有降壓調(diào)節(jié)閥,可根據(jù)壓力自動(dòng)排出BOG。因此在設(shè)計(jì)中設(shè)置了BOG加熱器及BOG緩沖罐,用以回收BOG?;厥盏腂OG冬季用于燃?xì)忮仩t做燃料,夏季不使用鍋爐時(shí),通過緩沖灌的壓力控制,并入輸氣管網(wǎng)。
結(jié)構(gòu)為臥式,圓筒形;直徑φ3000;材質(zhì)16MnR;按工藝技術(shù)要求,設(shè)置進(jìn)、出氣相管、安全放散、壓力指示接口。
BOG儲(chǔ)罐幾何容積100m3,包括附件在內(nèi)。
BOG處理裝置
閥門、輸送管及管件
(1).LNG閥門
應(yīng)滿足輸送LNG壓力、流量要求,且具備耐低溫性能(-196℃)。從日本進(jìn)口LNG閥門,主要包括LNG截止閥、安全閥、止回閥、緊急切斷閥、升壓、調(diào)節(jié)閥等,應(yīng)能滿足工藝流程的技術(shù)要求。
(2).LNG輸送管道及管件
LNG輸送管道:材質(zhì)0Cr18Ni9,規(guī)格DN25、DN50、DN65、DN80,生產(chǎn)廠為中石化無錫鋼管廠。
LNG管件:與LNG輸送管道相同(或相匹配)技術(shù)要求。法蘭:材質(zhì)0Cr18Ni9,由濟(jì)南東方石油化工公司提供;密封墊片采用不銹鋼金屬纏繞墊片, 淄博本地生產(chǎn)。
LNG運(yùn)輸30m3/0.8Pa LNG半掛運(yùn)輸槽車
山東LNG小區(qū)氣化的氣源目前主要靠河南濮陽LNG生產(chǎn)廠,它是靠30m3/0.8Pa LNG半掛運(yùn)輸車運(yùn)輸.
(1).貯槽
貯槽型號為TCB-27/8型低溫液體貯槽。金屬雙圓筒真空纖維絕熱結(jié)構(gòu);尾部設(shè)置操作箱,主要的操作閥門均安裝在操作箱內(nèi)集中控制。操作箱三面設(shè)置鋁合金卷簾門,便于操作維護(hù)。前部設(shè)有車前壓力表,便于操作人員在駕駛室內(nèi)就近觀察內(nèi)筒壓力。兩側(cè)設(shè)置平臺,便于阻擋泥漿飛濺。平臺上設(shè)置軟管箱,箱內(nèi)放置輸液(汽)金屬軟管。軟管為不銹鋼波紋管。
(2).整車
列車整車外形尺寸長×寬×高≈14500mm×2500mm×3800mm,符合GB7258《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
整車按GB11567標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在兩側(cè)設(shè)置有安全防護(hù)欄桿,車后部設(shè)置有安全防護(hù)裝置。并按GB4785標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)置有信號裝置燈。
六、中國應(yīng)盡快建立LNG利用和LNG小區(qū)氣化的有關(guān)法規(guī)和政策
盡管在美國、歐洲、日本早在30多年前就開始了LNG的利用和LNG衛(wèi)星站的建設(shè),積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),掌握了成熟的技術(shù),而在中國,目前尚無關(guān)于LNG利用和LNG小區(qū)氣化站建設(shè)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范。目前只有參考《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》。希望城市燃?xì)獾闹鞴懿块T、設(shè)計(jì)規(guī)劃部門盡快制定出LNG利用和LNG小區(qū)氣化站建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn);設(shè)備運(yùn)行操作規(guī)程和管理規(guī)定;液化天然氣的處理、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、氣化等規(guī)程,以便執(zhí)行,積極推動(dòng)LNG工業(yè)在中國的發(fā)展,為加快中國天然氣轉(zhuǎn)換做出貢獻(xiàn)。
作者簡介:本文作者賴元楷是前任深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司董事長、現(xiàn)任深圳市梓元咨詢有限公司總裁、國務(wù)院政府特殊津貼專家、中國城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì)副理事長、華南理工大學(xué)兼職教授、廣東省石油學(xué)會(huì)付理事長兼廣東燃?xì)鈱I(yè)委員會(huì)主任。
論著有:《深圳特區(qū)燃?xì)饨ㄔO(shè)與管理》、《深圳小區(qū)氣化聯(lián)網(wǎng)操作與管理》、《石油氣之歌》、《蔚藍(lán)的火焰》等。他的《全面規(guī)劃,分區(qū)建設(shè),逐步聯(lián)網(wǎng),發(fā)展液化石油氣管道供氣》、《深圳小區(qū)氣化聯(lián)網(wǎng)操作與管理》、《廣東地區(qū)LPG儲(chǔ)存能力與周期的分析》三篇論文分別于1994年6月在意大利米蘭舉行的第19屆世界燃?xì)獯髸?huì)、1997年7月在丹麥哥本哈根舉行的第20屆世界燃?xì)獯髸?huì)、2000年6月在法國尼斯舉行的第21屆世界燃?xì)獯髸?huì)講壇上宣讀,為中國城市燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展贏得了信譽(yù)。