液化天然气(LNG)及其应用研究

液化天然气 (LNG)及其应用研究

李宏伟 崔勇力

中国石油工程建设有限公司华北分公司 062552

摘要：在社会经济高速发展的过程中，需要大量的能源作为支撑。我国的煤炭储备量较大，因此在能源结构中，煤炭能源占据了主要的地位。但是煤炭能源在燃烧的过程中会产生大量的污染物，对环境造成污染，所带来的环境问题会在很大程度上影响我国的可持续发展能力。在这种情况下就需要重视清洁能源的应用，作为一种蕴藏量比较大的能源种类，相比煤炭能源，天然气在应用的过程中能够减少将近100%的二氧化硫以及粉尘的排放，同时具有比较高的热值，是一种较为理想的能源。在可持续发展理念以及成为全民共识的背景下，需要重视天然气能源的应用，加强对液化天然气的应用研究，从而在稳定能源供给的同时，实现生态环境保护。

关键词：液化天然气；优点；应用研究

目前，天然气能源已经在各个领域，行业中得到了广泛的运用。液化天然气(LNG)无论在运输环节还是在存储环节都表现出了比较高的安全性以及便捷性。现阶段，在天然气资源开发以及利用环节中，LNG技术均得到了普遍的应用，经液化化的天然气所占用的贮存空间较小，在很大程度上方便了运输环节并节省了天然气贮存的成本。近些年我国社会经济发展的比较快，对于能源的需求也在不断的增加，在这个过程中加强液化天然气的应用，不仅能够实现对能源的补充，满足社会经济发展对于能源的需求，同时也有利于环境保护，提升设计经济的可持续发展能力。

1液化天然气的特点以及优势

1.1液化天然气的特点

液化后的天然气温度较低，气液膨胀比较大，同时具有较高的热值，一吨液化天然气所产生的热量能够发电8300度。同时，液化天然气几乎不含硫，因此，液化天然气燃烧后所产生的物质，主要为一氧化碳和二氧化碳，以及极少量的硫。如果将液化天然气应用于发电中，其所产生的二氧化碳以及氮氧化物仅为煤电的20%或50%。液化天然气的燃点为590摄氏度，同时爆炸范围在5%-15%之间，天然气本身的重量轻于空气，因此即使天然气泄漏到空气中也会很快扩散。天然气气体的密度为1.5KG/m3。由于气体密度较低，因此比较容易在空气中扩散。

1.2液化天然气的优势

总的来说，液化天然气具有方便运输贮存以及具有较高安全性的优点。从运输贮存方面的优势来看，自然开采的天然气能源以气体形式存在，这种能源形态给天然气的运输以及贮存带来了很大的难度，而通过应用低温冷冻工艺对天然气进行液化，形成液化天然气(LNG)，则能够大幅度的压缩天然气的体积，在同等体积下液化天然气的重量仅为水的45%，这就在很大程度上方便了运输的环节。同时由于液化后同等热值下的体积更小，因此也能节省大量的存储空间，使得单位容积内能够容纳更多的天然气，同时经液化后的天然气只有保持一定的压力便不易泄漏，因此也能减少贮存过程中的消耗。

从安全性优势来看，气态的天然气需要在较高的压力环境下保存，而如果运输的环节中，由于会产生颠簸，磕碰，再加上压力容器的内部压力较高，因此很容易导致安全事故的发生。而经液化的天然气不需要过高的压力即可贮存，在运输的过程中压力容器不需要保持过高的压力，配合低温液体槽车，能够保证较高的安全性。

2液化天然气(LNG)的应用

2.1城市调峰方面的应用

LNG技术在运输以及存储环节具有较为明显的优势。我国国土面积广大，导致天然气运输路线较长，因此在运输过程中往往会遇到很多问题，其中最为关键的问题就是安全问题。想要实现对天然气能源的运输，就需要解决天然气的安全问题。如果运输气体形态的天然气不仅运输的效率较低，同时，在运输的过程中也很可能发生天然气自燃或者泄露的问题，相关问题不仅会造成天然气资源的大量浪费，同时也会引发较为严重的安全问题。但是，液化天然气技术的应用在很大程度上解决了天然气资源的运输问题，经液化后的天然气不仅体积大幅度的缩小，同时安全性也有很大的提升。以液化天然气技术为基础，全国建设了大量的天然气管网，当一个城市处于天然气使用高峰时段难以稳定供应天然气时，就可以利用天然气运输管网对天然气资源进行高效的调度，保证城市能够在用气高峰期维持稳定的天然气供应。此外，应用液化天然气技术还能够在很大程度上解决我国能源资源分布不均衡的问题，借助天然气运输管道能够向偏远地区以及资源匮乏地区持续的供应天然气，一方面能够促进当地的发展建设，另一方面，天然气能源作为一种清洁能源，能够更好的促进生态环境建设，对于我国社会经济的可持续发展具有重要的意义。

2.2发电行业方面的应用

在社会经济发展的过程中，对于电力能源的需求不断提升。我国目前的电力能源主要以煤电为主，即通过燃烧煤炭来发电。尽管煤炭资源成本较为低廉，但是在燃烧的过程中会产生大量的污染物，不利于环境友好型社会的建设。而天然气能源较为纯净，在燃烧的过程中仅产生少量的一氧化碳以及二氧化碳，几乎不产生硫，因此对环境的污染较少，天然气发电NOX和CO2排放量仅为燃煤电厂的20%和50%。应用天然气能源进行发电，不仅能够满足我国现阶段电力能源需求，同时也落实了可持续发展的要求。液化天然气技术能够压缩天然气的体积，解决了电力企业在应用天然气发电时贮存场地占用的问题。在液化天然气技术的支撑下，发电企业能够以较小的占地面积存储尽可能多的天然气，满足发电的要求，同时也能促进经济以及环境的双向发展。

2.3冷能生产方面的应用

对天然气进行液化的过程中，需要应用低温冷冻工艺，在常压环境下，需要将将温度降低至-162℃才能将气态天然气转化为液态的天然气。因此，在天然气由气态向液态转化的过程中，存储了大量的冷能资源。当使用天然气时，需要将液态的天然气再次转化为气态的天然气，在这个过程中会吸收大量的热能，并释放等量的冷能。液化天然气气化过程中所释放的冷能资源具有巨大的应用价值，比如，可以将气化过程中释放的冷能用于仓库制冷中，或者制造液态二氧化碳，辅助食品冷冻等。LNG冷能回收技术可以分为两大类，一类为直接利用技术，另一类为间接利用技术。其中冷能发电，冷能空分，以及冷冻仓库都属于冷能直接利用的范畴。而冷能间接利用回收技术包括利用冷能空分液氮，液氧，进行冷冻干燥，低温粉碎等工艺形式，通过以上方式实现对冷能资源的回收应用，不仅能够节省大量的能源，同时也会创造经济效益，实现LNG产业的循环发展，以LNG冷能回收技术在冷冻仓库的应用为例，与常规的制冷方式相比能够节省50%的电力，因此LNG在冷能生产方面具有广阔的市场。

2.4汽车燃料方面的应用

近些年来，我国汽车工业有了较大的发展，我国汽车保有量不断增加，汽车在给人们生活带来便利的同时，汽车尾气排放也导致了严重的环境污染。现阶段汽车燃料以石油为主，石油在燃烧的过程中会产生大量的污染物，在城市中汽车尾气排放已经成为导致大气污染的主要因素。尽管目前电动汽车行业发展比较快，通过电力驱动能够在根本上杜绝汽车尾气污染，但是现阶段，受技术限制，电动汽车在行驶里程上以及充电速度上都有一定的缺陷，难以比肩燃油汽车的能源补充效率。而液化天然气具有较高的热值，对于贮存的压力要求不高，在汽车中应用，能够实现与燃油相同的能源补充方式，完全可以将液化天然气作为石油的替代燃料，不仅能够有效降低汽车尾气中污染物的排放，应用液化天然气作为燃料可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%，CO减少90%，SOx、Pb降为零。同时，由于液化天然气的价格较为低廉，燃料成本为石油燃料的80%，因此也能帮助车主节省大量的燃油成本。

参考文献：

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