（交通运输工程专业论文）深圳lng接收终端到增城市不同输配方式的技术经济分析.pdf

交通运输工程硕士论文 摘要 加入w t o 之后，给我国的经济发展带来了前所未有的机遇和挑战，而能源消费作为经济 发展的动力，占据了越来越重要的地位，这对我国的能源结构提出了新的要求。为了顺应新 的发展趋势，我国实施了“西气东输”工程，从宏观上树立了天然气的主导气源地位。但是 在天然气主管网还无法辐射到的地区，特别是南方经济发达的沿海省份，选择进口液化天然 气作为主气源，建设液化天然气接收终端，既符合目前世界能源市场的发展，又能确实解决 实际问题。 对于液化天然气接收终端而言，由于其巨大的投资，一经建成之后，对于市场的依赖性 很强。因此，结合我国福建莆田秀屿港液化天然气接收终端向下游不同用户的多种可行性输 配方式的比较，从管道运输，液化天然气槽车运输( l n g 卫星站建设) 和压缩天然气拖车运 输这三种运输方式以及相应的建站规模的工程技术经济分析，从而得出不同运距和用气负荷 下的最佳输配方式，是具有现实意义的。 本文研究的工作主要分为三个部分：第一，通过对日本的能源结构，以及液化天然气在 能源结构中的比例变化，以及液化天然气在日本的应用情况来说明其重要性。同时对世界液 化天然气的市场供应，海运市场情况的数据进行分析。通过对液化天然气国际市场应用和市 场供应的分析，证明我国引用液化天然气的必要性和可行性。第二，对于液化天然气的接收 终端着重在功能性方面进行介绍，以对后续的下游输配做一个重要铺垫。第三，具体结合珠 江三角洲液化天然气利用情况，对于下游具体用气量和不同时问的规划，从分析各种输配方 式的工程技术条件，经济条件和地理区位着手，将其在运能，运距，建设周期，费用，安全 可靠性，对环境的依赖和影响来综合评估，反映出不同规模和运距下的合理方式。 关键词：液化天然气，输配方式，工程技术分析 交通运输工程硕士论文 a b s t r a c t a f t e rc h i n ae n t e r e dw t o i tb n n g sa n u n p r e c e d e n t e do p p o r t u n i t ya n dh u g ec h a l l e n g ef o rt h e d e v e l o p m e n to fc h i n e s ee c o n o m y a st h ee n e r g yc o n s u m p t i o ni st h ee n g i n eo fe c o n o m yb o o mi tt a k e s a no u t s t a n d i n gp o s i t i o n t h i sn e wc h a n g eg i v e so u tan e ws u b j e c tf o ro u re n e r g ys t r u c t u r ei no r d e rt o s u b j e c tt ot h en e wt 怕n d ，o u rc o u n t r ya p p l y = w e s t - e a s tg a sp i p e l i n e “p r o j e c t a n ds e tt h en a t u r a lg a si n t o t h el e a d i n gd e g r e e b u ti ns o m ep l a c ew h e r ec a nn o tb er a d i a t e db yn a t u r a lg a sp i p e l i n e 。e s p e c i a l l yi n s o u t h e ma r e aw h i c hh a sah i g h l yd e v e l o p i n ge c o n o m y , c o n s i d e n n gi m p o r tl n gi sa st h em a i ns o u r c e a n db u i l d i n gt h el n g r e c e i v i n gt e r m i n a lc a ns o l v et h ep r o b l e ma sw e l la sa c c o r dw i t ht h ew o r l d 饨n d f o rl n gr e c e i v i n gt e r m i n a l ，t h el a r g ei n v e s t m e n td e t e r m i n et h es t r o n gr e l y i n go nt h em a r k e ta f t e r c o n s t r u c t i n g t h e r e f o r e 1 dl i k e t ol i n kt h el n gu s a g eo fz h e n g c h e nc i t y ( g u a n g d o n gp r o v i n c e ) t o c o m p a r et h em u l t i - f e a s i b i l i t yo ft r a n s p o r tf r o ml n gr e c e i v i n gt e r m i n a lt od o w ns t r e a m t h r o u g ha n a l y s i s t h ee n g i n e e r i n ga n de c o n o m yf o rt h et h r e ew a y s ，e g p i p e l i n e l n ga n dc n gw ec a ng e tt h e a p p l i c a b i l i t yo fd i f f e r e n tw a y m yp a p e ri sb a s i c a l l ys e g m e n t e di n t ot h r e ep a r t s s ：f i r s t l y , a n a l y s i st h ee n e r g ys t r u c t u r eo fj a p a n ， t h ev a n e t yo fl n gr a t i oi nt h ee n e r g yc o n s u m p t i o na n dt h eu s a g eo fl n gi nj a p a n ，s ot h a tw ec a n k n o wt h es i g n i f i c a n c eo fl n g i nt h em e a nt i m e t h em a r k e to fw o r l d w i d el n gs u p p l ya n dt h el n g s h i p p i n gm a r k e td a t ai sv e r yi m p o r t a n tf o ru sw h e nw et a l ka b o u tl n gm a r k e t ，a n di tc a np r o v et h e n e c e s s i t ya n df e a s i b i l i t yf o ro u rc o u n t r yi m p o r t i n gl n gs e c o n d l y , i ，i if o c u so nt h ef u n c t i o no fl n g r e c e i v i n gt e r m i n a ls ot h a tic a ne a s i l yo u t s p r e a dt h ec o r et e x to fm yp a p e rt h i r d l y , i i ii n t e g r a t et h el n g u t i l i z a t i o no fp e a dr i v e rd e l t at oa n a l y z et h ee n g i n e e r i n gc o n d i t i o n s 。e c o n o m ys i t u a t i o n ，c o n s t r u c t i n g c y c l e ，i n v e s t m e n t ，s a f e t ya n dr e l i a b i l i t ya n dt h ei m p a c tt ot h el o c a le n v i r o n m e n t 。s ot h a ti tc a nb e r e f l e c t e dt h er e a s o n a b l et r a n s p o r tm e t h o di nd i f f e r e n tc a p a c i t ya n dd i s t a n c e k e yw o r d s ：l i q u e f i e dn a t u r a lg a s ，t r a n s p o r tw a y , e n g i n e e r i n gt e c h n i c a la n de c o n o m i c a n a l y s i s l if l o n g m e i ( m t e ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h e n h o n ga n dy a nm i n g q i n g 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。论文中除了特别加以标注和致鲥的地方外，不包含其他人或其他 机构已经发表或撰写过的研究成果，其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名 论文使用授权声明 日期： 砭咝! ! 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存沦文。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名盔生丛! 导师签名：_ 虹日期：业 交通运输工程硕士沦文 第一章：绪论 1 1 选题目的以及研究背景 随着世界液化天然气市场的极大卞富发展，液化天然气越来越成为一种重要的能 源保障。在口本等一些能源缺乏的国家和地区，液化天然气逐渐成为主气源的一种， 而在欧美大多数发达国家，液化天然气也被广泛用做调峰和事故备用气源。在全球化 条件下中国新的能源政策的核心是“两种资源，两个市场”，逐步实现能源贸易自由 化和能源投资自由化，即转变，促进市场、积极向全球开放市场，这是2 l 世纪初期 中国新的能源发展。相应的能源政策需要做两方面的调整：一是从主要利用国内资源， 高度自给自足转向充分利用全球资源，保持适度自给率；二是从封闭型、半开放市场， 较高的准入限制，加快对能源产业市场的开放。2 1 世纪初期巾国还树立了新的能源 产业安全观，在开放的条件下，能源安全不仅取决于生产能力，而且也取决于购买能 力和贸易能力；不仅取决于购买的数量和价格，而且取决于购买的丰h 对价格和丰h 对份 额。目前在中国，随着“西气东输”项目的实施，天然气在我国的能源消费结构中的 比例提高了2 以上，同时在j “东，福建以及浙江省的液化天然气接收终端项目的批 准建设，我国的气源多样化的产业架构初步构成，预计到2 0 1 0 年，将会达到8 。巾 国建设l n g 接收终端，反映了新的历史时期的能源发展观和能源安全观，符合中国 能源市场日益开放的趋势，必将优化能源配置，有利于经济发展。 大量的国际经验说明，发展l n g 有一定的经济规模和经济运距，对于液化天然 气接收终端而占，需要大量的投资，由于投资巨大，一经建成之后。对市场的依赖性 很强，如果没有足够的实力和可靠的市场，项目的风险是相当大的。对于l n g 接收 终端来说，传统的管道运输仍然是主要的供给用户的运输方式，终端削转的人部分 l n g 是通过这种方式输送出去。但是在我国目前正式批准建设l n g 接收终端项a 的 广东，福建和浙江省，由十这部分地区经济发展较快，人均生活水平较商，城镇比较 分散，如果只考虑单一的管道运输方式，势必造成建设成本加大和建设周期增长的问 题，同时对于长输管道而言，由于受地理条件的限制，有一定的走向选择问题，不可 能将管道铺设到全区域，这样也会限制用气量。对于l n g 接收终端来讲，研究从l n g 接收终端到下游用户的不同输配方式的技术经济可行性，为多样化的下游输配提供一 定的技术经济支持，以便多种形式的丌发卜游用，、，多方式的为用广提供气源，可以 交通运输工程硕士沦文 增加用气量，这样可以最终降低l n g 接收终端的投资风险。 天然气是卅界上第三大的一次能源，随着天然气储量的大量探明和开采出来，这 种优质，高效，清洁的能源越来越成为主导气源。为了顺应新的发展趋势，我国实施 了“西气东输”工程，从宏观政策上树立了天然气的主导气源地位。但是在天然气管 网还无法辐射到的地区，而这些地区主要是我国南方沿海经济发达省份，由于历史原 蚓，大部分采川瓶装液化石油气和管道液化石油气供廊，巾十液化石油气的特殊性能， 存安全性和推广性上一直存存闲难，对于选用何种气源来为i ) ( ：域性大范围安全供气提 供保障，越来越引起有关决策部门和运营公司的高度关注。 随着世界液化天然气工业的大力发展，液化天然气的市场供应得到极大丰富。液 化天然气是在常压下将天然气冷却到- 1 6 2 。c 以下，使之冷凝成为液态形式，同时体积 缩小6 0 0 倍，这样使经济的，灵活的大量运输成为可能。液化大然气从生产到虑川终 端构成的产业链，丰要有天然气的开采和液化，大型船运设施，接收终端和再气化终 端，下游用户等部分。 随着用气量的增加，天然气的基础设施的投资成本和国际上卖方对长期供气合同 的承诺，使引进天然气可以实际操作，但是天然气的引进和许多因素有关，如地理条 件、燃气的有效利川和政治n 素等，i n j 液化天然气的灵活性，使进口液化天然气有了 较为重要的意义。存大多数欧美发达天然气化的国家，液化天然气被j 泛用于调峰和 事故备用气源，天然气成为除石油之外的第二种重要能源。而在一些能源缺乏的国家 和地区，液化天然气更是作为主气源束使用，比如液化天然气的进口大国同本，他们 每年的进口量约占全球液化天然气贸易的5 7 左右，在本国能源消耗中更是占到 1 2 6 的份额( 到1 9 9 9 年) 。这些情况反映m 日前国际卜对十液化天然气的利川，在 技术层面上已绛非常成熟可靠。 对于我国而言，加入w t 0 之后，给我国的经济发展提供了前所未有的机遇和挑战， 而能源消费作为经济发展的动力，也占据了越来越重要的地位。由于历史的原因，我 围在能源上一直以煤，电为主，能源结构不太合理。在经济快速发展的同时，造成了 严重的环境污染，同时电网的峰谷荠突出，制约了能源的消费。i m 我国的天然气消费 水平远低于卅界水平，目前只有2 芹右。当然这除，我国的能源产业结构存关外， 也年天然气气源的制约有关系。随着世界天然气供应市场的完善，为我围进口液化天 然气提供了良好的外部保障。“八五”以来，在国家“油气并举”方针的指引下，我 国天然气工业取得了长足的进步，在全国天然气管网建设行业发展规划( 意见稿) 交通运输工程硕士论文 中指出：我国海域牛产的天然气和由海上进口的液化天然气( l n g ) ，在沿海地l x 就近 登陆，建设从海上平台到沿海城市的海底灭然气管道，同时存沿海地i x ：建设l n g 接收 终端，保证沿海地区天然气的供应。按照国家能源多样化产业政策的思路，我围在 2 0 0 1 ，2 0 0 2 年先后批准在广东深圳和福建莆丌1 建设进口液化天然气接收终端，为这 两个省份的大部分区域供应天然气。 但是，巾于l n g 项日投资巨大，项目对市场的依赖性很强，如粜没有足够的实力 和可靠的市场，项目的风险是相当大的。如何更多的开拓下游用户，增加用气量，是 一个比较迫切的问题。由于天然气的特殊性，开拓下游用户是雨l 技术手段密不可分的， 安全稳定的供气是始终摆在第一位的。从接收终端到下游用户的具体输配方式，由于 各个国家实际条什和不同下游用户的情况而呈现出多样性。选择这个课题进行研究， 是为了通过对各种输配方式的技术经济进行比较，提出在管道输配的同时，对于管道 辐射彳i 到的 ：域的，1 i 同运输方式的可行性，得出4 i 同运距和用气负荷下的最佳输配方 式，为实际的项目提供一些技术决策参考。 1 2 研究的基本方法和主要内容 l n g 接收终端接收从海卜来的l n g ，土要功能为中转储存，即对l n g 进行气化加 压后以气态方式或者直接采用液态方式输送给用户| x 域或城镇，相应采用的输送方式 为管道运输，c n g ( c o m p r e s s e dn a t r u a lg a s 压缩天然气) 拖车运输或l n g 槽车运输。 本义将在借鉴欧美r 等发达国家同类型项日的经验上，结合我国的实际情况，特 别是在福建莆田液化天然气接收终端向福建省内各中小城镇的天然气输配的多种可 行性方式，从管道运输，液化天然气槽车运输( l n g 卫晕站建设) 和乐缩大然气拖车 运输( c n g 压缩子母站) 这三种技术先进可靠的运输方式，针对卜同的运能，运距下 的输配方式的基木技术系统，建设周期，费用等，综合得出这几种运输方式的合理运 能和运距范围。 4 交通运输工程西士啦史 第二章世界l n g 的市场供应和应用现状 2 1 液化天然气( i 眦) 及其产业链 2 + l - l 液化天然气的基础数据 液化天然气是天然气在常压r 冷却到一1 6 26 c 以下的液态形式，就像我们知道的通 过管道巾输送到家庭和工商用户巾的天然气一样，它的主要成分足甲烷( c h ；) 。它的 一些其他参数人致如下： 气态密度：0 7 4 7 k c , n 扩 液态密度( 1 6 2 ) 4 4 7 k g m 3 沸点( 常压)一1 6 2 凝固点( 常越)一1 8 4 燃点6 5 0 临界温度一8 3 。c 临界压力458mpa 爆炸极限( v )5 - 1 5 气化潜热1 2 2 k c a l k g 比热0 4 k c a “n 舻 燃烧热值= 11 0 0 0 k c a i j n m 3 ( j l - 9 0 0 0 k c a i n 旷 低温液化可以使。e 的体积减少6 0 0 倍，这个特点是液化天然气区别于气态天然气 的蛀人小同。在天然气管线不能输送到的远距离区域，可以用船运的方式将液化天然 气运送到全世界备地。 傲来讲，液化天然气按照吨来计量，当它气化之后，按照立方米来计量。由十 液化天然气的温度比较低，凼此它的储存容器必须能耐低温。 2 + 1 2 液化天然气产业链 按照口前国际i ，通用的划分方法，液化天然气的产业链按照功能的不同分为j 游，中游和j i 游二大部分，其中： 交通运输工程硕士论文 一上游部分：包括天然气的勘探，开采和液化。这部分丰要解决r 气源问题。 二中游部分：包括大型船运设施，接收终端和冉气化终端。大型船运设施的发 展，使液化天然气在全世界范围内运送得到最终实施。一般来讲l n g 接收终 端和再气化终端往往建在同一地方。 三下游部分：主要是从接收再气化终端到最终用户。 通过对液化天然气产业链的划分，可以很方便地存液化天然气的t h = 界贸易中f ：分 出口商，进口商以及了解地区液化天然气的供求变化情况。 2 2 液化天然气市场情况 在1 9 世纪中，随着气体再液化技术的发展，液化大然气的全球贸易变得可能。 6 0 年代开始，第一次的商业性的l n g 贸易存阿尔及利亚和英国之间得以实现。从那 时起，持续增加的天然气的需求雨i 地区性天然气供应的减少，使全球液化天然气的贸 易得到极大发展。它主要表现在：一方面天然气消耗的持续增长，1 9 9 8 年的全球l n g 输出量为1 0 3 百万吨年( t p y ) ，到2 0 0 2 年已经增加到1 3 5 t p y ，增辐达到3 l ，国 际能源机构( 正a ) 的数据预测，到2 0 2 5 年，大然气的消耗将以每年2 8 的速度增 加，并日到2 0 2 5 年，天然气将占据2 8 的全球能源份额；另一方面是越来越强劲的 进口需求。许多主要的天然气消耗国家或者能源缺乏，比如日本平韩国等，有的国家 是处于其他目的如战略或事故应急需要进口，比如美国，英国等。 2 - 2 1 出口市场及分布： 以2 0 0 2 年的世界l n g 出l j f l 丁场情况为例，1 2 个国家出uj ，大约1 1 3 自万吨l n g ， 大大高于1 9 9 7 年的9 个围家8 4 百万吨的出口量。太平洋沿岸地区是世界上l n g 最 大的生产输出地，占到世界l n g 出口量的4 9 ，而其中的印度尼西亚是目前世界上 最大的l n g 出口商之一，在2 0 0 2 年出口了世界总量的1 5 的l n g 。中东地区，以 卡塔尔为首，l n gm 口量大约为2 0 。大蛆洋沿岸地区，以阿尔及利弧为代表，出 u ，2 9 的l n g 。 随着在澳大利亚，俄罗斯，挪威汞f 埃及等地正在建设的项目的建成投产，到2 0 0 7 年，将使全球天然气的再液化能力以5 8 百万吨每年的速度增加，达到1 9 7 百万吨每 年的l n g 产能，这个数据约为2 0 0 2 年全球天然气消耗量的1 0 。 6 交通运输1 赶碗上泡聋 全球l n g 液化能力，2 0 0 3 年1 0 月 数据来源于i e a 2 0 0 3 n a t u r a l g a s i n f o r m a t i o n ( 单位为：十亿立方英尺，年) 太平洋沿岸，中东以及大西洋沿岸的l n g 产能具体分布为： 太平洋沿岸液化能力，2 0 0 3 年l o 月： 平洋沿岸地区2 0 0 2 年l n g 出口量为5 5 百万吨，占到 l 界l n g 产量的4 9 e 。 到2 0 0 3 年后半段，5 个太平洋沿岸地区的产量已经达到r6 3 百万吨。预计到2 0 0 7 年的l n g 年产最将超过8 0 百万吨。 数据来源于l e a 2 0 0 3 ，| n a t u r a l g a si n f o r m a t i o n ( 单位为：十亿立方英尺，年) 交通运输工程硕上论文 中东地区l n g 产量： 在2 0 0 2 年，中东地区的出口商提供了2 5 百万吨的l n g ，占到世界总量的2 0 ， 预计到2 0 0 7 年，年产量将增加到4 0 百万吨。 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 o 数据来源于a 2 0 0 3 n a l l m a i ，g a s i n f o r m a t i o n ( 单位为：十亿立方英尺，年) 大西洋沿岸地i ) ( i n g 产能： 在2 0 0 2 年，该地区的l n g 产量为3 2 百万吨大约为世界产量的2 9 。到2 0 0 7 年， 年产量预计将达到7 3 百万吨。 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 ” 数据来源丁i e a 2 0 0 3 n a t u r a l g a si n f o r m a t i o n ( 单位为：l 匕立方英尺年) 8 交通运输工程硕上论文 2 ；2 2 进口市场及分布： 到2 0 0 3 年下半年，l n g 进口国家和地区年累计再气化能力已经达到处理3 1 0 百 万吨。其中在亚洲的日本，韩嗣以及台湾的i , n g 进口量，合计已经占到了2 0 0 2 年全 球总量的6 8 0 , 6 ，7 个欧洲国家占2 8 ，美国占4 。具体的进口量分布如卜： 繁矮碜薏博嗲弩穸驽 数据来源于i e a 2 0 0 3 n a t u r a l g a si n f o r m a t i o n ( 单位为：十亿立方英尺，年) 2 2 3 船运能力 l n g 运输船是为载运在大气压下沸点为1 6 3 c 的大宗l n g 货物的专用船舶。这 类船目前的标准载货量在1 3 1 5 万m 3 之问。一般它们在2 5 - 3 0 年船龄期内，从事专 用的航行计划。 1 9 5 4 年，美国开始研究l n g 船。真正形成工业规模的天然气液化和海上运输， 则始于1 9 6 4 年。到2 0 世纪7 0 年代，进入大规模发展阶段，各国建造的l n g 船也越 来越大。 目前，从技术上来说，一些先进国家已能设计出1 6 万1 1 1 3 、2 0 万1 1 1 3 ，甚至3 0 万 m 3 、的l n g 船。但从今后几年来看，由于受到港1 ：3 水深的限制，l n g 船的舱容量可 能会稳定在十几万立方米的水平上。 按照e i a 的数据，到2 0 0 3 年l o 月止，全世界共有1 5 只l n g 船在运营，它们 的运能大致如下： 5 0 ，0 0 0 立方米以下：1 6 艘 争 o 5；阳m 交通运输工程碗上论文 5 0 ，0 0 0 1 2 0 ，0 0 0 立方米：1 5 艘 1 2 0 ，0 0 0 立方米以上：1 2 0 艘 除此之外，还有5 5 艘船正在建设中，这其中的4 6 艘的l n g 船的设计运载能力 不小于1 3 8 ，0 0 0 立方米，更大型的l n g 船，比如2 5 0 ，0 0 0 立方米的运载能力的船 也在建设中，但是值得注意的是，目前在运营的l n g 终端还不能装卸这种大型l n g 船只。这些新建的l n g 船舶将使液化天然气的转运能力增加4 4 ，从2 0 0 3 年的1 7 4 百万立方米液体提高到2 0 0 6 年的2 5 1 百万立方米。 2 3 液化天然气在实际生活中的使用情况发展对比 从1 9 6 9 年第一船的液化天然气从阿拉斯加运抵东京湾开始，液化天然气开始在 f 1 本从无到有，到现在，r 本已经是液化天然气最大的进口国家，占据了世界l n g 贸易的5 7 份额。到2 0 0 1 年已经有2 5 个液化天然气接收终端在运行，每年的中转能 力大约5 2 百万吨l n g 。这些接收终端大都位十一些大城市周围，这样可以很方便地 为居民，商业用户和发电厂供气。 日本一次能源供应 通过以下的图表可以清楚的表明l n g 在r 本一次能源消耗中所占比例的增长情 况：日本进口的l n g ，主要分工业和民用两个方面，作为城市燃气使用的市场情况 及变化可以用卜面的图表显示： 交通运输工程硕l 论文 l n g 应用于城市燃气 g 发电量 瓦甄司 l ! ! 生堡垒量i 上而的 鍪i 表表明，液化天然气作为一种安全，清洁，高效的能源，在日本被广泛 地应用在工业和民用上面，它在一次能源消耗中所占比例也逐渐上升，同时在城市燃 气消耗中所占到的比例也越来越大。这一方面调整了其自身能源结构，在钝源战略上 保持了高度的灵活主动性，另外一方面，天然气的大量使用，极大地减少有害废气的 排放，对于环境保护方面起到积极的作用。 日本液化天然气的使用发展情况对我国的能源消费结构提供了很好的参考作用， 从可持续发展的要求来看，在我国大力建设合使用液化天然气一方面可以解决在经济 快速发展时造成的严重污染，另一方面也可以调整能源结构，平衡发展。 交通运输工程硕士电文 第三章：液化天然气接收终端 31 液化天然气接收终端选址： 液化天然气接收终端的建设过程中，由f 其特殊性，对十终端的站址选择是区别 于一般的码头的。目前世界上对于液化天然气站址选择并没自一套完善的规范，因此 在各个国家的实际操作中侧重面稍有不同。由于液化天然气的特殊性，在选址时，安 全性的考虑是第一位的，另外，环境保护，土地利用率也是需要考虑的，特别是要考 虑到液化天然气泄露时对于环境的影响，一般来讲，选址要考虑远离城市人口稠密中 心地区。根据国外的经验来看，一般在选址时最基本的要求如f ： 1 ) 从l n g 储罐区或终端设施到公共设施的距离必须要严格要求。随着世界 范围的对环境保护越来越关注，建设“无污染”的l n g 接收终端的概念 得到认同。对于l n g 接收终端而言，最人的潜在危险在于液化天然气的 溢出和由此产生的天然气的扩散，这些可燃气体对于环境和公众安全会 带来致命的危害。因此一定要严格控制安全距离，使这种危害性减到最 小。 2 )港口的进出条件，航道，掉头区，锚地和泊位。l n g 运输船进入码头航 道运行条件较一般货运船只来讲要高，为保证安全，在其前后2 公里之 内不应有其它船只航行。航道，港池和码头需要专用以满足l n g 专用船 只的航行规范和安全要求。特别的是，l n g 不同十一般货物，所以l n g 接收终端也不同于一般的商业港u ，其码头只卸货不装船，天然气也主 要足通过管道外送，因此对于岸上的转运设施比一般商业港口要求要小， 可以考虑将l n g 接卸，储存，气化等设旌直接置于海上。 3 )对于同地区其他船只和土地利用的关系，以及对天然资源的利用。从岸 线利用的角度来讲，l n g 不适合放在港口密集的地区。同时在选址时应 该选择一些港l j 条件较好的地方，采用人工岛围建的方式，减少搬迁和 移民，以及挖掘港地和航道的费用。 3 2 液化天然气接收终端功能区分 对十一个成熟的，商业运行的接收终端来讲，它应该具备从l n g 船只卸货到将 1 2 交通运输工程硕上论文 天然气通过管道或l n g 通过槽车再运送出站的整体功能。为了实现这一整体功能， 需要对接收终端进行相应的功能细分。主要分为这样四个部分： 一l n g 船只的接受和卸货功能：利用锚地的船上设备一泵将液化天然气卸 出，再通过岸上的装卸臂和管线将液化天然气送入岸上的储罐中储存。 二l n g 低漏储存功能：利用低漏储罐来完成连续的天然气的接收和输出 低温储罐一般分为地上型和地下型两种。 二再气化功能：将液化天然气再气化之后，使之从液相变为气相，而再气 化时所需要的热交换通过海水或其他热源提供。 四计量和天然气送出功能。 33 液化天然气接收终端工艺 接收海运l n g 的终端设施称为l n g 接收终端。它接收用船从基本负荷型天然气液 化工厂运来的液化天然气，将其储存和再气化后分配给用户。接收终端的再气化能力 很大，储槽容量也很大。它主要由专用码头、卸货装置o , n 6 卸料臂) 、i , n g 输送管道、 l n g 储槽、再气化装置及送气设备、气体计量和压力控制站、蒸发气体回收装置，控 制及安全保护系统、维修保养系统等组成。 交通运输工程硕上论文 上图为l n g 接收终端工艺流程图。l n g 接收终端工艺流程有两种：一种是直接输 出式，另一种足再冷凝式。对于直接输出式流程，蒸发气用压缩机增压后，送至稳定 的低压用户，在卸船的工况下，低压用户应链接收大量蒸发气。对于再冷凝式流程， 蒸发气经过压缩后，进入再冷凝器与储槽中的由泵输出的l n g 进行换热，蒸发气被冷 却液化，经外输泵增压后，进气化器输送给用户。 下面以在我国深圳秤头角在建的第一座l n g 接收终端为例，分别介绍图中l n g 卸船系统、l n g 储存系统、l n g 再气化外输系统、蒸发器处理系统、储槽防真空补气 系统、火炬放空系统。 ( 1 ) l n g 卸船系统 卸船系统由卸料臂、卸船管线、蒸发气回流臂、l n g 取样器、蒸发气回流管线 及l n g 循环保冷管线组成。 l n g 运输船靠泊码头后，经码头上卸料臂将船上l n g 输出管线与岸上卸船管线 连接起来，由船上储罐内的输送泵( 潜液泵) 将l n g 输送到终端的储槽内。随着l n g 不断输出，船上储罐内气桐压力逐渐下降，为维持其气栩压力值一定，将岸上储槽内 一部分蒸发气加压后，经回流管线及回流臂送至船上储罐内。 l n g 卸船管线二般采用双母管式设计。卸船时两根母管同时工作，各承担5 0 的输送量。当一根母管出现故障时，另一根母管仍可工作，不致使卸船中断。在非卸 船期间，双母管可使卸船管线构成一个循环，便于对母管进行循环保冷，使其保持低 温，减少因管线漏热使l n g 蒸发量增加。通常，由岸上储槽输送泵出口分出一部分 l n g 来冷却需保冷的管线，再经循环保冷管线返回罐内。每次卸船前还需用船上l n g 对卸料臂等预冷，预冷完毕后再将卸船量逐步增加至正常输量。卸船管线上配有取样 器，在每次卸船前取样并分析l n g 的组成、密度及热值。 ( 2 ) l n g 储存系统 l n g 储存系统由低温储槽、附属管线及控制仪表组成。低温容器内液体在储存 过程中，尽管容器有良好的绝热，但是还是会有一些热量通过各种方式传入容器中。 由于热量的漏入，将会使一部分低温液体气化，则容器中的压力会随之上升。储槽的 日蒸发率约为o 0 6 0 0 8 。卸船时，由于船上储罐内输送泵运行时散热、船上储 罐与终端储槽的压差、卸料臂漏热及l n g 液体与蒸发气的置换等，蒸发气量可数倍 增加。为了最大程度减少卸船时的蒸发气量，应尽量提高此时储槽内的压力。 一般说来，接受终端至少应有2 个等容积的储槽。 1 4 交通运输工程颟上论文 ( 3 ) l n g 再气化外输系统 l n g 再气化，步 输系统包括l n g 储槽内输送泵( 潜液泵) 、储槽外低高压外输泵、 开架式水淋蒸发器、浸没燃烧式蒸发器及计量设旌等。 储槽内l n g 经罐内输送泵加压后进入再冷凝器，使来自储槽顶部的蒸发气液化。 从再冷凝器中流出的l n g 可根据不同用户要求，分别加压至不同压力。例如，本方 案一部分l n g 经低压外输泵加压至4 0 m p a 后，进入低压水淋蒸发器中蒸发。水淋 蒸发器在基本负荷下运行时，浸没燃烧式蒸发器作为备用设备，在水淋蒸发器维修时 运行或在需要增加气量调峰时并联运行；另一部分l n g 经高压外输泵加压至7 0 m p a 后，进入高压水淋蒸发器蒸发，以供远距离用户使用。高压水淋蒸发器也配有浸没燃 烧式蒸发器备用。 再气化后的高、低压天然气( 外输气) 经计量设施分别计量后输往用户。为保证 罐内输送泵、罐外低压和高压外输泵正常运行，泵出口均设有回流管线。当l n g 输 送量变化时，可利用回流管线调节流量。在停止输出时，可科用回流管线打循环，以 保证泵处于低温状态。 ( 4 ) 蒸发气处理系统 蒸发气处理系统包括蒸发气冷却器、分液罐、压缩机及再冷凝器等。此系统应保 证l n g 储槽在一定压力范围内正常工作。储槽的压力取决于罐内气相( 蒸发气) 的 压力。当储槽处于不同工作状态，例如储槽有l n g 外输、正在接受l n g 或既不外输 也不接受l n g 时，其蒸发气量均有较大差别，如不适当处理，就无法控制气相压力。 因此，储槽中应设置压力开关，并分别设定几个等级的超压值及欠压值，当压力超过 或低于各级设定值时，蒸发气处理系统按照压力开关进行相应动作，以控制储槽气相 压力。 ( 5 ) 储槽防真空补气系统 为防止l n g 储槽在运行中产生真空，在流程中配有防真空补气系统。补气的气 源通常为蒸发器出口管引出的天然气。有些储槽也采取安全f 阕直接连通大气t 当储槽 产生真空时，大气可直接由阀进入罐内补气。 ( 6 ) 火炬傲空系统 当l n g 储槽内气相空间超压，蒸发气压缩机不能控制且压力超过泄放阀设定值 时，罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火炬中烧掉。当发生诸如涡旋现象等事故时， 大量气体不能及时烧掉，则必须采取放空措施，及时把蒸发气排放掉。 交通运输工程硕上论文 3 4 液化天然气接收终端总体布局情况介绍： 上面的图示为一个标准的l n g 接收终端的总体靠局，它包括： 1 l n g 船的专用泊位； 2 l n g 储罐( 为地上型低温储罐) 3 汽化器：利用海水作为热交换介质，将低温储罐中储存的l n g 再气化成常温的天 然气。 4 控制中心：对于全站的设备和安全操作进行监控。 5 l n g 装车区：用于l n g 的再分装，以便利用l n g 槽车运送到l n g 卫星站。 1 6 交通运输工程琐上论文 第四章l n g 接收终端到下游用户输配方式的技术经济分析 对于l n g 接收终端而言，一经建成之后，如何扩大其中转量，增加下游用户的用 气量是非常重要的。一般来讲，常规的输气方式是通过管道运输，在管道无法辐射的 地区，考虑利用l n g 槽车或c n g 拖车运输。鉴于此种情况，本章将对这三种具体的输 配方式进行技术经济分析，探讨各种方式的优劣。 4 1 各种运输方式的基本技术系统，设备，材料，工程内容及技术制约条件。 4 1 j 管道运输 1 基本技术系统： 对于液化天然气接收终端而言，管道运输是指将再气化之后的常温天然气通过长 输管道输送给下游用户的方式。由于天然气具有较高的压力，在用气规模较大时，应 首选管道输送的方式。其工艺流程框图如下： 在进行长输管线设计时，需要对输气管道的管径和擘厚进行水力计算，水力计算 的依据是k 输气管道工程设计规范lg b 5 0 2 5 1 - 9 4 ，再假设输气管道为水平管道，管 道沿线的相对高差a h 2 0 0 m 考虑，且沿程流量不变，计算公式如下： q 。= 115 2 2 e d 2 5 3 【p 1 2 - p 2 2 z t l a o 9 6 1 】0 5 1 公式中： q ，一气体( p c = 0 1 0 1 3 2 5 m p a , t = 2 9 3 k ) 的流量( m 3 ，d ) d 一输气管内直径( c m ) p l ，p 2 输气管道计算管段起点和终点压力( 绝xm p a ) z 一气体的挺缩系数 t 一气体的平均温度( k ) l 一输气管道计算段的长度( k m ) 一气体的相对密度 1 7 交通运输工程硕上论文 e 一输气管道的效率系数取e = 0 9 2 设备材料 对于管道运输系统，其主材为钢管，具体选择时应根据使用压力，温度，介质特 性，使用地区等因素来具体确定。对于高压长输管线一般宜采用直缝焊接钢管或 无缝钢管，材质为x 4 2 。同时管网在穿越特殊障碍、地段或露空敷设时采用直缝 钢管或无缝钢管，材质x 4 2 。 3 工程内容及技术制约条件： 1 ) 工程内容：主要是高压管线的敷设。由于长输管线的管径大，压力高，因此 在实际的工程项目，应考虑以下方面的内容： 一般应辉地敷设，避免经过地质不良的区域或施工难度大的地方。 在经过特殊地段、障碍物时需要做好保护。 需要跨越河流，河涌时中压管道应首先考虑随桥架设，并与有关单位协调 落实具体施工方案。 高压管道敷设需要设置线路三桩标志，全线施工需满足弹性敷设要求。 2 ) 技术制约条件：长输管线由十在建设时，有关的管径，压力等参数已经确定， 因此输气能力也就相对确定，管线一经建成之后，面i 晦的最大问题是无法解 决下游用户的调峰问题。需要在各用气点自行建设调峰装置，一般是根据各 用气区域的情况建设高压储气罐来储存气体。 另外由于建设周期相对较长，必须将整个系统建成之后才能供气，供气的灵活性 比较荠。 4 1 2l n g 槽车运输 1 基本技术系统 在液化天然气接收终端中，一般会考虑到液化天然气的外送问题，利用现存 的液化大然气，对十一些交通条件好，距离合适的地区用槽车直接将l n g 送 达用户处。其工艺流程框图如下： 堕璺l n g 一 圈 交通运输工程硕上论文 正如上面工艺中所显示的那样，利用l n g 槽车运输最重要的环节有l n g 装卸装 置，l n g 槽车和l n g 卫星接收站。在公路上运输的l n g 槽车罐体必须具有一定的 抗冲击指标，并保持良好的隔热性能，才能保证l n g 运输设备在运输过程中的经济 性和安全性。目前作为我国城市燃气气源的l n g 主要采用3 0 m 3 的l n g 槽车运输。 由十l n g 的运输是采用常压低温储存的方式，相比较十液化石油气( l p g ) 的高压 常温的方式，是比较安全的。 事实上对于l n g 槽车运输配气的方式，在技术上的重点在于l n g 卫星接收气化 站上面。l n g 卫星接收气化站的主要功能就是将从槽车中接收进低温储罐的l n g 通 过气化器，进行气化成气态的天然气( n g ) ，再将n g 经过调压，计量，加臭之后为 区域燃气管网提供充足稳定的大然气( n g ) ，以满足用户的需要。其工艺流程一般为： ll n g 卸车装置i 1。一 0 气化器( 气化量的设计应按照高峰小时用气量设计并要考虑设备备用) 液化天然气( l n g ) 由汽车槽车运至气化站，利用槽车上的增压器增压，将槽车 内的液化天然气卸入l n g 储罐内。向城市管网供气时，液化天然气由l n g 储罐进入 气化器气化成气态天然气，当天然气的温度低于4 c 时，应开启热水系统和水浴加热 式气化器，天然气经水浴式加热器加热温度应该控制在1 5 c 以上供气。 2 设备材料 1 9 宁 交通运输工程硕上论文 对于利用l n g 槽车输送方式来讲，主要设备材料为：低温装车装置( 主要 是装卸臂，位于l n g 接收终端) ，l n g 槽车，l n g 卫星接收站设备。其中 l n g 卫星接收站设备的主要设备类别见下表： 序号设备名称备注 1 l n g 储罐低温真空绝热罐 2 储罐增压器 3 空温式气化器 4 水浴式加热器 5 b o g ( b o o f fg a s ) 加热器 6 调压器 7 热水供应系统 8 计量加臭设备 对于l n g 槽车来说，每台l n g 槽车除了低温罐体外，还应该包括进排液系统、 进排气系统、输液系统、吹扫置换系统、仪控系统、紧急切断阀与气控系统、 安全系统、抽空系统和测满分析取样系统。 3 工程内容及技术制约条件 1 ) 工程内容： l n g 卫星供应站的工程内容主要是两个部分，场站建设和运输设旌，由于运 输设施一般是标准的，因此主要的内容在于l n g 卫星站的场站建设。根据具 体的功能不同，分为：低温储罐区；充装区：汽化问；计量调压区域和辅助区 域。