LNG学习手册的教案

LNG学习手册的教案第1页/共83页目录一、液化天然气基础知识

(一)、天然气的的形成与特性

(二)、LNG的组成与特性（三）、液化天然气的优点（四）、天然气作为汽车燃料的动力的优势

东营富海石油化工有限公司第2页/共83页二、LNG的用途（一）、LNG在工业的应用（二）、LNG作为动力燃料的应用（三）、LNG在工业的应用东营富海石油化工有限公司第3页/共83页三、设备工艺流程（一）、LNG工艺流程

1、卸车流程

2、升压流程

3、加气流程

4、卸压流程（二）、L-CNG工艺流程

1、调压流程

2、加气流程

东营富海石油化工有限公司第4页/共83页四、LNG站场的主要设备

1、低温储罐

2、潜液泵撬

3、LNG加气机

4、高压泵柱塞与气化器撬

5、加气站控制系统

6、现场工艺管路东营富海石油化工有限公司第5页/共83页

7、高压EAG加热汽化器

8、仪表风系统

9、CNG双枪三管路加气机

10、撬外常温管路

11、优先程序控制盘

12、CNG储气瓶组

13、附件五、知识小问答东营富海石油化工有限公司第6页/共83页一、液化天然气的基础知识东营富海石油化工有限公司第7页/共83页天然气的形成

天然气古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田。东营富海石油化工有限公司

天然气的特性天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。第8页/共83页LNG组成及性质

液化后的天然气其体积大大减少,在0℃、1个大气压时约为天然气体积的1/600，也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气(密度约为：0.715Kg/m3)。液化天然气无色无味，主要成份是甲烷，很少有其它杂质，是一种非常清洁的能源。

东营富海石油化工有限公司组成：LNG是以甲烷为主要组分的烃类混合物，其中含有通常存在于天然气中少量的乙烷、丙烷、氮等其他组分。密度：LNG的密度取决于其组分，通常在420kg／m3—470kg／m3之间。第9页/共83页

超低温—在一个大气压下、温度达到-162℃；气液膨胀比大、能效高—易于运输和储存；清洁能源—天然气被认为是地球上最干净的化石能源；天然气的临界温度—为-82.3℃，天然气的临界压力—4.58MPa。；爆炸极限—5%－15%。

东营富海石油化工有限公司第10页/共83页操作中的冷灼伤：

LNG接触到皮肤时，可造成与烧伤类似的起疱灼伤。从LNG中漏出的气体也非常冷，并且能导致低温灼伤。毒性：天然气是无毒的。窒息：天然气是一种窒息剂。大气中氧含量约为21%，当空气中的氧气含量低于18％时，会引起人的窒息。火灾：LNG发生火灾时推荐使用干粉灭火器。LNG的安全问题东营富海石油化工有限公司第11页/共83页液化天然气的优点天然气的优点便于贮存和运输安全性好调峰作用间接投资少东营富海石油化工有限公司第12页/共83页

便于贮存和运输

液化天然气密度是标准状态下甲烷的625倍。也就是说，1m3液化天然气可气化成625m3天然气，由此可见贮存和运输的方便性。东营富海石油化工有限公司安全性好

天然气目前的储藏和运输主要方式是压缩天然气。由于压缩天然气的压力高，带来了很多安全隐患。LNG储存压力一般都是低压，相对来说要安全多。第13页/共83页

间接投资少

压缩天然气（CNG）体积能量密度约为汽油的26%，而液化天然气（LNG）体积能量密度约为汽油的72%，是压缩天然气（CNG）的近三倍，因而使用LNG的汽车行程远，相对可大大减少汽车加气站的建设数量。东营富海石油化工有限公司调峰作用

天然气作为民用燃气或发电厂的燃料，不可避免会有需要量的波动，这就要求供应上具有调峰作用。第14页/共83页天然气作为汽车燃料的动力的优势天然气的优势

安全性

环保性

经济性

优越性东营富海石油化工有限公司第15页/共83页汽油柴油

LPG

天然气扩散性易扩散不易扩散不易扩散不易扩散燃点427℃260℃466℃650℃安全性爆炸极限1.0％—7.6％0.5％—4.1％2.4％—9.5％5％—15％东营富海石油化工有限公司第16页/共83页环保性·方程式：CH4+2O2→CO2+2H2O

天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。

东营富海石油化工有限公司第17页/共83页

由于世界范围的能源源紧缺，导致石油价格近年不断攀升，与燃油相比，由于天然气的价格具有明显的优势，使的清洁能源天然气的开发利用快速发展。目前世界内，天然气的价格与成品油相比具有20-50%以上的优势。经济性东营富海石油化工有限公司第18页/共83页名称主要优劣点电安全，环保；价格最高，受当地电源状况限制多天然气价格适中，能稳定供应，用气安全有保障，环保。液化气价格不稳定；降价空间少，不确保稳定供气，无安全保障，隐形费用高柴油（轻）价格不稳定；上涨趋势严重，不环保，排放污染大煤价格优惠，热值低；不环保，排放污染大优越性东营富海石油化工有限公司第19页/共83页二、LNG的用途回收焦炉气、煤层气边际气的LNG液化装置（规格日处理5-39万方天然气）LNG运输LNG存储LNG加气站车船应用LNG气化调峰站LNG工业应用LNG民业应用东营富海石油化工有限公司第20页/共83页LNG的用途简介

天然气广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。

LNG作为一种替代能源登上能源的舞台，以其独特的优势蓬勃发展。东营富海石油化工有限公司第21页/共83页LNG在工业的应用

1、LNG在电力中的应用

天然气可用于发电，以天然气为燃料的燃气轮机电厂的废物排放水平大大低于燃煤与燃油电厂，而且发电效率高，建设成本低，建设速度快；另外，燃气轮机启停速度快，调峰能力强，耗水量少，占地省。东营富海石油化工有限公司2、LNG在化工上的应用天然气也可用作化工原料。以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近20个品种，经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等50个品种以上。以天然气为原料的化工生产装置投资省、能耗低、占地少、人员少、环保性好、运营成本低。

第22页/共83页LNG作为动力燃料的应用LNG船的应用LNG公交车的应用东营富海石油化工有限公司第23页/共83页车用LNG的改装长途汽车、载重卡车等大型车辆主要以柴油为燃料，如想“油改气”，主要有两种方式：对车辆进行改装，或直接购买LNG车辆。大型车辆油改气的主要步骤是：车辆入场检验，对车进行测量后，更换发动机，并安装LNG气瓶，出厂检验并进行严格电脑调试。车用LNG气瓶

LNG气瓶是一种双层保温气瓶，瓶内的温度在零下162摄氏度以下，重型卡车的LNG气瓶一般会安装在驾驶室后面。LNG气瓶比目前用的压缩天然气(CNG)气瓶更安全。CNG罐内的气压为20兆帕，而LNG罐内只有1兆帕。LNG着火点为650摄氏度，柴油为260摄氏度。东营富海石油化工有限公司第24页/共83页

客运、重卡油改气的经济性

大型车辆进行LNG改装后，动力不会减少。经过专业的测算，一辆重型卡车如果每年行驶15万公里，重型卡车每百公里消耗柴油为60—70升。按每百公里消耗50升柴油算，目前柴油价格为7.32元一升，一年下来柴油花费为54.9万元。而消耗50升柴油所行驶的路程，相当于消耗49立方米天然气所行驶的路程。每立方米天然气为4.2元，一年下来，天然气花费为30.87万元。燃烧天然气要比燃烧柴油省下24万元。客运车油改气后，一个月能节省下4000元左右的燃料费，一年多，便可将改装的差价省回来。东营富海石油化工有限公司第25页/共83页三、设备工艺流程LNG撬装站东营富海石油化工有限公司第26页/共83页

LNG橇装汽车加气站与LNG固定式汽车加气站工艺流程相同，分为4部分。LNG工艺流程一、卸车流程二、升压流程三、加气流程四、卸压流程东营富海石油化工有限公司第27页/共83页LNG工艺流程图东营富海石油化工有限公司第28页/共83页一、卸车流程卸车流程

把集装箱或槽车内的LNG卸至LNG橇装汽车加气站的储罐内，使LNG经过泵从储罐上进液管进入LNG储罐。卸车有3种方式：1、增压器卸车、2、泵卸车、3、增压器和泵联合卸车。东营富海石油化工有限公司第29页/共83页1、增压器卸车增压器卸车通过卸车增压器将气化后的气态天然气送人LNG槽车，增大槽车的气相压力，将槽车内的LNG压人LNG储罐。此过程给槽车增压，所以卸完车后需要给槽车降压，每卸1辆车排出的气体量约为180m3。东营富海石油化工有限公司2、泵卸车泵卸车将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，通过LNG低温泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。

第30页/共83页3、增压器和泵联合卸车增压器和泵联合卸车增压器和泵联合卸车先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，然后断开，在卸车的过程中通过增压器增大槽车的气相压力，用泵将槽车内的LNG卸入储罐，卸完车后需要给槽车降压。东营富海石油化工有限公司卸车方式的比较第①种卸车方式的优点是节约电能，工艺流程简单，缺点是产生较多的放空气体，卸车时间较长；第②种卸车方式的优点是不产生放空气体，工艺流程简单，缺点是耗电能；第③种卸车方式优点是卸车时间较短，耗电量小于第②种，缺点是工艺流程较复杂。综合各种因素，本项目采用第③种方式卸车

第31页/共83页二、升压流程

LNG的汽车发动机需要车载气瓶内液体压力较高，一般为O.45～0.80MPa，而运输和储存需要LNG液体压力越低越好。所以在给汽车加气之前须对储罐中的LNG进行升压升温。LNG橇装汽车加气站储罐升压的目的是得到一定压力的饱和液体，在升压的同时饱和温度相应升高。LNG橇装汽车加气站的升压采用下进气方式。东营富海石油化工有限公司第32页/共83页升压方式升压方式有2种：一种是通过增压器升压，一种是通过增压器与泵联合使用进行升压。第一种方式优点是不耗电能，缺点是升压时间长。第二种方式优点是升压时间短，减少放空损失，缺点是需要电耗。本项目采用第二种方式，并且加大增压器的传热面积，大大缩短升压时间，从而确保加气时间。东营富海石油化工有限公司第33页/共83页三、加气流程

LNG橇装汽车加气站储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后经过计量由加气枪给汽车加气。车载储气瓶为上进液喷淋式，加进去的LNG直接吸收车载气瓶内气体的热量，使瓶内压力降低，减少放空气体，并提高了加气速度

东营富海石油化工有限公司四、卸压流程

卸压流程当系统压力大于设定值时，系统中的安全阀打开，释放系统中的气体，降低压力，保证系统安全第34页/共83页L-CNG工艺流程工艺流程

一、调压流程二、加气流程

东营富海石油化工有限公司第35页/共83页L-CNG工艺流程东营富海石油化工有限公司第36页/共83页一、调压流程

调压流程：

来液，由LNG高压泵将LNG加压至20Mpa以上，再通过高压汽化器化成CNG，并进入高压储气井或高压瓶组储存东营富海石油化工有限公司二、加气流程加气流程：储气井中压力低至无法正常加气时，高压泵重启并汽化给储气井补气加压，并向汽车加气。第37页/共83页第四、LNG站场的主要设备LNG+L-CNG撬装站东营富海石油化工有限公司第38页/共83页站场分类LNG标准站LNG撬装站L-CNG撬装站移动式加液车LNG撬装站东营富海石油化工有限公司第39页/共83页L-CNG站场设备目录低温储罐潜液泵撬LNG加气机高压泵柱塞与气化器撬加气站控制系统现场工艺管路东营富海石油化工有限公司第40页/共83页高压EAG加热汽化器仪表风系统CNG双枪三管路加气机撬外常温管路优先程序控制盘CNG储气瓶组L-CNG站场设备目录东营富海石油化工有限公司第41页/共83页低温储罐常见储罐常压储罐高压储罐低温储罐东营富海石油化工有限公司第42页/共83页低温储罐东营富海石油化工有限公司保温形式：珠光砂真空粉末绝热和多层缠绕抽真空绝热低温液体储罐是一种专门用于贮存和供应低温液化气体的夹套式真空粉末绝热压力容器。罐的分类：固定方式：立式储罐和卧式储罐第43页/共83页潜液泵撬泵撬双泵站场实物图东营富海石油化工有限公司第44页/共83页泵撬的组成1、潜液泵2、阀门3、管路4、气化器东营富海石油化工有限公司双泵站场实物图潜液泵撬第45页/共83页LNG潜液泵的要求1、承受低温2、气密性好3、电气安全4、防爆5、平衡要求潜液泵东营富海石油化工有限公司第46页/共83页潜液泵的结构泵结构东营富海石油化工有限公司第47页/共83页美国ACD泵的技术参数类型：潜液濅没式低温离心泵设计温度：-1960C(液氮)最大流量：15m3/s扬程：240m电机参数：380V工作转速：5500r/min叶轮数是：2级东营富海石油化工有限公司第48页/共83页阀门1、截止阀2、安全卸放阀3、气动紧急切断阀东营富海石油化工有限公司第49页/共83页截止阀

截止阀的启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿流体的中心线作直线运动。阀杆的运动行式，（通用名称：暗杆），也有升降旋转杆式，（通用名称：明杆）截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。东营富海石油化工有限公司第50页/共83页截止阀的优缺点

截止阀具有以下优点：

1、结构简单，制造和维护比较方便。

2、工作行程小，启闭时间短。

3、密封性好，密封面间磨擦力小，寿命较长。

截止阀的缺点如下：

1、流体阻力大，开启和关闭时所需力较大。

2、不适用于带颗粒、粘度较大、易结焦的介质。

3、调节性能较差。

东营富海石油化工有限公司第51页/共83页安全阀卸放阀安全卸放阀的结构1、阀体2、阀座3、调节圈4、阀瓣5、导向套6、阀盖7、弹簧8、阀杆9、调节螺母10、保护罩11、密封面材料东营富海石油化工有限公司第52页/共83页安全卸放阀结构简述

1、弹簧微启式安全阀具有结构简单、密封性能好、开启压力准确、排放能力大、回座压差小、调整方便等特点。

2、喷嘴型阀座：阀座为位伐尔喷嘴型阀座，蒸汽流经阀座出口处时达到音速，排放系数大，阀座密封面堆焊钴铬钨硬质合金，耐磨抗冲蚀，寿命长。

3、热弹性阀瓣：阀瓣设计为热弹性结构，利用其在介质压力下微小的变形，提高密封能力，克服安全阀在介质压力下临近整定压力时的前泄现象。阀瓣密封面采用先进的激光淬火技术，提高了硬度、耐磨性、抗冲抗性。

4、调节螺母：通过调整调节螺母，调整弹簧压缩量，使阀门能够很方便、很迅速地获得准确的整定压力。

5、背压调整套：调整阀瓣背压的辅助机构，通过背压调整套调整，可获得合适的回座压差。上调时，使阀门背压降低。下调时，使阀门背压提高。

东营富海石油化工有限公司第53页/共83页安全切断阀

安全切断阀又叫紧急切断阀，具有极佳的技术性能，低负荷损失和高可靠性。适用于煤气、天然气及液化石油气等可燃气体，广泛应用于供气管网系统、燃气热能工厂车间、燃气锅炉房及住宅居所的安全设施。东营富海石油化工有限公司第54页/共83页工作原理电动势工作原理:

1、阀门在日常工作中处于常开状态，电磁阀线圈处于断电状态，不消耗电能。

2、当事故发生时，阀门线圈瞬时通电，触发阀门快速关闭，进入自锁状态。此时即使撤去电源，阀门仍处于自锁状态，不会重新自动打开。

3、阀门采用先导式阀瓣，开启轻松，即使压力达到6bar开启也十分轻松，口径大于DN125，采用杠杆手柄，使阀门达到开关省力、快速。

4、当工作人员处理完事故，人工重新开启阀门，才会恢复供气。注：根据客户要求也可提供断电关闭的常闭型紧急切断阀。东营富海石油化工有限公司第55页/共83页气动式安全截断阀气动阀的工作原理气动阀以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接受工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数东营富海石油化工有限公司第56页/共83页LNG加气机主要部件1、流量计2、管路3、阀门4、加气枪东营富海石油化工有限公司第57页/共83页加气机的内部构造南京新冶T系列传感器质量流量计东营富海石油化工有限公司第58页/共83页加气枪查特的加气枪该枪密封圈的使用次数一般是3000次国产密封圈一般是500次东营富海石油化工有限公司第59页/共83页高压柱塞泵

工作原理：柱塞泵是往复泵的一种，属于体积泵，其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，往复运动，其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入；柱塞内推时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。高压泵柱塞与气化器高压柱塞泵东营富海石油化工有限公司第60页/共83页自然通风空浴式气化器

特点:

用于汽化量较小场合受环境条件影响大结构简单、运行费用低单位容量投入费用高

右侧：

L-CNG自然通风空浴式气化器东营富海石油化工有限公司第61页/共83页LNG加气站自控系统加注机控制系统对LNG车载瓶加液的完成；对加液量和回气量的准确计量、显示、结算，并对如加液流量、压力

等参数的显示；与PLC的通讯，实现加液时对低温潜液泵的控制；东营富海石油化工有限公司第62页/共83页LNG加气站自控系统SCADA控制系统：对加注站工作流程（卸车、加注、调压、待机）的选择；

对站内压力、液位、温度等工艺运营参数实时监控；

具有泄漏报警、故障查询、及自动保护等功能；东营富海石油化工有限公司第63页/共83页LNG站场的基本管路种类：

1、发泡保温管路

2、真空绝热管路发泡保温管路的特点：

1、维修方便

2、聚氨酯发泡绝热工艺管路东营富海石油化工有限公司第64页/共83页真空管路真空管路特点

1、真空绝热效果好

2、管路不能受应力且维修不方便，

3、需要定期抽真空

东营富海石油化工有限公司第65页/共83页真空管路的技术参数管径:DN25、DN40、DN50工作介质：LNG工作压力:1.2MPa保冷方式：真空绝热真空度:液氮环境下真空度≤1.3×10-2Pa真空夹层漏率：≤10-10Pa.m3/s真空夹层漏放气率:≤10-8Pa.m3/s内管材质:0Cr18Ni9（GB/T14976-2005）外管材质:不锈钢抛光管腐蚀裕量:0/1管线连接形式:真空法兰或对接焊东营富海石油化工有限公司第66页/共83页主要设备空压机干冷机储气罐管路和阀门东营富海石油化工有限公司第67页/共83页储气瓶组

高压气体瓶式压力容器、框架、装卸阀、螺纹法兰、连接螺栓，高压气体瓶式压力容器可成束装设在框架两端立板上，其两端瓶颈外设有螺纹，并通过螺纹法兰、连接螺栓与框架两端立板相连，，使用方便、安全可靠性高。东营富海石油化工有限公司第68页/共83页顺序控制盘

程序控制盘是用于CNG加气站储气系统（瓶、罐、井）实现节能储气法，即分组顺序送气到储气系统的自动控制装置，并具有由压缩机直接向汽车储气瓶供气的功能。东营富海石油化工有限公司第69页/共83页压力表压力表分类1、液柱式压力计2、弹性式压力计3、电气式压力计4、活塞式压力计

附件防震压力表东营富海石油化工有限公司第70页/共83页

弹簧式压力表结构1、弹簧管2、拉杆3、扇形齿轮4、中心齿轮5、指针6、面板7、游丝8、调整螺母9、接头东营富海石油化工有限公司第71页/共83页差压式液位计

差压液位计：通过检测液面上下两点之间的压力差来测量液位的仪表差压式液位计实物图东营富海石油化工有限公司第72页/共83页五、知识小问答1、LNG有哪些危害？

答：LNG的危害主要是LNG的沸腾与翻滚、泄露、低温冻伤、低温麻醉。

2、LNG蒸汽有哪些主要危害？

答：窒息、储罐超压破裂、火灾、冷爆炸。东营富海石油化工有限公司第73页/共83页3、如何处理LNG冻伤答：1、当皮肤与低温表面粘连时，可用热水加热法使皮肤解冻，然后再移开冻结部位，并将伤员一只温暖的地方（约200C）

2、除去所有妨碍冻伤部位血液循环的衣物。

3、将冻伤部位立刻进行水浴，水温要求41-460C,不允许使用干燥或直接加热的方式。如水温超过460C，就会加剧损伤冻伤区的组织。

4、立即将伤员送往医院进一步观察和治疗.5、冻伤的组织无疼痛感，呈现苍白，蜡黄。当加热时，组织开始疼痛、膨胀且易感染；因此，如果现场发生事故时，且不能立即送往医院时，不要快速加热冻伤组织宜在15min到60min之间对伤者加热，直到蓝白色皮肤变成粉红色或红色，在加热过程中使用吗啡、镇定剂止痛。

6、如果身体冻伤部位已在接受医疗处理时加热，就不需要加热了；这是使用干燥无菌纱布包裹即可。

7、注射破伤风针东营富海石油化工有限公司第74页/共83页4、如何处理LNG管道泄漏LNG管道泄漏很容易在焊接、阀门、法兰和储罐壁连接的管道等处发生。当从LNG系统中泄漏出来时，冷流体将周围的空气冷却至露点一下，并形成可见雾团，通过可见雾团的观察，可以判断LNG泄露的具体位置。当发生泄漏时，应迅速判断装置是否需要立即停机，还是不停机的情况下可将泄漏处隔离和修复，因此事先制定评估标准，并制定相应的应急处理措施。此外，安全规程中必须明确规定，防止人员接近泄露的流体或冷蒸汽，并尽量减少蒸汽接近火源。站场应该安装栅栏、警示标志、可燃气体检测器等设施。东营富海石油化工有限公司第75页/共83页在规划LNG储罐时，应充分考虑到在储存和装卸过程中的泄露或溢出对工作人员和主要设备的潜在危害性。如果出现LNG溢出或泄漏，应严格控制LNG的流淌、扩散、或流入下水道，防止迅速气化后与空气混合形成易燃易爆的混合气体。万一LNG储罐发生泄漏，应在储罐周围和装卸区装置有阻隔LNG向周围流淌扩散的设施，这有助于将LNG泄漏产生的危害降到最低限度。对于小型LNG储罐，常见的方法是在储罐周围设置屏障。对于有可能产生泄漏的阀门、接头处则需设置挡板防止LNG的喷射；下方要设置积液盘，收集泄漏的LNG，可将LNG集中在堤堰、护墙和蓄液坑中，避免LNG四处流淌。