4 液化天然气运输船

大型LNG船是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，是一种“海上超级冷冻车”，被喻为世界造船“皇冠上的明珠”，目前只有美国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的13家船厂能够建造。LNG船主要有独立球型（MOSS）和薄膜型两种。薄膜型LNG船是法国GTT公司的技术，在船型性能方面要优于MOSS型LNG船。

 

由沪东中华造船公司承建，价值达4亿美元的两艘LNG船首批在上海开工建造，这标志着中国的造船工业在技术上进入了一个新的领域。该船舱容量14.72万立方米,船长292米,宽43.35米，为GTT NO.96型。低温内壁直接由双层外壳直撑，内壁由两层材料相同的膜和两个独立的绝热层组成，之间有珍珠岩绝热材料。内壁材料为0.7 mm的不胀钢（36%Ni合金钢）。这两艘船已分别在2008年交付使用，其他三艘LNG船也于2009年交付运行。

 

5 液化天然气的应用

5.1 LNG气化站

第一批为居民和工业供应天然气的汽化站，早在21世纪初已在江苏苏州、山东淄博、江苏姜堰等城市建成和运行。这些气化站的LNG来自河南中原油田和新疆广汇的天然气液化工厂。其后几年如同雨后春笋在全国各省市有几百座LNG汽化站建成并投入运行。这为我国中小城市的燃气化作出了重要贡献。

 

(1)江苏苏州气化站

江苏苏州气化站的主要功能如下：（1）LNG的卸车及储存；（2）将LNG气化、调压后与水煤气、焦炉气掺混作城市煤气气源；（3）LNG装车运往小区气化站及LNG汽车加气站。

 

该气化站初期供气规模为2×104 m3/d天然气，即液态LNG为34.5 m3/d。设计考虑将来供气量可增加到3×104 m3/d，可供居民小区及汽车加气站用气。高峰时段供气量为1 200 m3/h。

 

LNG气化采用空气式气化器（自然气化）与蒸汽加热水浴式气化器（强制气化）相结合的并联流程。夏季以自然气化为主，冬季用蒸汽加热气化。空气式气化器为翅片管换热器，管内为LNG，管外为大气。LNG气化站工艺流程见图4。

 

图4 LNG气化站工艺流程图

 

气化站内主要设备为：（1）两台体积均为100 m3的低温贮罐，贮罐夹层填充珠光砂并抽真空进行绝热；（2）贮罐增压气化器二台，气化能力为150 kg/h，用于维持贮罐压力及装车输液时使用；（3）流量为600 m3/h空气式气化器二台；（4）流量为600 m3/h蒸汽加热水浴式气化器一台；（5）BOG加热器一台，加热BOG能力为400 m3/h。

 

(2) 山东淄博气化站

山东淄博气化站项目自2000年8月开始建设，2001年8月底竣工，于2001年12月2日投入LNG供气，是国内第一座工业用液化天然气气化站，设计能力为12×104 m3/d。

 

该气化站的主要设备为：

 

a. 储罐

 

立式，几何水容积106 m3，共12台。储罐为双层结构，内罐材质为0Cr18Ni9，外罐材质为16 MnR，夹层充填珠光砂250 mm 厚，抽真空。设计规定储罐日蒸发率≤0.3%。

 

b. 空浴气化器

 

气化能力1500 kg/h，共8台。

 

c. 水浴气化器

 

气化能力4000 kg/h，1台。设计气化器出口介质温度≥5℃。

 

d. 管道、阀门

 

低温管道的管材均采用0Cr18Ni9，低温阀门均进口，相关管道进行保冷处理。

 

5.2 液化天然气汽车

为了降低燃油汽车尾气的排放带来的城市大气污染，我国政府积极推动液化天然气汽车的研究和开发工作。国家科技部在“十五”清洁汽车行动关键技术攻关及产业化项目指南明确提出了单一燃料LNG公交车的示范工程，通过示范工程，为全国大范围提高燃气汽车的应用水平发挥示范作用，促进国产LNG车的技术发展。

 

实际运行表明，LNG汽车具有如下优点：一是LNG加气站建设摆脱了天然气管网的束缚和限制，便于网络化布点；二是续驶里程长，每次加气行程将达到400～600km，解决了CNG汽车续程短的问题；三是LNG加气站占地面积小（仅300～600m2），站内无大型动力设备，噪音低，适合于大中城市内建设；四是便于储运，经济效益显著；五是充装方便快捷，车辆驾驶操作与燃油无任何区别；六是LNG在生产中脱除了深冷过程中可能固化的物质，净化要求和程度远远高于CNG，组份更纯，因而其环保性能更优越；七是LNG可直接汽化为CNG，实现对CNG汽车的加气。

 

新疆的乌鲁木齐和湖南的长沙作为LNG公交车示范城市已在运行中，广东深圳、浙江杭州、贵州贵阳以及海南等地的LNG公交车计划也已经实施。

 

5.3液化天然气冷能利用

 

为了便于大量储存和输运，天然气通过低温工艺冷冻液化，变成液化天然气（LNG）以提高运输和储存的效率。当使用时，LNG仍需转化为常温气体，其中大量的可用冷能会释放出来。生产1吨LNG所需的动力及公用设施耗电量约为850kW·h，若LNG拥有的冷能以100％的效率转化为电力，那么1吨 LNG的冷能相当于240kW·h。

 

国家已计划沿海从南到北建设十多个LNG进口接收站， LNG抵达接收站都需要加热汽化，因此冷能储量十分巨大。有效回收LNG冷能不但可节约大量的能量，创造经济价值，还具有较大的社会效益。

 

利用LNG冷能的过程可分为两类:直接利用和间接利用。直接利用包括:冷能发电、低温空分、冷冻仓库、制造液化二氧化碳、海水淡化等；间接利用包括: 用空气分离后的液氮、液氧、液氩来低温破碎，冷冻干燥、水和污染物处理等。

 

    我国第一个利用LNG冷能的空分装置已于2007年9月在福建莆田开工建设，广东深圳、上海洋山和辽宁大连等的LNG冷能利用工程都在规划之中。

 

6 液化天然气应用基础研究

从热力学、传热学和流体力学来研究天然气的低温液化流程和LNG储存技术，对开发立足于国内技术的LNG工厂和LNG接收终端，具有重要的应用价值和远大前景。

 

液化天然气的应用基础研究包含以下内容：

 

（1）天然气和制冷剂的热物性及迁移特性研究；

 

（2）天然气液化流程的设备模拟研究；

 

（3）天然气液化流程的系统模拟和优化研究；

 

（4）LNG的储存分层、涡旋的传热传质数值研究和试验研究；

 

（5）LNG储存的非稳性预测研究。

 

二十多年来，上海交通大学LNG团队在参与LNG产业链的许多工程实践和装备开发的同时，在液化天然气应用基础研究方面，先后获得多项国家自然科学基金资助和国家教委博士点基金资助，并以LNG工程项目为依托，进行了全面系统的研究工作，取得丰硕成果。在国内外发表了近百篇论文，并出版了国内第一本LNG专著，以及具有较大实用价值的“液化天然气技术手册”。在撰写的论文中，从1992年（LNG10）起连续七次被世界上权威的LNG大会所录用和发表，与国际LNG的同行进行交流。

 

   近年来，中国与国外各LNG进口国和出口国的交流和合作越来越频繁，已经成为全球LNG大家庭中一个引人注目的成员。