[干貨]一文看懂LNG

時間:2015-12-01    點擊:

  什么是LNG?

  天然氣原料經過預處理后低溫液體混合物

  LNG(Liquefied Natural Gas)即液化天然氣,是天然氣原料經過預處理,脫除其中的雜質后,再通過低溫冷凍工藝形成的低溫液體混合物。

  物理性質:LNG無色、無味、無毒、無腐蝕性,比重小,體積約為同量氣態天然氣體積的1/625。

  因此它具有經濟高效、安全可靠、靈活方便且清潔環保的優點。

  LNG產業鏈

  生產、運輸、銷售三大環節

  在上游環節中,氣田產出天然氣,并將天然氣進行簡單的處理加工;

  在中游環節中,液化廠將處理加工后的天然氣液化,由LNG船舶的運輸至LNG接收站;

  在下游環節中,接收站將接收到的LNG進行再氣化后進行銷售,并最終通過管道輸送給用戶。

  LNG產業鏈示意圖

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  LNG主要運輸方式

  管道運輸、LNG船運輸、CNG船運輸

  LNG的運輸方式,主要有以下三種:管道運輸、LNG船運輸、CNG船運輸。

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  管道運輸

  將天然氣液化后,通過長距離、大口徑輸氣管線將LNG送往終端用戶。

  LNG船運輸

  將天然氣液化后,通過LNG船運送至LNG接收終端,并在終端將LNG重新氣化傳送給用戶。

  CNG船運輸(Compressed Natural Gas)

  將天然氣壓縮后,裝載在CNG船上的管組內,通過CNG船來運輸至接受終端,并最終傳遞給用戶。

  從運輸距離、投資成本、運輸成本及運輸量三個方面考慮,三種運輸方式各有利弊,正確的選擇運輸方式可以降低成本,縮短時間。

  三種運輸方式的比較:

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  目前海上最常用的運輸方式是LNG船運輸。下面將介紹LNG運輸船的分類及各自的特點。

  LNG船舶分類及各自特點

  大型遠洋、中小型LNG運輸船等五種類型

  LNG船的類型主要有5種,分別是大型遠洋LNG運輸船、中小型LNG運輸船、移動式LNG加注船、LNG燃料動力船以及LNG加注躉船。

  大型遠洋LNG運輸船

  艙容大于10萬方的LNG運輸船。

  特點

  ①運輸量大 ②投資成本高 ③技術要求和可靠性要求高 ④只能進行LNG 運輸

  大型遠洋LNG運輸船

  中小型LNG運輸船

  艙容小于10萬方,范圍多在1000m³到80000m³的LNG運輸船。主要適用于中、短距離運輸。

  特點

  ①運量大 ②經濟效益高 ③運輸靈活 ④營運周期短

  中小型LNG運輸船

  移動式LNG加注船

  具有加注功能的一類LNG運輸船。其解決了水面作業船舶LNG機動加注的問題。

  特點

  ①方便靈活,極少占用碼頭資源②經濟效益高③加氣方便、安全可靠

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  移動式LNG加注船

  LNG燃料動力船

  以LNG作為船舶主要動力燃料的船舶。

  特點

  ①清潔環保,氮氧化物和二氧化碳排放量少②可以杜絕硫化物和細小顆粒等其他有害物的排放③經濟效益高,節約燃料成本④續航能力弱,安全性較差

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  LNG燃料動力船

  LNG加注躉船

  固定于水中某一位置,儲罐、LNG泵和加注設備等部件固定安裝于船上,用于船用LNG燃料加注的躉船。

  特點

  ①機動性好,加注靈活②加注效率高,可適合大型加注③操作成本高,操作性差

  LNG加注躉船

  LNG運輸船關鍵設備

  貨物維護系統、推進系統、燃氣供給系統

  貨物維護系統

  貨物維護系統指用于圍護貨物的裝置,包括所設的主屏壁和次屏壁以及附屬的絕熱層和屏壁間處所,還包括必要時用于支持這些構件的鄰接結構。

  主要分為自身支撐型和非自身支撐型兩類。

  第一種類型是自身支撐型。

  指自身支持的液貨艙,不構成船體結構的一部分。

  按設計準則和建造方法可分為:

  ①獨立A型:應用傳統的船舶結構的公認標準進行設計的液貨艙。②獨立B型:指采用模型試驗、精確分析手段確定應力水平、疲勞壽命和裂紋擴展特性進行設計的液貨艙。③獨立C型:指符合壓力容器標準,且設計蒸氣壓力不小于特定公式計算值的液貨艙。

  自身支撐型液貨艙按結構可以分為SPB型棱形液貨艙(日本IHI)、 MOSS球罐型液貨艙(挪威)。

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  ①SPB型棱形液貨艙

  為減少貨物在船艙內晃蕩撞擊,在貨艙內加一道縱向艙壁將貨艙一分為二。貨倉材料采用耐低溫鋁合金,絕熱材料采用塑料泡沫 。

  SPB型棱形液貨艙

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  ②MOSS球罐型液貨艙

  貨倉球體為高強度鋁合金,外部覆蓋泡沫絕緣材料,最外面是保護型金屬外殼。分為北半球、南半球和赤道三大部分。

  MOSS球罐型液貨艙

  第二種類型是非自身支撐型。

  指由鄰接的船體結構通過絕熱層支持的一層薄膜組成,主要有GTT型薄膜艙。

  薄膜型LNG貨物維護系統由法國GTT公司持有專利。

  GTT型薄膜艙

  由雙層船殼、主薄膜(1-2mm厚的不銹鋼波形薄膜)、次薄膜(由復合層壓材料組成)、低溫隔熱結構組成組成。

  GTT型薄膜艙

  推進系統

  LNG運輸船的推進系統,主要介紹一下四種推進系統。

  第一種:柴油機+再液化推進系統

  該系統包含低速二沖程柴油機和再液化裝置。

  特點

  ①推進系統與電力系統配置靈活②燃油成本較大,維護保養成本較大③二氧化碳、氮化物等排放量高

  柴油機+再液化推進系統示意圖

  第二種是雙燃料電力推進系統

  它采用LNG與柴油混合燃料推進。

  特點

  ①節能,管理以及維修費用低②艙室利用率較高③冷機啟動時間短

  雙燃料電力推進系統示意圖

  第三種是雙燃料二沖程低速機直接推進系統

  采用MEGI主機,是一種雙燃料低速機。

  特點

  ①供給系統使用的是高壓供給系統②可以任意比例LNG、柴油混合燃燒③推進效率高

  雙燃料二沖程低速機直接推進系統

  第四種是天然氣燃料氣體機直接推進系統。

  天然氣氣體發動機可以方便地利用LNG貨物蒸發氣。

  特點

  ①可以節省大量艙內空間②減輕動力裝置重量,增加載重量③節省運營成本

  天然氣燃料氣體機直接推進系統

  LNG燃氣供給系統

  目前LNG的供給系統可以大概分為兩類,低壓供給系統和高壓供給系統。

  低壓燃氣供給系統是進氣壓力為6~8bar的發動機供氣的系統。

  高壓供給系統噴射壓力約為300~450bar,解決了以液化天然氣(LNG)為燃料的船舶的燃料儲存、燃氣氣化、加熱,提高了低速二沖程柴油機的高效率性能,極大的節省了能耗。

  LNG燃氣系統主要由壓縮機,蒸發器,加熱器,緩沖罐以及氣液分離器組成。

  高壓燃氣供給系統采用設置在儲液罐內的LNG潛液泵采用管道與LNG日用罐、增壓泵、高壓緩沖罐、高壓天然氣加熱器和主動力裝置依次連接;

  低壓燃氣供給系統在儲液罐的頂端采用管道與氣液分離器、壓縮機、低壓緩沖罐、低壓天然氣加熱器和輔助動力裝置依次連接。

  LNG船舶液貨裝卸作業流程

  檢查、干燥、惰化、驅氣等十二個步驟

  LNG船舶液貨裝卸作業流程,具體包括十二個步驟,如下圖所示:

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  各操作步驟的定義:

  液貨艙檢查

  檢查安全裝置,清除安全隱患。

  干燥

  清除液貨艙、管路等的濕氣,防止生成水合物或結冰。

  惰化

  降低貨物中的含氧量,防止形成可燃的氣體環境或貨物發生氧化反應。

  驅氣

  用待裝的貨物蒸氣把液貨艙中的惰性氣體排擠出去。

  預冷

  在裝貨前降低液貨艙溫度以便盡量減少熱應力和過度蒸發。

  裝貨

  進行貨物的冷卻和裝載極限的控制等。

  載貨航行

  進行貨物狀態控制。

  卸貨

  包括把冷凍貨物加熱以便卸到常溫壓力貯罐中去。

  壓載航行

  包括除液、除氣、惰化和再驅氣等。

  換裝貨品

  包括把液貨艙準備好以便變更貨種。

  進塢維修

  包括除液復溫、用惰性氣體置換可燃貨物氣體,隨后用空氣置換惰性氣體等操作。

  來源:石油課堂

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