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影响液化天然气气化率的因素及控制措施

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影响液化天然气气化率的因素及控制措施

发布日期:2019-05-28 作者:威光节能 点击:

液化天然气气化是城市燃气供应企业的一个重要的工艺流程,气化率的高低直接影响燃气企业的购供差及企业利益。研究液化天然气气化率影响因素,制定和采取控制液化天然气气化率和热值的措施成为液化天然气经营企业的重要研究课题。 


天然气.jpg

文 | 刘俊

一、背景分析 

截至2015年底,天然气在我国一次能源中占比仅5.8%,《中国天然气发展报告(2017)》显示,2016年中国天然气表观消费量为2058亿m3 (不含向港澳供气),同比增加6.6%。天然气在一次能源消费结构中占比6.4%。远低于全球天然气24%的消费比例 ;随着国民经济的发展和环境保护政策的落实,天然气作为清洁能源在国家能源结构中将会占据越来越重的地位。由于我国天然气产量低,需大量从海外进口。 

中投顾问发布的《2017—2021年中国液化天然气(LNG)行业投资分析及前景预测报告》数据显示:2015-2016年,我国液化天然气进口总量由19,651,151,170千克增长到26,060,199,426kg,增长了32。6%;2017年1-4月,我国液化天然气进口总量为9,963,812,125kg,比上年同期增长26。5%。 

液化天然气正迎来大量需求快速增长的时刻。但是,如何降低液化天然气在气化过程中的气化损失,提高气化率,成为液化天然气经营企业需要解决的主要问题。 

二、液化天然气基本特性 

液化天然气的简称LNG,它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后,采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的化天然气LNG,被公认是地球上最干净的化石能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的1/625,液化天然气的质量仅为同体积水的45% 左右。 

LNG燃烧后对空气污染非常小,而且放出的热量大,所以液化天然气是一种比较先进的能源。 

通常LNG储存在 -161。5℃、0。1MPa 左右的低温储存罐内。其主要成分为甲烷,用专用船或油罐车运输,使用时重新气化。

三、LNG中各有关成分气化率分析 

LNG中除了甲烷等外还有惰性气体,其在燃烧过程吸收热量、降低燃烧效率、并且具有阻燃特性。根据国内液厂和北方码头船液提供的LNG成分检测报告来看,主要成分为甲烷、乙烷等重烃、氮等。 

(1)采用理想气体方程式pV=nRT等分别计算出纯甲烷、纯乙烷、液氮、LNG 在0℃标况和20℃工况下的气化率,并比较如下(见表1)。 

液化天然气.jpg

从表1可以看出,影响液化天然气气化率的因素主要有:

1)LNG的组分和含量影响气化率,甲烷含量高的液化天然气气化率高; 

2)0℃标况气化率和20℃工况气化率相差较大,一般液化天然气气化后气态天然气温度为0~5℃,测量体积比燃气工况下气化率低0.073%; 

3)液氮气化率低,仅为甲烷的44.91%。

四、控制LNG气化率的措施分析 

1)由于液氮液化温度为 -195℃,LNG 中加入适量液氮有利于长途运输保温效果。但液氮气化率低,又无热值。甲烷含量高的LNG密度低气化率高,因此需要在入库环节进行甲烷和液氮含量的检测,对由上游天然气液供货方提供出厂的LNG气质检测报告进行验证,保证LNG中甲烷含量相对较高,严格控制液氮含量,提高LNG气化率。 

2)由于标况温度和工况温度下LNG的气化率每吨相差1404.5-1308.67=95.83,因此在气化后的计量表需要安装带有温度补偿的体积修正仪,以减少气化率损失。 

3)建立科学有效的用气数据统计分析方法,大用户安装SCADA 远传技术,对用气数据定时采集、监控,统计液化天然气气化前数据和气化后的天然气数据,缩短数据采集分析周期,及时发现液化天然气不正常的气化率等情况,并积极查找原因。 

五、天然气组分监测 

对于液化天然气的购销过程中,监测天然气组分及其变化情况以控制其气化率,采取气体成分分析仪分析得到天然气组分数据,并由此计算其热值(简称间接法)。气体成分分析仪主要有气相色谱仪和红外分析仪两种,燃气企业可以根据情况选用。 

2018年8月国家发展改革委组织编制的《油气管网设施公平开放监管办法》中“第十五条”规定,天然气管网设施运营企业接收和代天然气生产、销售企业向用户交付天然气时,应以热值和体积为计量标准,以热量作为贸易结算依据。因此,检测天然气组分数据除满足控制天然气气化率外,还成为热量计量的重要依据。 

六、结束语 

由于LNG中除了甲烷等外还有其他成分的气体,气化率低、热值低,能量计量值就低。燃气企业必须通过监测采购的LNG组分,安装带有体积修正仪的流量计修正基表数据,以及建立科学有效的用气数据统计分析方法,从多个角度控制液化天然气的气化率。通过检测LNG组分同时也监测LNG的热值,这样除利于目前的供销差控制外,还能为即将到来 的热量计量做好充分准备。


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