范文一:天然气的储存方式
天然气的储存方式 油气储运
霉油气储存苦帅
藩皇皇岛皇皇
天然气的储存方式
葛志祥
(上海燃气设计院)
葛志祥:天然气的储存方式.油气储运,2003,22(3)30,33. 摘要论述了天然气的气态储存,液态储存和固态储存等几种储存方式,介绍了这些
储存方
式涉及的储存工艺,储存容器和应用方法,对应用在城市民用,发电,化工,天然气汽
车等领域的天
然气的储存和应用具有指导性作用.
主题词天然气储存方法
随着我国西气东输管道工程的启动,中西部地 区丰富的天然气资源将被输往东部及沿海地区.为 了加强天然气的综合利用,与天然气输送和储存的 有关问题亟待解决.
一
,天然气的气态储存
天然气的气态储存方式分为高压储气柜储存,地下储气库储存,高压管道储存,管束储存和吸附储 存等.
1,高压储气柜储存
天然气高压储气柜又称定容储气柜,即其几何 容积固定不变,依靠改变柜内的压力储存燃气.优 质钢材的出现和焊接技术的提高为建设高压储气柜
开拓了广阔的前景.高压储气柜按其形状分为圆筒 形和球形两种.
(1)圆筒形储气柜圆筒形储气柜是两端为碟 形,半球形或椭圆形封头的圆筒形容器,按安装方法 的不同,可分为立式和卧式两种.
(2)球形储气柜球形储气柜一般是在工厂压 制成形的球片,试组装后运到现场拼装,焊接而成, 焊缝需退火处理.
高压储气柜的有效储气量可用式(1)计算. 1,一
Vc(P—P)…
一
PnT
*200070,上海市国庆路180号;电话:(021)63802024—607.
式中——有效储气量,m.;
——
储气柜的几何容积,m.;
P,P——最高,最低使用绝对压力,MPa; T,T一使用温度,标准状态的温度,K;
Pe一一标准状态的压力,MPa.
2,地下储气库储存
天然气的地下储存通常利用枯竭的油气田,含 水多孑L地层或盐矿层建造储气库.
(1)利用枯竭油气田储气为了利用地层储气, 必须准确地掌握地层参数,其中包括孔隙度,渗透 率,有无水浸现象,构造形状和大小,油气岩层厚度, 有关井身和井结构的准确数据及地层和邻近地层隔 绝的可靠性等.以前开采过而现在枯竭的油气层, 其参数无疑是已知的,因此已枯竭的油气田是最好
和最可靠的地下储气库.
(2)在含水多孔地层中建造地下储气库图1 示出了这种储气库的原理,天然气储库由含水砂层 及一个不透气的背斜覆盖层组成,其性能和储气能 力依据不同地质条件而有很大差别.
(3)利用盐矿层建造储气库利用盐矿层建造 储气库储存天然气始于1961年,目前全世界已建成 盐穴储气库近5O座,主要分布在美国和欧洲地区. 利用盐矿层建造储气库首先进行排盐,排盐设 备流程如图2所示.将井钻到盐层后,把各种管道 安装至井下.由工作泵将淡水通过内管压到岩盐
第22卷第3期葛志祥:天然气的储存方式 层,饱和盐水从内管和溶解套管之间的管腔排出. 当通过几个测点测出的盐水饱和度达到一定值时, 排除盐水的工作即可停止.
为了防止储气库顶部被盐水冲溶,要加入一种 遮盖液,该液不溶于盐水,而浮于盐水表面.在不断 地扩大遮盖液量和改变溶解套管长度的同时,储气 库的高度和直径也不断地扩大,直至达到要求为止. 当储气库建成后第一次注气时,要把内管再次插到 储气库底部,从顶部打入燃气,将残留的盐水置换 出库.
图1多孑L地层中地下储库的原理
—
Ik一下,…一,,
;盐水池
《
《
(
/遮盖液垫
J\盐层
图2俳盐设备流程
当长距离输气管道的压力大于储气库的压力 时,则必须先使天然气通过预热器再进入储气库,这 样就能防止在压力突然降低时结冻.如果储气库的 压力和管道压力相等,则必须使天然气经压缩机加 压,使其达到需要的压力送入储库,而储库则靠自身 的压力将天然气输出.输出的天然气在进入调压器 前也需经过预热器.此外,至少在储气库运行的第 一
年中,还需要将含有盐水的天然气进行干燥处理. 盐矿层储气库的工作流程如图3所示. 出口
图3盐矿层储气库工作流程
高压管道储存 3,
在高压供气系统中,将低谷负荷时多余的燃气 储存在高压供气管道内,高峰负荷时自高压管道内 输出,将输气和储存结合在一起,是一种比较理想的 储气方法.但是,它有局限性,只有具备高压输配供 气的条件下才能实现.
高压输气管道的有效储气量计算如下: ::=
(争一)
式中Qo——有效储气量;
——
管道的几何体积;
Po——标准状态下的压力;
To——标准状态下的温度;
T——管道内气体平均温度;
P——最高平均压力;
Pz——最低平均压力;
Z,Z2——气体在平均压力P,P.时的压缩
系数.
4,管束储存
管束储存是高压储气的一种形式,是用直径较 小(目前一般为1.O,1.5m),长度较长(几十米或 几百米)的若干根乃至几十根钢管按一定的间距排 列起来,压入燃气进行储存.管束储存的最大特点 是由于管径较小,其储存压力可以比圆筒形和球形 高压储气柜的压力更高.
5,吸附储存
天然气的吸附储存(ANG)是在储罐中借助装 入固体吸附剂,以达到在一定的储存压力(3,4 MPa)下使吸附天然气达到与压缩天然气相接近的 存储容量.在2O世纪5O年代,Spangler获得了在 液化温度附近运用吸附剂存储甲烷的专利cn,这是 有关ANG的最早想法.1971年8月,Munson和 Robert的一篇题为"用沸石存储天然气"的报告由 美国政府机构出版,该报告提出,用高比表面积材料 吸附天然气是车用天然气存储的一个潜在的方 法.1985年Engel和Turko获得了车用ANG存
?
32?油气储运
储系统及充气装置设计方面的3个美国专利q, 这种新的储气方式的研究引起了广泛关注. 决定ANG方法工业应用的关键是开发一种专
用高效吸附剂.近年来,国内外许多学者已对各种 不同固体吸附材料(如沸石,分子筛,硅胶,炭黑,活 性炭等)进行过吸附性能的研究和评价.试验证明, 吸附存储天然气的有效吸附剂是具有高微孔体积的 活性炭.
二,天然气的液态储存(LNG)
天然气的液态储存目前一般采用低温常压储存 的方法,即将天然气冷冻到其沸点温度(一162.C)以 下,在其饱和蒸汽压接近于常压的情况下进行储存. 其储存方式主要有冻土地穴储存,地上金属储罐储 存,预应力钢筋混凝土储罐储存等几种. 1,冻土地穴储存
将液态天然气储存于周围都是冰冻土壤的地穴 中(见图4).冻土地穴的建造方法是先插入一定数 量的冷冻管,冻结土壤,然后挖去内部的沙土,深度 达到不渗透的地层,形成地穴储罐,该罐的顶部结构 为金属材料制造,并附有绝热层.整个地穴储罐只 有顶部结构有可能损坏或受火灾影响,从安全考虑, 这种冻土地穴储罐是很有吸引力的.
(二圈)
图4冻土地穴储存示意图
2,地上金属储罐储存
地上金属储罐使用最广泛的是双壁金属储罐. 内壁用耐低温的不锈钢(9%镍钢或铝合金钢)制成, 外壁由一般碳钢制成,以保护充填在内,外壁之间的 绝热材料(见图5).
图5地上双层壁金属储罐
这类储罐的底部绝热材料必须具有足够的强度 和稳定性,以承受内壁和液化天然气的自重,一般采
用绝热混凝土.内,外壁之间的绝热材料一般用珍 珠岩,玻璃棉等,或充装微压的惰性气体(如干氮 气等).
3,预应力钢筋混凝土储罐储存
这种储罐的顶部,侧壁和底部均用混凝土制成, 施加预应力的目的是防止产生裂缝.这种储罐可建 于地上或埋于地下.其绝热方法有混凝土外部绝热 和内部绝热两种.
三,天然气的固态储存(水合物储存)
天然气水合物又称固态甲烷,由天然气与水组 成,呈固态,外貌极像冰雪或固体酒精,点火即可燃 烧,因此被称为"可燃冰","气冰","固体瓦斯".天 然气水合物的结晶格架主要由水分子构成,在不同 的低温高压条件下,水分子结晶形成不同类型多面 体的笼形结构,其分子式为MnH:O(M表示甲烷等 气体,n为水分子数).天然气水合物的结构类型有 I,?和H型.在标准大气压下,1m.饱和天然气 水合物可释放出约164m.的甲烷气体.
天然气水合物是一种重要的潜在能源.天然气 的主要成分为甲烷,据估计,全球天然气水合物中甲 烷的含量是现已探明的矿物燃料总储量的两倍以 上",即大致为2.1×1O?m3.
天然气水合物的储存方法是,将天然气在一定 压力和温度下转变成固体结晶水合物,并储存于钢 制的储罐中.甲烷能否形成水合物同其储存温度及 压力有关,压力越高,温度越低,越易形成水合物. 一
范文二:天然气吸附储存技术
第29卷第11期
2009年11月
煤气与热力
GAS&HEAT
Vol_29No.1lNOV.2009
天然气吸附储存技术
刘克万1,
黄小美2
(1.重庆大学资源及环境科学学院西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,
重庆400044;2.重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400045)
摘要:阐述了吸附天然气储存技术的基本原理与特点,概述了具有工业化应用前景的高比
表面积活性炭吸附剂制备的进展情况,分析了活性炭微孔结构对储气性能的影响,讨论了吸附和脱
附过程热效应、天然气杂质、储存温度与压力对储气性能的影响,提出了针对主要影响因素的解决措施,展望了吸附天然气储存技术的发展趋势。
关键词:
天然气储存;
吸附储存技术;文献标识码:B
吸附剂
文章编号:1000—4416(2009)11—0A34一06
中图分类号:TU996
AdsorptionStorageTechnologyofNaturalGas
LIuKe—wan.HUANGXiao.mei
Abstract:Theelementaryprincipleandfeaturesofadsorbednaturalgasstoragetechnologyispounded.Theprogressinpreparationofhilgh?specific
area
ex—
activatedcarbonadsorbentwith
industrial印-
on
plicationprospectissummarized.Theinfluenceofmicroporousstructureofactivatedcarbon
gasstor-
ageperformanceisanalyzed.Theinfluenceofthermaleffectduringadsorptionanddesorption,impuritiesinnaturalgas,storagetemperatureandpressure
ures
on
gasput
storageperformance
are
discussed.Somemeas—
on
directedtowardthemaininfluencefactors
are
forward,andthedevelopmenttrend
adsorbed
naturalgasstoragetechnologyisprospected.
Keywords:
naturalgasstorage;
adsorptionstoragetechnology;
adsorbent
天然气是一种洁净环保的优质能源,以其热值
高、污染物排放少的优点受到了人们的青睐。天然气的主要输送方式是管道输送,但管道造价高。天然气的非管输方式在小规模运输过程中更具经济性。非管输天然气要求天然气有较高的储存密度
压缩机,能耗大,储存容器需耐高压,自重大,具有一定危险性。LNG需低温制冷,能耗高,储气设施维护保养较复杂,液化工艺复杂,设备造价高,运行费用也较高…。此外,在城市天然气供应中,调节日不均匀用气和小时不均匀用气主要依赖大型球罐(储存压力一般不超过lMPa),金属耗量大,造价高。而吸附天然气(ANG)则是解决上述问题的一
(单位体积储气容器内储存的天然气折算成标准状况下的体积)。目前非管输天然气的主要方式是车
载CNG运输和车载(或船载)LNG运输,在车用天然气方面也主要是以CNG和LNG方式储存天然气。CNG储气压力高(20~25MPa),需昂贵的多级
种较好途径,近年来利用较低压力(3.0—6.0MPa)吸附储存天然气的ANG技术日臻完善,正逐渐显示
其竞争能力旧。J。
基金项目:国家“十一五”科技支撑重大项目课题(2006BAJ02A09)
?A34?
.gasandheat.eom
刘克万,等:天然气吸附储存技术
第29卷第11期
1
ANG储存技术的基本原理与特点
①ANG储存技术的基本原理
商业活性炭多以煤、木材和果壳为制备原料,常采用碳化、活化组合工艺,活化是以物理活化为主,
吸附天然气技术是在储罐中装入天然气专用吸
附剂,充分利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构(孔径<3nm),以达到在常温、3.0~6.0MPa压力下使ANG具有与CNG接近的储存密度,实现高密度吸附储存的技术旧J。虽然吸附剂本身要占据部分储存空间,但是吸附相的天然气密度高,总体效
以CO:或水蒸气为活化剂rl¨12J,制得活性炭的比
表面积较低,一般为700~1
500
m2/g,用于吸附储
存效果还不太理想。目前,天然气吸附储存研究中
采用的吸附剂主要为实验室自行研制的高比表面积活性炭,多以煤、石油焦为原料,KOH为活化剂,产品比表面积可达2
000~4000
m2/g,一般都在3
000
果仍将显著提高天然气的吸附量。向储罐充气时,气体被吸附在吸附剂固体微孔的表面得以储存;当
储罐对外供气时,气体从吸附剂固体表面脱附而向外供气。
吸附剂对天然气的吸附是个物理过程,即通过
m2/g左右¨3—5l。活性炭对CH。具有较好的吸附效果。其常规制备工艺流程为:原料破碎、筛分至一定粒度后,与一定量氢氧化钾充分混合后置于反应炉中,在氮气保护下进行低温脱水、高温活化,然后将
活化物冷却至室温,再经酸洗、水洗至中性,干燥后
即得粉状活性炭产品。
KOH活化是国内外制备微孔型天然气吸附剂最普遍采用的活化方法¨6、11川。该法虽可获得吸附性能良好的吸附剂,但还存在一些问题:a.KOH用量大,通常与原料的质量比在2:1—5:1,增加了吸附剂的生产成本。b.大量KOH的使用不仅造成设备腐蚀,还使后续处理工艺复杂化,活化后的酸洗废水污染环境,增大了环保投资额。C.活化过程中产生的钾蒸气遇水及空气会发生剧烈反应并着火,生产中存在着安全隐患。d.产品中残留的活化剂需进一步处理,应用受到限制。
范德华力使天然气分子附着于吸附剂微孔内表面,
以增加天然气的储存密度。吸附包括甲烷分子与吸附剂分子之间的作用以及甲烷分子之间的作用,当前一个作用占优势时,甲烷分子被吸附;当后一个作用占优势时,甲烷分子脱附。甲烷是球形的非极性分子,无偶极矩,甲烷与吸附剂之间的范德华力只有色散力,因而吸附剂表面的极性对甲烷吸附过程影响很小,甲烷吸附量主要取决于吸附剂的微孔体积和比表面积。ANG吸附剂的性能通常是以单位体积的吸附容量和释放容量表示,即在25℃、3.5
MPa
条件下,单位体积的吸附剂所能储存或释放的标准状态下甲烷的体积。
②ANG储存技术的特点
ANG储气技术的主要优点表现在一J:a.在3.0
—6.0
这些也正是高比表面积活性炭不能工业化生产
的原因所在。现在高比表面积活性炭的制备多采用KOH复合活化法,即加KOH的同时还加一些添加剂来减少不利影响。制备高比表面积吸附剂的影响因素较多,在原料一定的情况下,炭料的活化是重要的环节,主要影响因素为活化时间、活化温度与活化剂用量。
国内以煤、石油焦、沥青、木质素为原料均制得了高储气能力的天然气吸附剂,尤其以木质素为原料制取的粉状吸附剂的比表面积可达2
912m2/g,
MPa压力时可获得较高的储存密度,对储气
和加压设备耐压性能要求不高,造价低,加气设备仅
需中压压缩机或利用长输管道的输送压力即可,节
约加气站的建站费用。b.压力较低,安全性能好,日
常维护方便,操作费用低。c.储存容器自晕轻,形状选择余地大,可根据实际应用情况对储气设备进行
合理设计。
2吸附剂
ANG储气技术在天然气汽车、天然气非管输运输和调峰储气方面13益受到蘑视,该技术关键在于研究和开发出甲烷吸附量高的天然气专用吸附剂,目前的储气技术研究中主要以富含微孔的高比表面积活性炭为吸附剂。
①高比表面积活性炭吸附剂的制备
微孔体积达1.48cm3/g,平均孔径为1.48nm,堆密度为0.30g/cm3,在6.0附储存密度可达140
MPa、25
oC下,天然气的吸
m3/m¨18J。目前已商品化的
大多数活性炭因比表面积太低,孔径分布范围太宽,储存甲烷的量只相当于20MPa下CNG储存量的50%。美国、13本、加拿大等国在高比表面积活性炭制备方面已经获得成功,在3.5
MPa、298
K的吸附
?A35?
第29卷第11期煤气与热力
n13/m3|19]。
Ⅵnw.gasandheat.
条件下,对甲烷的吸附储存密度达200
炭的微观结构,也影响成型块状吸附剂对天然气的
储存量。
②吸附剂微孔结构对储气性能的影响
为了能有效地储存天然气,增加其储存密度,制备的吸附剂应具有高度发达的微孔结构,吸附剂的比表面积应尽町能大,比表面积在2
500—3000
③吸附剂的微观结构
吸附剂的微观结构主要包括表面化学形态与孑L
隙形貌等,它们与微孔结构一样也是决定吸附剂性
能的重要参数。活性炭属于难石墨化型碳,微结构中的石墨状微晶排列不规则,相互之间取向紊乱,形成了发达的孑L隙结构,具有较强的吸附能力。孑L隙
m2/g时可望获得较高的天然气吸附量。比表面积并非越大越好,比表面积过大时天然气的吸附量还呈降低趋势201。吸附剂储存天然气的能力还与其
微孔结构(孔径、孑L体积以及孑L径分布)、堆密度有
关‘2川。有效的吸附剂应使其比表面积、微孔结构与堆密度三者合理匹配。
骨架结构由几层碳原子片层弯曲变形所构成,界面上的碳原子大多形成了含氧官能团,比如羧基、酚羟基、羰基、醌基、内酯或羧酐等,这些官能团促进了微
孔吸附甲烷分子的能力,提高了甲烷吸附量旧7】。提高有利于吸附的官能团含量可从两方面着手:a.反
孔径大小也影响着天然气的储存量。孔径太
小,吸附的天然气分子与孔壁结合力太强,在释放压力下难以脱附,降低了吸附剂的有效储气量;孔径太大,则孔壁的吸附势较小,难以有效吸附天然气分子,不能增加天然气储存密度。一般认为在吸附压力为3.5MPa、温度为300K时,最适宜天然气储存的孑L径为1.14nm旧2|。也有认为吸附剂的孔径与吸附质分子直径之比为3~5时最佳∞3|。天然气中主要成分甲烷的分子直径为0.382nm,因而制备孔径为1.0~1.5llm的高比表面积活性炭应该是天然气吸附储存的较佳材料。
应活化过程中,在主活化剂中加入少量助活化剂,促进C—O—C、C—OH、CO;一等官能团的形成。b.活
化后的吸附剂进行表面处理,通过酸洗或加热升温等方法提高吸附性能。
④ANG储存对吸附剂的要求
吸附剂是天然气吸附储存技术的关键因素之
一。理想的天然气吸附剂应具备以下特点:a.吸附剂应具有较大的比表面积和适宜的微孑L结构。b.吸
附剂具有较高的吸附性能与堆密度,即单位体积吸附剂的吸附量应尽量大。c.吸附剂的制备工艺简单,成本低。d.吸附剂的使用寿命长,能再生使用,
影响天然气吸附储存量的因素还有微孑L体积,
其占总孑L体积的比例越大对甲烷的吸附越有利,一般吸附剂的微孑L体积应大于O.67mL/gⅢJ。堆密
吸附、脱附速率高,常压时残留在壁内的余气要少。
度也是影响吸附储存量的一个重要因素,堆密度越
大,天然气的储存量越高。吸附剂的比表面积和堆密度对吸附最的影响存在着矛盾,这也决定了要得到较高的有效储存量,吸附剂的比表面积、微孑L结构和堆密度三者需进行优化匹配。
对于ANG吸附储存实际应用,吸附储存性能由单位体积吸附剂的吸附量来表示。装有吸附剂的储罐空间被分为4部分:吸附剂颗粒之间的空体积、吸附剂骨架所占的体积、吸附剂的微孔体积与大孔体积。甲烷在常温下吸附基本是吸附剂的微孔起作用,因而大孔体积可视为与空体积一样对提高甲烷的吸附容量不起作用,为提高甲烷的储存密度,必须减少大孔体积与空体积。增加吸附剂微孔体积的方法有旧5、驯:a.优化活化工艺,降低介于微孔与大孔
3天然气吸附储存的影响因素
天然气吸附储存中,具有高的天然气储存密度的吸附剂是实现ANG技术的最关键因素。此外,吸
附、脱附过程中所伴随的热效应以及天然气中的杂
质组成也直接关系到天然气吸附剂的实际应用性能和ANG技术的推广应用旧引。
①吸附、脱附过程热效应的影响及解决措施
吸附、脱附分别是放热、吸热过程,天然气在活性炭上的吸附热约15~18kJ/mol旧9|,吸附过程放热,吸附系统温度升高降低了吸附量;脱附过程吸热,吸附系统温度降低增加了脱附残余量;两种效应在很大程度上会减少系统的动态吸附量(吸附气体的量与脱附残余量之差)。活性炭的热传导速率慢,吸附剂内部温度分布不均匀,脱附过程中储罐的
之间的中孔的数量。b.研究成型工艺和方法,其中
粘结剂的种类、用量以及成型压力决定了成型活性
中心部分温度最低,因而储罐中心部分的脱附残余
量也最大旧¨321。文献[33]对天然气吸附热效应的
?A36?
.gasandheat.toni
刘克万,等:天然气吸附储存技术
第29卷第11期
影响进行了研究,结果表明:在吸附与脱附的起始阶段,吸附床温度剧烈变化,吸附时温度可从25℃提高到75℃,脱附时温度最低达到一35℃,低温将造成气体脱附困难,导致气体滞留。热效应的影响在
常温常压下用氮气吹扫等方式使吸附剂再生,恢复吸附剂的性能H¨。对于天然气中的H:O,因在进入吸附储罐前一般经过预脱水,水含量低,一般不予考
虑。氮气对活性炭的使用寿命没有影响。
实际应用中,为减少杂质气体对吸附剂吸附性
快速充气(对储罐加气)和放气(储罐对外供气)时
更加明显,充气时最高温度随充气速度的增大而升高,在常温、3.0~3.5MPa下,床层温升高达80℃,储存容量比等温储存量减少25%,快速放气时温度下降至一40℃ⅢJ。当充放气超过一定时间后,这种因热效应带来的吸附床层的温度变化明显减
能的影响,可在储罐前加一个小的内装较大孔径的活性炭的保护床,高碳分子先被吸附,而甲烷不易被
吸附,起到捕集重烃的作用。吸附剂使用一段时间后,需要在250℃以上温度和0.4kPa压力下再生l
h。
缓㈨。
在实际应用中,天然气的吸附、脱附过程所伴随
③储存温度、压力对天然气吸附量的影响
随着储存压力的增高,吸附剂对天然气的吸附量不断增大,当压力增到4.0MPa时,吸附量趋于饱
的热效应严重影响着活性炭吸附剂的储气性能。目
前,减小吸附、脱附热效应的方法主要有:a.增加吸
和。吸附剂的微孔在吸附中起主要作用,吸附剂颗
粒之间的空隙与大孔在天然气吸附储存中仅起次要作用。最佳储存压力范围为3.0~4.0MPa,一般为
3.5
附剂对外传热面积,比如储存容器可采用蜂窝状,或
通过合理设计储存容器,依靠吸附剂与储存容器之间的接触面强化传热减小吸附、脱附过程的热效应I361。b.在吸附床内部加入TES(Thermal
Energy
MPa,与根据微孔容积填充理论(TVFM)计算出
室温下天然气在活性炭上吸附储存的最佳压力一
Storage)储能元件,通过储能元件内化学物质的相态变化所吸收、放出的热量来平衡吸附剂床层温度的波动,其缺点是储能元件占据了床层体积旧7|。c.循环换热法,在充放气过程中利用外界的冷源或热源进行热交换,热源可使用发动机尾气或电加热器供热,冷源以空气为介质,从而使吸附剂在充放气过程
致㈨。
随着储存温度的升高,天然气吸附量下降。压
力低于3.0MPa时,天然气吸附量随着压力的增大而迅速增加,吸附量的增加主要来自于吸附态甲烷
量的增加,因温度对吸附态甲烷的影响较弱,温度升
高时天然气吸附量的下降较缓慢。压力高于3.OMPa时,压缩态天然气的吸附量在天然气总吸附量中所占的比例增大,温度对压缩态天然气的影响显著,因而在高压下天然气吸附量随温度的升高而下降的幅度明显增大。尽管较低温度对甲烷的吸附有利,但考虑到低温对设备及环境条件的要求较苛刻,储存温度常选择283
K。
中的床层温度保持一致,增加吸附剂对天然气的储
存量,缺点是需要高效的换热器及大型风机等外部设备‘3
8|。
②天然气组成的影响及解决措施
天然气中除主要成分甲烷外,还含有乙烷、丙
烷、氮、硫化氢、二氧化碳、水蒸气及其他重烃。吸附
剂经多次循环使用后,天然气中的重烃及极性化合物等杂质会在吸附剂上积累,造成吸附剂中毒,降低有效储存能力,缩短吸附剂的使用寿命㈣1。H:S对吸附剂性能影响最大,它在吸附剂上产生不可逆吸附,因其具有较强的还原性,容易在吸附剂微孑L中被氧化成单质硫而堵塞孔道。因而对于含硫量较高的天然气,进入储罐前必须进行预脱硫,方法可先采用传统精脱硫方式,再经过以强氧化物为介质的预吸附流化床反应再生装置组成的联合工艺来处理天然气,基本可以满足吸附要求㈣J。二氧化碳、乙烷、丙烷等在吸附剂上产生可逆优先吸附,可通过加热或
4结语
天然气吸附储存技术具有许多优点,其已成为
一项备受关注的天然气高效储存技术,目前已在实
验室工作方面取得一定进展。以后需进一步加强具
有高吸附性能吸附剂的研究与开发工作,提高吸附
剂的堆密度,降低吸附、脱附过程中的热效应。可望不久高吸附性能的吸附剂能应用于天然气的吸附储
存,最终实现ANG技术的工业化和市场化。
参考文献:
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刘克万,等:天然气吸附储存技术
第29卷第11期
(上接第A33页)
来,辽宁省各地区各城镇应根据输气干线和输气支线的建设情况,按照城市总体规划,依据国家发展和改革委员会制定的《天然气利用政策》的有关规定,结合城市发展和人口规划,加强能源结构现状和各类用户的市场调查与预测,按燃气专项规划内容,确
或规划,将极大地优化辽宁省和环渤海地区的能源
结构,促进相关产业的发展。辽宁省天然气资源匮乏,供需矛盾突出,因此,在天然气输气于、支线供气范围内和远离输气干、支线的各城镇,应在当地政府及有关部门领导下,主动与中国石油昆仑燃气股份
定规划期限和供气规模,选择站址,对已有管道燃气
的城镇应对管网进行水力复核计算,制定的燃气转换方案要研究现有燃气设备的利用,要节省造价。对于远离天然气输气干线和支线的城镇也应在现有能源供应基础上考虑采用周边城镇的压缩天然气和大连LNG接收站液化天然气作为气源,应尽早编制天然气利用规划。编制的天然气利用规划应具有前瞻性和长远性。
有限公司东北项目部等单位接洽,按量人为出的原
则,编制天然气利用规划。引入天然气,实施管道
化,不但可以提高城镇基础设施水平和居民生活质
量,而且能够成为城镇经济发展的增长点,这对于现代化城镇物质文明和精神文明的建设将起到重要的推动作用。
作者简介:朱万美(1940一
),男,上海人,高级工程师,大
学,从事城镇燃气设计与工程技术管理工作。
电话:(024)85820163
E——mail:qyh0317@163.
5结语
秦皇岛一沈阳输气干线、大连LNG接收站、阜
新煤制天然气、洽谈中的俄气南供工程项目的实施
收稿日期:2009一05—03;修回日期:2009一05一18
?A39?
天然气吸附储存技术
作者:作者单位:
刘克万, 黄小美, LIU Ke-wan, HUANG Xiao-mei
刘克万,LIU Ke-wan(重庆大学资源及环境科学学院,西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400044), 黄小美,HUANG Xiao-mei(重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆,400045)煤气与热力GAS & HEAT2009,29(11)
刊名:英文刊名:年,卷(期):
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本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mqyrl200911011.aspx
范文三:天然气的储存方式
天然气的储存方式
(1)地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏,一般建设在靠近下游天然气用户城市的附近。与地面球罐等方式相比较,地下储气库具有以下优点:储存量大,机动性强,调峰范围广;经济合理,虽然造价高,但是经久耐用,使用年限长达30,50年或更长;安全系数大,安全性远远高于地面设施。
(2)天然气储存方式主要有压缩天然气(CNG:15Pa,20MPa).液化天然气(LNG:沸点-162?)和吸附天然气(ANG);CNG是目前车用天然气燃料的主要储存方式,缺点是储气瓶重量重.占用体积大;与液体燃料相比,天然气体积能量密度低,20MPa压力下的CNG燃料仅相当于汽油能量密度的30,。
(3)国际上天然气另一储存方式是液化天然气,LNG是对地质开采的天然气通过“三脱”净化处理.实施低温液体处理而成,液化后的体积仅是原气态体积的1,625,LNG的能量密度是CNG的三倍多.能量密度大大提高,但LNG的生产成本相对较高,储存容器的绝热性要求高,这些是制约其发展的因素。
(4)吸附式储存天然气(ANG)技术是目前尚处研究阶段的一种天然气储存方式,它用多孔吸附剂填充在储存容器中,在中高压(3(5MPa左右)条件下,利用吸附刑对天然气高的吸附容量来增加天然气的储存密度。ANG作为未来替代CNG的一项新技术将有广阔的发展前景,但由于技术上的不少难点还有持解决,故在目前还尚难进入实用化阶段。
范文四:液化天然气储存方法
液化天然气储存方法
根据储存压力进行分类,常规的储存方法有两种:常压储存、高压储存。
1.1 常压储存
常压储存适用于LNG 的大量储存,使用的是常压储罐。
1.1.1 常压储存的特点为:
1.1.1.1 储罐的容积一般较大,结构简单,
1.1.1.2 承压能力较低,蒸发率较高。
1.1.1.3 常压储罐的无损(憋压) 储存时间较短。
1.2 高压储存
高压储存适用于LNG 的少量储存,使用的是高压储罐。
1.2.1 高压储存的特点为:
1.2.1.1 储罐容积较小
1.2.1.2 承压能力较高
1.2.1.3 使用真空隔热结构,隔热性能较好,所以罐内 LNG的蒸发率较低。
1.3 高压和常压储罐联合储存
利用常压储存和高压储存LNG 各自的优点,结合LNG 热力学特性,采用高压储罐和常压储罐对LNG 进行储存。
工艺流程设备包括常压储罐、低温压缩机、LNG 高压储罐、阀门组以及LNG 运输罐车。
阀门
低温高压储罐
低温压缩机
LNG 罐车
低温常压储罐 阀门 阀门
图为 高、常压储罐联合储存LNG 工艺流程
范文五:天然气储存及液化技术
液化天然气储存及应用技术
1、前言
天然气是一种清洁优质能源,近年来,世界天然气产量和消费量呈持续增长趋势。从今后我国经济和社会发展看,加快天然气的开发利用,对改善能源结构,保护生态环境,提高人民生活质量,具有十分重要的战略意义。
国际上液化天然气(LNG)的生产和应用已有久远的历史。LNG 贸易是天然气国际贸易的一个重要方面。近10年来LNG 产量以年20%速度增长。LNG 工业将是未来天然气工业重要组成部分。我国尚处于起步阶段,国家最近批准在珠海建设进口LNG 接收站。中原油田正筹建一座日处理15万m3天然气的液化工厂。LNG 在我国的应用必将开始一个新的阶段。
2、液化天然气的制取与输送
LNG 是液化天然气的简称,常压下将天然气冷冻到-162℃左右,可使其变为液体即液化天然气(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。LNG 的体积约为其气态体积的l /620。
天然气的液化技术包括天然气的预处理,天然气的液化及贮存,液化天然气的气化及其冷量的回收以及安全技术等内容。
LNG 利用是一项投资巨大、上下游各环节联系十分紧密的链状系统工程,由天然气开采、天然气液化、LNG 运输、LNG 接收与气化、天然气外输管线、天然气最终用户等6个环节组成。
由于天然气液化后,体积缩小620倍,因此便于经济可靠的运输。用LNG 船代替深海和地下长距离管道,可节省大量风险性管道投资,降低运输成本。从输气经济性推算,陆上管道气在3000km 左右运距最为经济,超过3500km 后,船运液化天然气就占了优势,具有比管道气更好的经济性。
LNG 对调剂世界天然气供应起着巨大的作用,可以解决一个国家能源的短缺,使没有气源的国家和气源衰竭的国家供气得到保证,对有气源的国家则可以起到调峰及补充的作用,不仅使天然气来源多元化,而且有很大的经济价值。
LNG 作为城市气化调峰之用比用地下储气库有许多优点。例如:它选址不受地理位置、地质结构、距离远近、容量大小等限制,而且占地少、造价低、工期短、维修方便。在没有气田、盐穴水层的城市,难以建地下储气库,而需要设置LNG 调峰。这项技术在国外已比较成熟,如美国、英国和加拿大的部分地区采用LNG 调峰。我国也正在引进这项技术。
液化天然气蕴藏着大量的低温能量,在1个大气压下,到常温气态大约可放出879KJ /kg 的能量,利用其冷能可以进行冷能发电、空气分离、超低温冷库、制造干冰、冷冻食
品等。
由于LNG 工厂在预处理时已脱除了气体的杂质,因此LNG 作为燃料燃烧时所排放的烟气中 S02及NOx 含量很少。因此被称为清洁能源,广泛用于发电、城市民用燃气及工业燃气,减少了大气污染,有利于经济与环境的协调发展。
3、LNG 接收站的工艺系统
LNG 通常由专用运输船从生产地输出终端运到目的地接收站,经再气化后外输至用户。目前,已形成了包括LNG 生产、储存、运输、接收、再气化及冷量利用等完整的产、运、销LNG
工业体。
3.1 LNG接收站工艺漉程
LNG 接收站一般由接收港和站场两部分组成,其工艺方案可分为直接输出式和再冷凝式两种,主要区别在于根据终端用户压力要求不同,在流程中是否设有再冷凝器等设备。后者的工艺流程见图l 。
图1 LNG接收站工艺流程
由图l 可知,LNG 接收站一般由LNG 卸船、储存、再气化/外输、蒸发气处理、防真空补气和火炬/放空6部分工艺系统(有的终端还有冷量利用系统) 组成。为了能够平稳、安全的运转,必须要有高度可靠的控制系统。
3.1.1 LNG卸船系统
LNG 运输船靠泊码头后,经码头上卸料臂将船上LNG 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LNG 输送到终端的储罐内。随着LNG 不断输出,船上储罐内气相压力逐渐下降,为维持其值一定,将岸上储罐内一部分因冷损气化产生的蒸发气加压后经回流管线及回流臂送至船上储罐内。
LNG 卸船管线一般采用双母管式设计。卸船时两根母管同时工作,各承担50%的输送量。当一根终管出现故障时,另一根母管仍可工作,不致使卸船中断。在非卸船期问,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LNG 蒸发量增加。通常,由岸上储罐输送泵出口分出一部分LNG 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LNG 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LNG 的组成、密度及热值。
3.1.2 LNG储存系统
LNG 低温储罐采用绝热保冷设计。由于有外界热量或其它能量导人,例如储罐绝热层、附属管件等的漏热、储罐内压力变化及输送泵的散热等,故会引起储罐内少量LNG 蒸发。正常运行时。罐内LNG 的日蒸发率约为0.06%--0.08%。卸船时,由于船上储罐内输送泵运行时散热、船上储罐与终端储罐的压差、卸料臂漏热及LNG 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,应尽量提高此时储罐内的压力。接收站的储存能力可按下式计算,即:
Vs=Vt+nQ-tq式中:
Vs ——储存能力,m3;
Vt ——LNG 运输船船容,m3;
n ——连续不可作业的日数,d ;
Q ——平均日输送量,m3/d ;
t ——卸船时间,h ;
q ——卸船时的输送量,m3/d 。
一般说来,接收站至少应有2个等容积的储罐。一般都在lO ×l04m3以上,直径达70多米。
3.1.3 LNG再气化/外输系统
储罐内LNG 经罐内输送泵加压至 1MPa后进入再冷凝器,使来自储罐顶部的蒸发气液化。从再冷凝器中流出的LNG 可根据不同用户要求,分别加压至不同压力。一般情况是一部分LNG 经低压外输泵加压至4.0MPa 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LNG 经高压外输泵加压至7MPa 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LNG 输送量变化时,可利用回流管线调节流量。在停止输出时,可利用回流管线打循环,以保证泵处于低温状态。
3.1.4蒸发气处理系统
储罐顶部的蒸发气先通过压缩机加压到1MPa 左右,然后与LNG 低压泵送来的压力为1MPa 的过冷液体换热,冷凝成LNG 。此系统应保证LNG 储罐在一定压力范围内正常工作。储罐的压力取决于罐内气相(蒸发气) 的压力。储罐中设置压力开关,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。以控制储罐气相压力。
在低温下运行的蒸发气压缩机,对人口温度通常有一定限制。往复式压缩机一般要求为-80℃~160℃,离心式压缩机为-80℃~160℃。为保证人口温度不超限(主要是防止超过上限) 。故要求在压缩机人口设蒸发气冷却器,利用LNG 的冷量保证人口温度低于上限。
3.1.5 储罐防真空补气系统
为防止LNG 储罐在运行中产生真空,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汇引出的天然气。有些储罐也采取安全阀直接连接通大气的做法,当储罐产生真空时,大气可直接由阀进入罐内补气。
3.1.6 火炬/放空系统
当LNG 储罐内气相空间超压,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。当发生诸如翻滚现象等事故时,大量气体不能及时烧掉,则必须采取放空措施捧泄。
4 LNG接收站的主要设备
4.1卸科臂
通常根据终靖规模配置效根卸料臂及1根蒸发气回流臂,二者尺寸可同可异,但结构性能相同。如若尺寸相同则可互用。
卸料臂的选型应考虑LNG 卸船量和卸船时间,同时根据栈桥长度、管线距离、高程、船上储罐内输送泵的扬程等,确定其压力等级、管径及数量。蒸发气回流臂则应根据蒸发气回流量确定其管径等。
为了保证卸料臂的旋转接头在低温下有良好的密封性能而采用双重密封结构,同时可在工作状态时平移和转动;为了安全。每台LNG 卸料臂必须配备紧急脱离装置。臂内LNG 设计流速一般为l0m /s 。蒸发器回流臂的流速设计值为50m /s 。LNG 卸料臂的材质主要为不锈钢和铝合金。制造直径一般在40.64cm 以下。
4.2 LNG储簟
LNG 储罐属常压、低温大型储罐,分为地上式与地下式两类,通常为平底双壁圆柱形。
储罐内壁与LNG 直接接触,一般采用含镍9%的合金钢。也可为全铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土,外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制,罐顶则由碳钢或混凝土制成。簟内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维毡及泡沫玻璃砖等。LNG 储罐又有单容(单封闭) 罐、双容(双封闭) 罐及全容(全封闭) 罐3种型式。
单容罐在金属罐外有一比罐高低得多的混凝土围堰,用于防止在主容器发生事故时LNG 外溢扩散。该型储罐造价最低,但安全性稍差、占地较大。与单容罐相比,双容罐的辅助容器则是在主容器外围设置的一层高度与罐壁相近,并与主容器分开的圆柱形混凝土防护墙,全容储罐是在金属罐外有一带顶的全封闭混凝土外罐,即使LNG 一旦泄露也只能在混凝土外罐内而不致于外泄,还可防止子弹击穿、热辐射等。这3种型式的储罐各有优缺点。选择罐型时应综合考虑技术、经济、安全性能、占地面积、场址条件、建设周期及环境等因素。
地下储罐全部建在地面以下,金属罐外是深达百米左右的混凝土连续地中壁。地下储罐主要集中在日本。抗地震性好,适宜建在海滩回填区上,占地少。多个储罐可紧密布置,对站周围环境要求较好。安全性最高。
气相空间设计压力是常压、低温大型储罐的重要参数,尤其对接收站储簟更为重要。随着科学技术的进步,这类储簟的气相空间设计压力正逐年提高。尤其是薄膜罐,由于其固有结构特点,可采用较高的设计压力。
储罐所有开口均应选择在罐顶,避免LNG 由接口处泄漏。此外,还应采用措施防止在某些情况下由于液体分层及储罐漏热而引起的翻滚现象。例如,考虑到运输船待卸的LNG 与终端储罐内已有 LNG的密度差,可将卸船管线进液口分别引至罐顶与罐底。如待卸LNG , 密度大于储罐内已有LNG 密度,月采用簟顶进液口。反之.刚采用罐底进液口。
4.3 LNG输送泵
终端储罐内均设有输送LNG 的潜液泵。LNG 泵是站内输送LNG 的关键设备,由于LNG 温度低, 易汽化, 易燃易爆,因此LNG 泵有许多独特结构。要求低温下轴封可靠,以便将泄漏的可能性减少到最低程度;为防止处于气一液平衡状态进料的LNG 在泵内气化,保持泵内LNG , 与储罐内LNG , 具有相同的温度,LNG 泵被设计成浸设式结构,连同马达一起浸没于装有LNG 液体的泵内容器中。
LNG 泵一般为多级泵,扬程可根据用户要求而定。选择范围为50m ~2000m ,以适应不同输气管网对压力的要求。在LNG 泵中,泵内容器和轴采用奥氏体不锈钢,泵体和叶轮采用铝合金。如需在高压下管输天然气,还应在蒸发器前配置外输泵进行增压。
在泵初次运行和检修后投运之前,以及泵处于备用状态时,均需预冷或保冷。泵停运后如保冷不善,随着漏热量增加,泵内的LNG 逐渐蒸发,溶解在LNG 中的CO2浓度相对增加,当其浓度大于1.5×l04时就可能“结冰”,堵塞泵的流道,甚至使泵不能正常运行。
4.4 LNG气化器
按结构或热源不同,可分为板翅式、管壳式、中流式、开架式、浸没燃烧式及中间媒体式等多种。LNG 接收站多采用开架式水淋气化器和浸没燃烧气化器。前者以海水为加热介质,体积庞大,且需配置海水系统,故投资较高,占地面积较大,但运行成本低,且安全可靠。对于基本负荷型供气要求,可采用多台并联运行。后者以终端蒸发气为燃料,采用燃烧加热。其优点是投资低,启动快。能迅速调节LNG 蒸发量,但运行成本高,通常只用于调峰。开架式水淋蒸发器及浸没燃烧式蒸发器的示意结构见图2、3。
开架式气化器是应用最广泛的基本负荷型 LNG气化器,它以水为热源,通常是海水或电厂的直捧海水,运行成本低廉,但于由提供热源的海水进口温差较小,以致开架式气化器设备比较大,投资较高。在开架式气化器中,LNG 从下部总管进入,然后沿着成幕状结构的LNG 换热管上升,与海水换热气化后成常温气体送出,每幕一般由70根-100根管组成,海水从上部进入,经分布器分配后成薄膜状均匀沿幕状LNG 管下降,使管内 LNG受热气化。
为避免影响周围海区生态平衡,海水进、出口温差不得超过7℃,实际常控制在不超过4℃~5℃。管束板一般采用在低温下有良好机械性能、焊接性能、传热性能好且对海水有优良耐腐蚀性的铝合金材料。并在外层涂锌处理。
浸没燃烧式蒸发器包括换热管、水浴、浸没式燃烧器、燃烧室和鼓风机等。燃烧器在水浴水面上燃烧,热烟气通过下捧气管由喷雾器捧入水浴的水中,使水产生高度湍动。换热管内的LNG 与管外高度湍动的水充分换热,从而使LNG 加热、蒸发。这种蒸发器的热效率可达95%以上,且安全可靠。
此种气化器体积小,与开架式气化器相比省掉了大型取水和捧水设备,热效率高,开停车迅速方便;但因消耗天然气而使运行成本较高,一般不作为基本负荷型气化器,主要用于调峰和备用。它的关键部分是燃烧器和传热管束,首先必须保证天然气在狭小的燃烧
海水进口
NG 进口
LNG 入口
正面图 海水出口侧面图
图2 开架式气化器结构示意图
图3浸没燃烧式气化器结构示意圈
室内和因水面波动不断变化的背压下均匀稳定燃烧;其次内装LNG 的传热管束由于不断受到高温燃烧气体的冲击和自身的振动,要采用SUS304L 或SUS316等低碳不锈钢,且消除应力。
4.5蒸发气压缩机
由于LNG 储罐在不同工况下有不同蒸发气量,故应将蒸发气压缩机分为两组。一组用于非卸船工况。一组用于卸船工况。通常采用往复式或离心式。前者适用于小气量及高压缩比,后者适用于大气量及中、低压缩比。
4.6再冷凝嚣
再冷凝器具有冷凝和分液两种作用。正常情况下使来自储罐内的蒸发气液化;当蒸发气量增加时。未冷凝的蒸发气分液后捧向火炬;当蒸发气量不足时.可引入少量外输气至再冷凝器,使其压力保持正常。
5液化天然气冷能的利用
LNG 的用途很广。可用于民用负荷调峰、发电、工业用户和商业用户。LNG 的关键技术在于深度冷冻液化,其储罐和专用运输巨轮就象超级低温冰箱,这些过程都要消耗巨大的能源,但按能量守恒规律,此冷能在释砹时侧利用,以l 毕低成本。
利用LNG 冷能主要是依靠LNG 与周围环境之间存在的温度和压力差,通过LNG 变化到与外界平衡时,回收储存在LNG 中的能量。
利用LNG 冷能的过程可分为两类:直接利用和间接利用。前者包括:发电、空气液化分离、冷冻仓库、制造液化二氧化碳、海水淡化、空调和低温养殖、栽培等。后者包括:低温破碎、水和污染物处理及冷冻食品等。目前对液化天然气冷能的利用工程取得了许多成果。
6 LNG应用于汽车
天然气作为能源,由于它对大气污染少而被称为清洁燃料,更是汽车的优质代用燃料。近年来,它已被世界许多国家重视和推广。
按照天然气的储存方式不同,天然气汽车大致分为CNGV(压缩天然气汽车) 、LNGV(液化天然气汽车) 、和ANGV(吸附天然气汽车) 。
目前我国对天然气汽车的发展也非常重视。到1999年。全国已改装各种CNG 汽车l 万多辆,建设加气站70多座。ANGV 正处在研制阶段。我国 LNGV的应用仍是一项空白。用LNG 作为汽车燃料特别值得推广。与传统的石油类燃料相比,LNG 具有明显的优点,汽车续驶里程长,LNG 相对于 CNG和LPG 具有储存能量大、压力低、噪声低、更清洁等优势,利用LNG
冷量取代汽车空调,不破坏生态,良好的使用性能(抗爆、稳定性强、燃烧热值高、燃点值宽) 和相对便宜。俄罗斯在将 LNG用于汽车运输、铁路运输、水上运输和空中运输方面积累了许多经验。
LNG 汽车供气系统的组成及工作原理如图4所示,为LNG 汽车的燃料供给系统的构成简图。
图4 LNG汽车燃料供给系
1.安全阀:2.压力表:3.液位计;4.LNG 储罐;5.压力控制器:
6.球阀;7.充液阀;8.电磁阀;9.蒸发嚣及两级减压器;
10.加热水管;11.发动机;l2. 混合嚣;13.化油器;14.自增压嚣
LNG 储存系统包括储液罐、安全阀、充液阀、自增压器、压力控制阀、液位计和压力表等。LNG 储液罐为低温容器,要求具有较高的绝热性能和一定高的耐压强度,以保证LNG 的正常储存状态和 LNG的安全使用。根据不同的绝热方式, 车用LNG 储液罐可分为真空绝热型,真空粉末(或纤维) 绝热型和高真空多层绝热型等类型。内胆是由不锈钢制成的液体容器。外壳为普通钢板焊接而成。绝热层的厚度一般为50mm ~200mm ,其真空<>
发动机运行时,LNG 储液罐内的天然气液态与气态并存,正常工作压力不低于0.2MPa 。当罐内压力低于0.2MPa 时,压力控制阀开启,自增压器工作。将一部分气态天然气充人储液罐,而使罐内压力升高到工作压力。可以通过调节压力控制阀来改变自增压器的工作点。发动机处于停机状态时,随热量的不断吸人。LNG 会不断气化。当LNG 储液罐中的压力高于0.6MPa 时,安全阀打开,迅速放出部分气态天然气,保证LNC 储液罐不被损坏。另外,在LNG 储存系统设有液位计和压力指示装置。
车用液化天然气的储存温度范围为-130℃~160℃,其储存压力低于0.6MPa 。使用时,从罐内流出的液化天然气经过气化器吸收发动机冷却水或废气热量而气化,并使其温度升高,然后通过两级减压器减压,由管路送到混合器与空气混合进入发动机。LNG 的气化需要吸收较多热量。要求气化器具有良好的换热性能,并能供给足够的热量。
7结束语
为了满足国民经济的需要和环境保护的要求,最大程度地有效利用天然气这一资源,天然气液化与储运技术及液化天然气的应用,给我国天然气工业的发展和天然气的应用打下坚实的基础和必要的前提。