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李佩銘①， 焦文玲②， 宋漢成③， 蔣永明④
（1.深圳市燃氣集團股份有限公司，廣東深圳518054；2．哈爾濱工業大學 市環境工程學院，黑龍江哈爾濱150090；3．中國石油管道研究中心，河北廊坊 065000； 4．新奧集團燃氣研發中心，河北廊坊065001)
摘要：探討了我國液化天然氣的應用及推廣的情況，提出了發展方向，應注重實用性和經濟性的統一。
關鍵詞： 天然氣； 液化天然氣；應用
中圖分類號：TU996 文獻標識碼：B 文章編號：1000—4416(2008)01—0825一04
1 概述
液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)天然氣的一種形式[1]。其一般生產工藝過程是氣田開采出來的天然氣，經過脫水、脫酸性氣體、脫其余雜質處理后，采用制冷工藝，深冷至一162℃|為液體。
目前，世界上LNG應用技術已經成為一門新興技術正在迅猛發展[2、3]。由于LNG工廠在預處理時已脫除了氣體的雜質，因此LNG作為燃料燃燒時排放的煙氣中SO2及NOX；含量很少，被稱為清潔能源，廣泛用于發電、城市燃氣及工業燃氣，減少了大氣污染，有利于經濟與環境的協調發展。用LNG船代替深海和地下長距離管道，可節省大量風險性管道投資，降低運輸成本。從輸氣經濟性推算，陸上管道氣運距在3 000 km左右較經濟，超過3 500 km
，船運LNG具有比管道氣更好的經濟性。LNG應用術除了用來解決天然氣儲存、運輸問題外，還可以廣泛地用于天然氣調峰，對調節世界天然氣供應起著巨大的作用，使沒有氣源的國家和氣源衰竭的國家供氣得到保證[4]。LNG作為城市燃氣調峰比采用地下儲氣庫具有更多優點[5]，它的選址不受地理位置、地質結構、距離、容量等限制，而且占地少、造價低、工期短、維修方便。在沒有氣田、鹽穴水層的城市，難以建地下儲氣庫，就更需要采用LNG調峰。在大中城市內建造LNG汽車加氣站，也是規�；l展天然氣汽車最有效的途徑之一。LNG蘊藏著大量的低溫冷能，利用其冷能可以進行冷能發電、空氣分離、超低溫冷庫、制造干冰、冷凍食品等。因此，發展LNG的應用技術是有效利用LNG的一條有力途徑。
2 我國LNG的應用與推廣
①城市燃氣供應
LNG作為城市燃氣是一種非常理想的清潔燃料，主要用于城市基本負荷、調峰以及汽車行業。在我國，LNG產業發展日益迅速，隨著新疆廣匯、海南�？�、重慶建南、陜西西安等地LNG項目及深圳大鵬灣、福建湄洲灣和山東青島等地LNG接收終端的建成及投入使用，我國的LNG工業已經迎來一個快速發展的時期。
中原油田建成了我國首家商業化運行的LNG工廠，它的投產為天然氣的開發拓展了新的領域。目前，LNG產品的現有用戶主要分布在逾10座城市和地區，初步形成了以淄博、江陰為代表的特種工業用氣市場，以青島、蘇州為代表的居民用氣市場，以北京為代表的汽車燃料市場。廣東LNG項目(深圳大鵬LNG項目)的正式投產[6]，拉開了廣東口岸LNG大規模進口的帷幕，也成為我國大規模進口LNG的重要標志。我國正在規劃和實施的沿海LNG項目還有福建、浙江、上海、江蘇、山東、遼寧等省市。其中，福建LNG項目作為繼廣東之后我國第二個大型LNG引進項目已于2005年開工，總規模為760 x 104 t／a，一期工程將于2007年底投產。上海LNG項目也于2005年正式啟動，規模為600×10t／a，一期工程計劃于2008年6月建成投產，屆時接收處理能力可達到300×104t／a，形成年供應上海40×10m3／a天然氣的能力。
LNG作為管道天然氣的調峰氣源[7]，可對城市燃氣系統進行調峰，保證城市安全平穩供氣。將LNG調峰裝置廣泛用于天然氣輸配系統中，對民用和工業用氣的波動性，特別是對冬季用氣的急劇增加起到了調峰作用。上海石油天然氣總公司在東海氣田的天然氣通過海底管道輸送到上海供工業和民用后，為了應付上游天然氣氣源由于不可抗拒的因素(如臺風等)的停產停輸，起到應急供氣和季節調峰作用，也建設了LNG調峰站，把東海天然氣經加
工深冷成LNG儲存起來，必要時再氣化為天然氣輸入城市管網，作為臨時氣源，確保城市安全平穩供氣。
LNG作為汽車燃料具有清潔高效、儲存體積小、攜帶方便、安全可靠等優勢[8]，與其他形式的汽車燃料相比，發展前景更為廣闊歸0。目前，作為汽車燃料的天然氣大多以壓縮天然氣(CNG)的形式儲存，天然氣在氣態下壓縮并儲存在20 MPa以上的高壓鋼瓶內，因此鋼瓶體積較大，強度、安全性要求高。LNG體積小，能量儲存密度大，燃燒性能好，熱值高，一次充灌行駛里程長，比CNG更適合作為汽車燃料。此外，儲存在～162℃低溫下的LNG，具有車，這樣就無須給汽車單獨配備機械式制冷機，既降低了造價，又消除了機械制冷帶來的噪聲，具有節能和環保的雙重意義，尤其適用于城市中心地帶的繁華街道或其他有噪聲限制的地區[10、11]。國內天然氣汽車的發展已形成一定規模[12]，在燃料產地和輸送干線沿線的北京、成都、重慶、烏魯木齊、上海、天津、西安、長春等城市已在不同規模地發展和使用天然氣汽車。目前，我國的四川、山東、廣東和上海等省市已全面啟動了天然氣汽車產業，北京市為2008年奧運會做準備，已經把逾3×10。輛公交車和出租車改裝成了燃氣汽車。
②發電
LNG另外一個重要應用是發電[13-15J。天然氣在液化過程中，由于經過脫水、脫硫等處理，在燃燒過程中產生的污染物更少，可大幅減少SO：等污染物的排放。天然氣電廠C02排放量為燃煤電廠的42％，氮氧化物排放量不到燃煤電廠的20％，S02排放量幾乎為零。因此，采用LNG發電可以起到環保作用，帶來巨大的社會效益。同等條件下擬建的燃氣一蒸汽聯合循環電站單位電功率的造價為3 700元/kW，燃煤電站為4 200形kW。天然氣發電上網電價與進口600 MW燃煤發電機組電價大體相當，在電力市場上具有一定競爭力。燃氣輪機具有啟�？�、運行靈活的特點，可在整個負荷中充當基本負荷。提高燃氣輪機在總裝機容量中的比例，將會改善電網的運行狀態，為電網提供更加靈活的備用電源，增大調峰的靈活性。此外，LNG電站自動化程度高，員工數量只有同等容量火電廠的20％一25％，可降低運行成本。
LNG發電可以分為LNG冷能發電及天然氣作為燃料的聯合循環發電[8、15]。LNG冷能發電主要依靠LNG與周圍環境之間存在的溫度差和壓力差形成動力循環進行發電。LNG冷能用于發電常用的循環方式有直接膨脹循環、朗肯循環、布雷頓循環以及基于以上循環方式的聯合循環。目前，大多數天然氣電廠采用聯合循環發電，它利用燃氣輪機產生的高溫煙氣，通過余熱鍋爐，產生高溫高壓蒸汽后推動汽輪機帶動發電機發電。由于燃氣輪機的單機功率和熱效率都有很大提高，特別是燃氣一蒸汽聯合循環發電漸趨成熟，燃氣輪機及其聯合循環發電在世界電力工業中的地位發生了明顯的變化，它們不僅能負擔基本負荷、中間附和和尖鋒附和，而且能隨時停機[14] ，是高效率的調峰機組，也可以作為應急電源。
廣東是我國應用LNG發電最早的地區¨引。由于廣東電力負荷日益增大，影響當地經濟發展，加之煤煙型污染日益嚴重，環境的惡化直接影響到廣東省的可持續發展。為此，國家在廣東建設了我國第一個液化天然氣的試點項目，接收站設在深圳大鵬灣秤頭角，通過輸氣管道，向惠州和深圳前灣2座新建LNG電廠以及深圳南山、美視和月亮灣等燃油改燃氣的燃氣輪機電廠、香港電燈公司新建燃氣輪機電廠和香港中華煤氣有限公司等提供天然氣，目前已經投入使用。
③蓄冷及冷能利用[1、15]
LNG船是儲存和運輸LNG的主要工具，幾乎所有的LNG船都采用汽輪機推進，氣化氣或重油都可作為主鍋爐的燃料，也可以混燒，特別是單獨采用氣化氣時最清潔。若以LNG作為主要動力，在氣化時將產生大量冷量，而這些冷量往往被浪費。LNG船在行進過程中對冷量的需求量非常大，可儲存這部分冷量或直接利用。LNG蓄冷裝置在LNG船上可用于冷卻液貨艙或用于船舶空調和冷庫，對燃氣輪機進氣進行冷卻¨引。還可以利用儲存的冷量對碼
頭液貨艙進行預冷，對周邊食品進行冷加工。
除了應用于LNG船，LNG冷能還可以用于空氣分離、冷藏、制取液化C02等[1]。LNG低溫火用在越遠離環境溫度時越大，因此應在盡可能低的溫度下利用LNG冷能。由于空氣分離裝置中所需溫度比LNG溫度還低，因此LNG的冷量火用能得到****的利用。利用LNG的冷能冷卻空氣，不但大幅降低了能耗，而且簡化了空氣分離流程，降低了設備造價，LNG氣化費用也可降低。
LNG接收站一般設在港口附近，一是方便船運，二是通常的氣化靠與海水的換熱實現。大型的冷庫也基本設在港口附近，這樣方便遠洋捕獲魚類的冷加工。將LNG與載冷劑在低溫換熱器中進行換冷后，載冷劑經管道進入冷凍、冷藏庫，通過冷卻盤管釋放冷量冷凍或冷藏物品。
液化CO：由C02氣體經過壓縮、提純最終液化得到。傳統的液化工藝將C02壓縮至2．5～3．0MPa，再利用制冷設備冷卻和液化。利用LNG的冷量，很容易獲得冷卻和液化CO：所需的低溫，從而將液化裝置的工作壓力降至0．9 MPa左右。與傳統液化工藝相比，制冷設備的負荷大為降低，電耗也降低為原來的30％～40％。
④LNG的化工原料應用坤0
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。它不通過熱機過程，不受卡諾循環的限制，能量轉化效率較高，已成為當今競相研制開發的一種新型發電技術。燃料電池是發電裝置，電極對燃料(主要是氫氣)起催化離解作用，電極本身基本不發生變化，產生能量的燃料由電池外部供給，只要連續通人燃料就不斷輸出電能。天然氣是生產氫氣的****原料，天然氣轉化可得3倍體積的氫，外加等體積的一氧化碳。因此，天然氣是燃料電池的****燃料。
天然氣作為化工原料利用的消費量比例雖然不大，但生產的化工產品數量卻很可觀，除了一些產量較少的一次產品(甲烷氯化物、乙炔等)直接由甲烷氣制取外，作為大宗的兩種化工產品——合成氨和甲醇，則是由天然氣合成氣(CO+H：)間接制取的。以甲烷氣為原料生產合成氨和甲醇的產量分別占兩種產品總產量的85％和90％，構成了天然氣化工利用的核心。
自20世紀60年代后期石油化工迅速發展以來，天然氣制乙炔及其衍生物作為工業化學品已明顯減弱，乙炔作為有機化學品之母的美稱已不復存在，乙炔的工業價值大大下降¨引。目前，世界上天然氣制乙炔的比例已很小，其衍生物僅存于某些領域。天然氣制乙炔屬高能耗工業，能否繼續存在或發展取決于原料價格，也取決于其后加工產品的附加值�，F在有個別企業初步規劃出以適價的天然氣從天然氣制乙炔開始進行深加工的方案，經多步深加工，得到高附加值有前景的產品，認為可能是有效益的，但在新技術來源和技術經濟評價上仍有待深入研究。目前，全國仍只有川維及長壽化工兩家采用天然氣制乙炔，年產量合計為(4～6)×104t／a[1 7l。
3展望
在全世界LNG產業進入高速發展的時代，我國的LNG應用已經成為引進LNG后的首要問題。我國已經成為LNG進口大國，如何從能源結構優化及資源綜合利用的角度把握LNG資源的綜合利用越來越引起人們的重視。雖然LNG利用途徑廣泛，但能量利用效率不夠理想，分布式能源系統在天然氣的各種利用方式中的能源利用效率最高，因此應大力發展分布式能源以實現天然氣資源的高效利用�？衫肔NG的冷能，回收LNG中的輕烴資源生產高附加值的化工產品。LNG汽車的發展可以改善大氣環境并節省燃油，實現汽車工業的可持續發展。此外，加強建設區域性能源站也是當前發展LNG高效利用的一條途徑。
LNG的高效利用不僅需要以上的利用方式，還需要政府政策的大力支持。在大力發展能源利用與環境保護的同時，應注重經濟性和實用性的統一。
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作者簡介：李佩銘(1983一 )， 女， 四川瀘州人，
碩士， 從事液化天然氣及長輸管線的研究。
電話：(0451)82285041
E—mail：lpm_113@163．con
收稿日期：2007—01—12；修回日期：2007—07一09
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