液化天然氣LNG儲(chǔ)運(yùn)方式

液化   氣是將   氣凈化、深冷液化而成的液體，體積約為其氣態(tài)體積的1/625，有利于遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸和儲(chǔ)存，液體溫度一般為-162~-150℃，屬于低溫液體。隨著世界和我國LNG工業(yè)的發(fā)展，LNG工業(yè)產(chǎn)業(yè)的完整鏈系包括上游   氣的開采、液化儲(chǔ)運(yùn)和液化   氣在氣化、銷售等環(huán)節(jié)，其中主要環(huán)節(jié)為液化站、LNG運(yùn)輸和LNG供氣站三個(gè)接點(diǎn)。而LNG儲(chǔ)運(yùn)在整個(gè)LNG產(chǎn)業(yè)鏈從生產(chǎn)到銷售，都是重要的環(huán)節(jié)。為此，液化   氣的儲(chǔ)運(yùn)   問題將是擺在我們面前的一個(gè)重要課題。
　　一、LNG特性
　　LNG主要成分為甲烷，另外還含有少量的乙烷、丙烷、N2及其他   氣中通常含有的物質(zhì)。不同工廠生產(chǎn)的LNG具有不同的組分，主要取決于生產(chǎn)工藝和氣源組分，按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1160的規(guī)定，LNG的甲烷含量應(yīng)高于75%，氮含量應(yīng)低于5%。
　　1.1燃燒特性
　　LNG具有   氣的易燃特性，在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為6%~13%(體積百分比)，   氣的燃燒速度相對比較慢(大約是0.3m/s)在敞開的環(huán)境條件下，LNG和蒸氣一般不會(huì)因燃燒而引起爆炸。LNG蒸氣遇到火源著火后，火焰會(huì)擴(kuò)散到氧氣所及的地方。游離云團(tuán)中的   氣處于低速燃燒狀態(tài)，云團(tuán)內(nèi)形成的壓力低于5kPa，一般不會(huì)造成很大的爆炸危害；但若周圍空間有限，云團(tuán)內(nèi)部有可能形成較高的壓力波，當(dāng)LNG蒸氣和空氣混合達(dá)到爆炸的   時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸或爆轟，造成   大的事故。LNG自動(dòng)著火溫度隨組分的變化而變化，重?zé)N含量的增加使著火溫度點(diǎn)降低。除受熱點(diǎn)火外，   氣也能被火花點(diǎn)燃。
　　二、低溫特性
　　LNG的低溫常壓儲(chǔ)存是在液化   氣的飽和蒸氣壓接近常壓時(shí)的溫度進(jìn)行儲(chǔ)存，常壓下LNG的沸點(diǎn)在-162℃左右，LNG的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、利用都是在低溫狀態(tài)下進(jìn)行的。低溫特性除了表現(xiàn)在對LNG系統(tǒng)的設(shè)備、管道的材料要注意防止低溫條件下的脆性斷裂和冷收縮對設(shè)備和管路引起的危害外，也要解決系統(tǒng)保冷、蒸發(fā)氣處理、泄漏擴(kuò)散以及低溫灼傷等方面的問題。
　　滾騰：當(dāng)不同成分的超低溫液體共同儲(chǔ)存在同一個(gè)儲(chǔ)罐中，由于吸熱與蒸發(fā)作用，可能會(huì)形成不同密度的兩層液體，此現(xiàn)象稱為層化現(xiàn)象，這些液體再繼續(xù)受到吸熱與蒸發(fā)的運(yùn)作，兩個(gè)液層之間就自發(fā)地進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，同時(shí)在液層表面進(jìn)行蒸發(fā)。當(dāng)兩層液體的密度接近平衡點(diǎn)即相等時(shí)，就會(huì)發(fā)生上下劇烈對流與混合，并在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，這就是滾騰。其危害是儲(chǔ)罐內(nèi)壓力急劇變化，導(dǎo)致設(shè)備超壓，罐體受到損害等。
　　泄漏特性：由于低溫操作，金屬部件會(huì)出現(xiàn)明顯的收縮，在儲(chǔ)槽系統(tǒng)的任何部位尤其是焊縫、閥門、法蘭、管件、密封及裂縫處，都可能出現(xiàn)泄漏和沸騰蒸發(fā)。特別是在儲(chǔ)運(yùn)過程中，由于對儲(chǔ)存容器的振動(dòng)時(shí)間長，   容易出現(xiàn)泄漏的情況。如果不及時(shí)對部件加固和封閉這些蒸氣，它就會(huì)逐漸上浮，且擴(kuò)散較遠(yuǎn)，容易遇到潛在的火源，引起火災(zāi)或爆炸等事故。
　　低溫傷害：由于LNG是-162℃的深冷液體，皮膚直接與低溫物體表面接觸會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的低溫傷害。沒有充分保護(hù)措施，人在低于10℃下一段時(shí)間后，就會(huì)有低溫麻醉的危險(xiǎn)產(chǎn)生，隨著體溫下降生理功能和智力活動(dòng)都下降，心臟功能衰竭，進(jìn)一步下降會(huì)導(dǎo)亡。雖然LNG低溫蒸氣沒有毒，但其含氧量低，易使人窒息。人如果吸入純凈LNG蒸氣而不脫離，很快就會(huì)失去知覺，幾分鐘后便會(huì)死亡。
　　三、相態(tài)轉(zhuǎn)變特性
　　當(dāng)溫度相差懸殊的兩種液體接觸時(shí)，若熱液體溫度比冷液體沸點(diǎn)溫度高111倍，則冷液體溫度上升快，表面層溫度超過自發(fā)成核溫度(當(dāng)液體中出現(xiàn)氣泡時(shí))。此過程熱液體能在短時(shí)間內(nèi)通過復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理以爆炸速度產(chǎn)生大量蒸氣，這個(gè)現(xiàn)象類似水落在一塊燒紅的鋼板上發(fā)生的狀況，可使水立即蒸發(fā)，這就是LNG與水接觸時(shí)出現(xiàn)RPT現(xiàn)象的原因。當(dāng)LNG泄漏流進(jìn)水中時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的對流傳熱，以致在   的面積內(nèi)蒸發(fā)速度保持不變；隨著LNG流動(dòng)，泄漏面積逐漸擴(kuò)大，直到氣體蒸發(fā)量等于漏出液體所能產(chǎn)生的氣體量。如LNG槽船發(fā)生意外事故時(shí)，可導(dǎo)致LNG泄漏流進(jìn)水中。在某一條件下，這種接觸可使LNG蒸發(fā)速度劇增，此時(shí)就會(huì)發(fā)生被稱為相態(tài)轉(zhuǎn)變(RPT)的現(xiàn)象，RPT現(xiàn)象具備爆炸的特征，由此產(chǎn)生的爆炸威力可導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。
　　   氣的液化為運(yùn)輸提供了大液氣密度比的物料，提高了   氣的運(yùn)輸效率，液化   氣運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)液化   氣貿(mào)易的   手段，采用LNG運(yùn)輸可使遠(yuǎn)洋   氣貿(mào)易成為可能，是解決海洋、荒漠地區(qū)   氣利用的方法。液化   氣的運(yùn)輸主要有三種方式：船運(yùn)、車運(yùn)和管道輸送。
　　1、LNG船舶運(yùn)輸
　　以來，在LNG   貿(mào)易中，主要采用油輪進(jìn)行LNG跨洋運(yùn)輸。LNG的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸始于1959年，當(dāng)時(shí)“甲烷先鋒號”油輪裝載5000m³LNG成功地從   路易斯安娜州的查理斯湖，橫渡大西洋運(yùn)抵英國凱凡島。近半個(gè)世紀(jì)來，隨著造船技術(shù)的進(jìn)步，LNG油輪在數(shù)量和規(guī)模上都了很大發(fā)展；而增大油輪容量可降低LNG運(yùn)輸費(fèi)用，因此LNG油輪的容量不斷向大型化發(fā)展。根據(jù)LNGShippingSolutions的統(tǒng)計(jì)(2004年)，世界上正在運(yùn)營的液化   氣船已達(dá)151艘以上。當(dāng)時(shí)2007年第十五屆   LNG大會(huì)發(fā)布的數(shù)字，至2005年5月，已有181艘LNG船，   大運(yùn)輸能力已超過25萬m³。
　　2、槽車運(yùn)輸
　　液化   氣的槽車運(yùn)輸承擔(dān)了將   氣液化工廠生產(chǎn)的LNG運(yùn)送到各個(gè)使用點(diǎn)的任務(wù)。運(yùn)輸距離短、數(shù)量不大的LNG輸送，可采用公路槽車運(yùn)輸。用公路槽車運(yùn)輸深冷液體已有歷史，技術(shù)都成熟。超過   距離，采用鐵路槽車運(yùn)輸LNG比采用公路槽車較為經(jīng)濟(jì)。國內(nèi)正在火車低溫集裝箱運(yùn)輸方式及運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)，以便   長距離、   大量地運(yùn)送LNG。
　　3、管道輸送
　　目前，在陸地上，由于受到管道低溫輸送技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、氣源等各方面的影響，世界上約75%的   氣仍采用常態(tài)管道輸送的方式，只在LNG調(diào)峰裝置和油輪裝卸設(shè)施上設(shè)有LNG低溫管線，還沒有長距離LNG管線的實(shí)例；但已有專家從理論上對長距離LNG管線可行性進(jìn)行了，理論表明，隨著低溫材料和設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，建設(shè)長距離LNG管線在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的。