LNG知识手册剖析.docx

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LNG知识手册剖析

液化天然气（LNG）

一、液化天然气概述

天然气通过脱硫、脱水、脱汞、去除杂质及重烃类，在常压下，冷却至约-162℃时，则由气态转变成液态，称为液化天然气（英文：

LiquefiedNaturalGas简称LNG）。

主要成分是甲烷（CH4含量75%-99%），无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积为同量气态天然气体积的1/625,其质量仅为同体积水的45%左右，热值为12000-15400Kcal/kg。

LNG的燃点为650℃,着火点较高，所以更难点燃；LNG的爆炸极限为5-15%，且气化后密度很低，只有空气的一半左右，即使稍有泄漏，也会立即挥发扩散，不存在燃烧、爆炸的可能，因此安全性能好。

二、LNG优势

1）LNG经济高效、低碳环保；

2）LNG是管道气源的有效补充，可实现非管道供气；

3）LNG是“气代油”最理想的燃料介质；

4）LNG可实现陆路长途运输和海运；

5）LNG是用于管网季节、应急调峰的最佳储备能源。

LNG能量密度大、安全性能好、减排效果佳、经济效益高、应用领域广，是城市经济发展的重要战略储备，大力推广LNG将对区域低碳减排指标的完成起到积极的推动作用。

1、LNG的特性：

（1）清洁无污染。

天然气通过脱硫、脱水、去除杂质及重烃类，组分更纯，是当今世界公认的绿色能源；

（2）方便运输和储存。

天然气液化后体积缩小625倍左右，储存效率高，占地小，投资省，并可以用公路、铁路、船舶等方式实现经济运输，突破了天然气原始单一的管网输送，非常适用于非管网用户；

（3）安全性高。

其燃点高（650℃），低温下不可能燃烧;爆炸极限为5%～15%，特别是其气态比空气轻，泄漏后立即向上扩散；

（4）应用广泛，技术成熟。

全世界使用LNG已经超过半个世纪，广泛用于发电、工商业，工艺和设备制造技术都已非常成熟。

我国目前在LNG工程的设计、制造上已经实现国产化。

2、LNG替代燃油的经济性

LNG不仅是安全的，而且具有很高的经济效益。

根据市场调查，以目前，0#柴油价格7.32元/L，LNG价格4.5元/Nm3。

根据天然气燃烧特性和运行试验结果，1.1Nm3天然气的行驶里程等效于1L柴油。

使用LNG作燃料比柴油节约燃料成本32.4%。

汽车行驶路程越长，百公里油耗越大，则越节约燃料费用。

以车长为10m，核载69人的亚星客车（玉柴YC6108ZQ，132kw）为例，数据分析如下表4.1所示：

表4.1LNG汽车价格分析

项目

种类

单价（元）

百公里

能耗

行驶里程

（天）

费用合计

LNG

4.5/Nm3

27.5Nm3

300km

371.25

柴油

7.32/L

25L

300km

549.00

由上表可知，公交客车若使用LNG做燃料每天可节省燃料费用177.75元。

若按每车每年行驶330天计算，每车每年可节省燃料5.87万元。

下面以载重卡车（210-290马力柴油车）为例，通过下表可以看出LNG载重卡车燃料消耗及成本的对比情况如表4.1所示：

表4.2LNG汽车价格分析

项目

种类

单价（元）

百公里

能耗

行驶里程（天）

费用合计

LNG

4.5/Nm3

55Nm3

300km

742.5

柴油

7.32/L

50L

300km

1098

由上表可知，载重卡车若使用LNG做燃料每天可节省燃料费用355.5元，按每车每年行驶330天计算，每车每年可节省燃料11.73万元,经济效益显著。

再加上LNG燃烧完全，不产生积碳，不稀释润滑油，基本对车辆构件无损害，汽车使用天然气时还可延长发动机寿命，降低发动机的维修费用50%以上，从而降低成本，节约了费用，有效地增加了经济效益。

3、LNG安全性

液化天然气的燃点为650℃，爆炸极限为5%～15%，且气化后天然气密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏即挥发扩散；汽油爆炸极限为1.0～7.6%，燃点为427℃；柴油爆炸极限为0.5～4.1%，燃点为260℃。

由此可见，液化天然气比汽油、柴油更安全。

LNG加注设施由于工作介质为低温低压，温度在-162℃，压力一般不大于1.2MPa，车载气瓶采用双层抽真空绝热技术；CNG车用技术采用常温高压储存，压力高达25MPa，相对于CNG加注站，储存容器及生产设备都要安全，对周边环境所造成的危险性相对小得多。

4、LNG环保性

LNG由于脱除硫和水分更为彻底，其组份比CNG更纯净，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。

与燃油车相比，LNG汽车的尾气排放中二氧化碳的量大大减少，废气污染物排放量综合降低85%以上，被称为真正的环保汽车。

三、LNG汽车介绍

1、LNG汽车概述

液化天然气汽车（LNGV）是以天然气为燃料，将液化天然气储存在温度为-162℃、低压的车载储存罐内，以气体发动机为动力源的新能源汽车。

液化天然气汽车主要由发动机和燃料系统组成。

⑴LNGV发动机

    国内外对LNGV发动机的研究起步较晚，由于LNG的优良特性使得LNGV的发动机具有许多优点，例如LNG燃料成分的单一性有利于发动机压缩比等设计参数的确定，避免乙炔、丙烷等成分的爆燃对发动机及其部件的不良影响；利用其低温特性降低混合气的温度，提高发动机的热效率，同时降低NOX的排放等。

我国目前生产液化天然气发动机的厂家主要是山东潍柴集团和广西玉柴集团。

⑵LNGV燃料系统

LNGV车用燃料系统主要由LNG储罐、连接管线、充气接口、汽化器、液位和压力指示表、气体供给装置等部件组成，如图1。

2、我国液化天然气汽车现状

⑴国内LNG汽车发展情况

燃气汽车（NGV）自上世纪60年代起，至今已有接近40年的发展历程。

我国燃气汽车已经历了由LPG（液化石油气）、CNG（20MPa压缩天然气）双燃料汽车，发展到最科学、最实用的LNG单燃料汽车。

上世纪80、90年代是我国LNG汽车的飞速发展期，我国研制成集续驶里程长、环保无污染等优点于一体的高性能LNG汽车。

政府、企业、研究机构、高等院校的积极性大幅提高，加强相关产品的开发，形成自主开发能力，并形成相关产业链，实现规模化推广应用。

⑵LNG发动机、整车生产厂家

国家“863”计划与“十一·五”国家节能减排政策的实施，促进了国内燃气发动机厂、整车厂和LNG汽车的科研和生产。

如广西玉柴、山东潍柴、上海柴油机有限公司、陕西汽车集团、中国重汽集团、天津雷沃动力有限公司、北汽福田北京新能源客车分公司、郑州宇通集团、东风特种商用车有限公司等16个厂家，均可以自主研发和制造完整LNG汽车发动机或整车。

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3、LNG汽车与常规汽车的区别

第一、燃料供给系统不同：

LNG汽车是以天然气为燃料，将液化天然气储存在温度为-162℃、低压的车载储存罐内，以气体发动机为动力源的新能源汽车；常规汽车是以传统油料（汽油、柴油）为燃料源，以燃油发动机为动力源的汽车。

第二、燃烧产物不同：

LNG汽车燃烧产物主要是水和二氧化碳，尾气不含硫化物和铅，有利于环保；常规汽车燃烧产物除水和二氧化碳，还有大量的CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳氧和氮氧化物）、PM（微粒、烟尘）等。

第三、经济性不同：

依据当前一段时期，采用比柴油廉价的天然气为燃料，节省燃料成本30%以上，经济性远高于常规汽车，与此同时，天然气燃烧完全，不产生积碳，不稀释润滑油，能有效延长发动机寿命。

4、选购LNG汽车

⑴选择成熟高效的产品

LNG汽车是新能源产品，成熟与否，直接影响用户后期的出勤率和收益。

目前，我国做得较好的LNG整车厂家有陕西汽车集团、中国重汽集团、天津雷沃动力有限公司、北汽福田北京新能源客车分公司、郑州宇通集团、东风特种商用车有限公司等公司。

⑵选择安全可靠的产品

经过各种实验验证的高可靠性汽车方能保证用户的安全运营，要检查采用的LNG储液瓶是否经过各种实验（物理、水压、冲击、爆破、坠落、火烧、枪击、渗透、运行）及装有防爆装置。

⑶选择经济性好的产品

虽然LNG汽车价格较常规汽车稍高一些，但经济性好的车辆能帮助用户更好的节约使用成本，从而获得更高的经济效益。

5、使用过程中需注意问题

⑴LNG汽车的维修

除发动机、气瓶及相关燃气供给系统外，LNG汽车与常规车型大多数零部件通用，维修很便利，费用也不高。

目前国内LNG汽车采用的均为国内最顶级的气体发动机与供气系统，性能优越，维修率低，大大减少了维修费用。

⑵LNG汽车的使用年限

国家规定，营运汽车的使用年限是8-10年，目前，各汽车生产厂家的产品使用寿命大都在10-15年，各厂家的LNG汽车寿命也在10-15年，其中LNG气瓶的使用年限为15年，即从用户购车时起，不用更换气瓶。

四、LNG加注站概述

LNG加注站一般分为常规站和撬装站。

常规站一般规模较大，可加注车辆多。

LNG撬装加注设施是将LNG低温储罐、增压器、真空管道、控制阀门、低温泵、加注机等设备事先在工厂集中安装在一个撬块上，然后将整个撬装设备作为一整体运输放置在加注场地内。

其优点是占地面积小，现场安装工作量小，建设周期短，便于运输。

建设LNG撬装加注设施是快速启动LNG车用燃料市场的便捷途径，非常适用。

1、LNG撬装加注设施特点

LNG撬装加注设施是将LNG低温储罐、增压器、真空管道、控制阀门、低温泵、加注枪等设备在制造厂事先集中固定安装在一个撬块上。

主要应用于LNG车辆测试和早期推广，具有如下特点：

①高度集成、一体化设计，占地面积小；

②设备整体采购，现场安装工作量小，投入使用快；

③类似集装箱设计，便于运输和转移，具有良好机动性；

④关键部件采用进口原装件，电仪系统本安或防爆设计，安全可靠；

⑤工艺可靠，预冷时间短，加注速度快；

⑥PLC全自动控制，人机界面良好，操作方便。

2、LNG常规加注站设施方案及工艺流程

（1）设计规模

①LNG常规加注站一般供应车辆数量为300辆左右，加注站加注规模为：

30000Nm3/d。

在以后推广期可建设常规加注站。

②LNG储量可根据具体储存时间设置。

设置LNG储罐的容积。

（2）设计压力

根据LNG车辆发动机的工作压力确定LNG加注站的系统工作压力为0.45～0.8Mpa，LNG储罐的设计压力为1.2Mpa，管道及其余设备的设计压力为1.6Mpa。

（3）设计温度

因为工作介质为饱和液体，根据压力确定系统工作时的最低温度为-146℃，系统的设计温度为-196℃。

（4）工艺流程

LNG常规加注设施工艺流程与撬装加注设施相似，分为卸车流程、升压流程、加注流程以及卸压流程等四部分。

（5）装置布置

装置布置的原则是按照工艺流程的顺序布置设备，尽量缩短管线，方便操作维修，方便受气车辆进出。

（6）设备选型

主要工艺设备低温泵、加注机等采用进口设备，储罐、增压器采用国产设备。

图-6LNG常规加注站

五、LNG气化站概述

基于LNG安全、环保、经济、高效便于运输的诸多优点，以LNG气化站的形式为工商业等区域用户提供天然气由于不受管道季节、应急调峰的影响，因此更能保证供气的安全性和平稳性。

LNG广泛应用于焊割、玻璃、陶瓷、石材、发电、铸造、冶炼、冷藏、橡胶、化工等行业。

。

LNG从LNG液化工厂或储备库采用专用运输槽车通过公路运输至LNG气化站，在卸车台处通过专用卸车增压器对槽车储罐增压，利用压差将LNG送至低温LNG储罐。

工作条件下，储罐增压器将储罐内的LNG增压，增压后的低温LNG进入主空温式气化器，与空气换热后温度升高气化为天然气，一般出口温度不低于环境温度5℃，冬季环境温度较低时，启动NG复热器，确保天然气出站温度在5℃以上。

最后经调压、计量、加臭送给用户，有特殊需求的工业用户则需要加添加剂再送入工作现场。

六、不同燃料、不同计量单位的换算关系

一）、基本折算及换算关系

1吨LNG=1400标方天然气

1升柴油=1.1标方天然气

1升汽油=1标方天然气

1公斤煤=0.53标方天然气即（1标方天然气=1.88公斤煤）

（取煤热值为5000大卡/千克，天然气取9400大卡/标方）

1标方煤气=0.37标方天然气即（1标方天然气=2.686标方煤气）

（取煤气热值3500大卡/标方，天然气取9400大卡/标方）

可以这样理解：

1吨LNG=1273升柴油

1吨LNG=1400升汽油

1吨LNG=2632公斤煤

1吨LNG=3760标方煤气（煤气价格为1.7元/标方，为6392元）

1公斤LNG=1.4标方天然气

二）、LNG与柴油的经济性比较

1升柴油=1.1标方天然气

1公斤LNG=1.4/1.1=1.273升柴油

1公斤LNG价格6.3元

1升0#柴油价格7.32元

因此相当于1公斤LNG能量的柴油价格为7.32*1.273=9.31元

1公斤LNG与同等热值的柴油对比，节约费用：

9.31-6.3=3.01元，费用节约率为32.4%。

三）、LNG与汽油的经济性比较

1公斤LNG=1.4/1=1.4升汽油

汽油

93#7.52元/L

97#7.91元/L

因此相当于1公斤LNG能量的汽油为7.52*1.4=10.53元

（取93#7.52元/L）

1公斤LNG与同等热值的汽油对比，节约费用：

10.53-6.3=4.23元，费用节约率为40.2%。