LNG罐车知识
：30m3/0.8MPa LNG半挂运输车的研制[精华] [转载]
内容：
摘要：本文介绍了液化天然气运输车的研制概况。在低温绝热方面采用了真空纤维绝热，彻底解决了真空粉末绝
热材料下沉的技术质量问题。在工艺流程设计方面考虑了安全性和可靠性。该车专门用于贮存运输低温液态甲烷、
乙烷和乙烯等易燃易爆产品；它以分体式双轴半挂车车架作为承载车，配以TCB--27/8型低温液体运输贮槽作为介
质贮存组成了LNG运输的专用装置。
关键词：液化天然气低温贮运；安全；装置研制
1 前言
液态甲烷、乙烷和乙烯等产品，是低温易燃易爆介质。这些产品在国民经济发展和人民日常生活中起着重要作用。国际上，发达国家从中东等地区进口天然气，通常是将天然气制成液态产品后用大型槽船进行远距离运输。在我国，液化天然气(简称LNG)生产市场已经启动，开发研制液化天然气贮运设备具有潜在广阔的市场前景。
本产品具有贮运量大，一次可装运27m3LNG产品，相当于1.6x104m3天然气，是理想的LNG产品运输车。本产品具有贮存压力低、安全可靠；占地面积小，灵活机动、操作简单等优点。
2 主要技术特性
2.1 主要技术参数
主要技术参数详见低温液体运输半挂车技术特性表(表1)所示。
2.2 绝热方式及绝热性能指标简介
本产品采用真空纤维绝热(简称CB)技术取代真空粉末绝热(简称CF)技术作为低温绝热措施。
真空纤维绝热技术是近几年国际上刚刚兴起的低温绝热技术。主要用于低温液体运输车，其目的主要是在保证不降低绝热性能，不大幅增加绝热成本的前提下，解决真空粉末绝热材料下沉的技术质量问题。真空纤维绝热技术与真空粉末绝热技术及高真空多层绝热(简称CD)技术的分析比较。
表1 低温液体运输半挂车技术特性表
(1)绝热性能指标。经实测证明：CB材料保温性能介于CF及CD材料之间，即优于CF材料，略低于CD材料。产品的日蒸发率和自然升压速度指标理论计算值(LNG)见表2。
表2 绝热性能指标比较表
注①日蒸发率值为环境温度20℃，压力为0.1MyP a绝压时的标准值。
②自然升压速度为环境温度50C时，初始充装率为90%；初始压力为0.2MP a(表压)升至终了压力为0.8MP a(表压)条件下的平均值。
③介质为LNG。
(2)绝热措施可靠性。CB材料为超细玻璃棉毡制品。以包扎方式紧固于内外筒之间的夹层空间内。其包扎方法与高真空多层绝热相似，具有永不下沉的优点。
(3)绝热技术成本分析。CB材料价格介于CF材料及CD材料之间。但CB技术是以人工包扎方式进行的。因此工费接近于CD技术，高于CF技术。
就低温绝热所需最佳真空度而言，CB技术比较接近于CF技术，低于CD技术。即对真空度获得与维持所需的成本是：CB 技术接近于CF技术，低于CD技术。因此，总成本变化情况是：CB技术介于CF及CD技术之间。CB技术所增加的成本相对于低温液体贮槽的总成本而言上升一般不超过5%左右。这个比例相对于采用CF技术的因膨胀珍珠岩粉末下沉所引起的售后服务费相比微不足道。
CB(专利)技术在60多台产品上使用实践证明：其售后服务费接近于零，深受用户欢迎。
2.3 选材
考虑到LNG等介质的低温特性，贮槽内筒及管道材料选用0Crl8Ni9奥氏体不锈钢，外筒选用16MnR低合金钢钢板。内外筒支承选用耐低温的，且绝热性能较好的环氧玻璃钢。
2.4 车型选择
该产品整车装备质量为18500kg(不含牵引车)，允载总质量为34000kg，满载总质量为30700kg。配用北方一奔驰NDl926S 型牵引汽车较为合适，列车满载总质量37600kg。
3 结构简介
半挂LNG运输车结构详见图1所示。
图1 30m3/0.8MP a牛挂LNG运输车示意图3.1 牵引汽车及半挂车架
牵引汽车底盘采用定型的北方一奔驰NDl926S型带卧罐汽车底盘。该型车是目前国内质量最好的载重汽车之一。除了北方一奔驰NDl926S牵引车外，也可使用符合本产品牵引性能的其它牵引车。例如东风日产CKA46BT型牵引车。半挂车架选用分体式双轴半挂车车架，由挂车厂按整车设计要求定制。
3.2 贮槽
贮槽型号为TCB-27／8型低温液体贮槽。金属双圆筒真空纤维绝热结构；尾部设置操作箱，主要的操作阀门均安装在操作箱内集中控制。操作箱三面设置铝合金卷帘门，便于操作维护。前部设有车前压力表，便于操作人员在驾驶室内就近观察内筒压力。两侧设置平台，便于阻挡泥浆飞溅。平台上设置软管箱，箱内放置输液(汽)金属软管。软管为不锈钢波纹管。
3.3 整车
列车整车外形尺寸长x宽x高≈14500mm x 2500mm x 3800mm，符合GB7258《机动车运行安全技术条件》标准规定。
整车按GBll567标准规定，在两侧设置有安全防护栏杆，车后部设置有安全防护装置。并按GB4785标准规定设置有信号装置灯。
4 流程简介
图2 工艺流程图
4.1 进排液系统
进排液系统由V3、V4和V8阀组成。V3为底部进排液阀，V4为顶部进液阀，V8为液相管路紧急截断阀。a管口连接进排液软管。
4.2 进排汽系统
V7、V9阀为进排汽阀。V9阀为汽相管路紧急截断阀。装车时，槽车的汽体介质经此阀排出予以回收。卸车时则由此阀输入汽体予以维持压力；也可不用此口，改用增压器增压维持压力。b管口连接进排气软管。
4.3 自增压系统
自增压系统由V1、V2阀及Pr增压器组成。V1阀排出液体去增压器加热汽化成气体后经V2阀返回内筒顶部增压。增压的目的是为了维持排液时内筒压力稳定。
4.4 吹扫置换系统
吹扫置换系统由E2、E3和E4阀组成。吹扫气由g管口进入，a、b、c管口排出，关闭V3、V4、V9阀，可以单独吹扫管路；打开V3、V4、V9和E1阀，可以吹扫容器和管路系统。
4.5 仪控系统
仪控系统由P1、P2、LG仪表和I1、L2、L3、G1、G2阀门组成。P1压力表和LG液位计安装在操作箱内；P2安装在车前。I1～L3及G1、G2阀为仪表控制阀门。
4.6 紧急截断阀与气控系统
在液相和汽相进出口管路上，分别设有紧急截断装置。
(1)液相紧急截断装置。V8为液相紧急截断阀。在紧急情况下由气控系统实行紧急开启或截断作用；也是液相管路的第二道安全防护措施。
V8阀为气开式(控制气源无气时自动处于关闭状态)低温截止阀；且具有手动、气动(两者只允许选择一种)两种操作方式。
M1、M2、M3、B、N、P3为气控系统。M1为气源总阀；M2、M3为三通排气阀，一只安装在V8阀上，另一只安装在汽车底盘空气罐旁的贮气罐B上；N为易熔塞；P3、P4为控制气源压力表。气源由汽车底盘提供。V8阀在0.1MP a气源压力下可打开，低于此压力即可关闭。
(2)汽相紧急截断装置。VQ阀为汽相紧急截断阀。其控制原理同4.6.1条。
4.7 安全系统
安全系统由S1、S2、S3安全阀及V5、V6控制阀、阻火器D组成。S1为容器安全阀；S2、S3为管路安全阀，此为第一道安全防护措施；S4为外筒安全装置；阻火器D用于阻止放空管口处着火时火焰回窜。
4.8 抽空系统
VV为真空阀，用于连接真空泵。R为真空规管，与真空计配套可测定夹层真空度。
4.9 测满分析取样系统
MVl～MV3阀为测满分析取样阀。f管口喷出液体时，则液体容量已达设计规定的最大充装量，该阀并可用于取样分析LNG 纯度。
5 安全性设计简介
针对LNG的易燃易爆特点，设计有以下安全措施。
5.1 紧急截断控制措施
见4.6条。通过M2、M3、M5、M6阀可以在操作箱内或汽车底盘前部实施气动控制。
5.2 易熔塞
易熔塞为伍德合金，其融熔温度为70℃±5℃。伍德合金浇注在螺塞的中心通孔内。螺塞便于更换。易熔塞直接装在紧急截断阀的气源控制气缸壁上。
当易熔塞的温度达到70℃±5℃时，伍德合金熔化，并在内部气压(0.1MP a)的作用下，将熔化了的伍德合金吹出并泄压，泄压后的紧急截断阀在弹簧的作用下迅速自动关闭，达到截断装卸车作业的目的。此为第三道安全防护措施。
5.3 阻火器
阻火器内装耐高温陶瓷环，阻火器安装在安全阀和放空阀的出口汇集总管路上。当放空口处出现着火时防止火焰回窜，起到阻隔火焰作用，保护设备安全。
5.4 吹扫置换系统
吹扫置换系统由E2、E3和E4阀组成，g管口送入纯氮气，可对内筒和管路整个系统进行吹扫置换，直至含氧量小于2.0%为止。随即转入用产品气进行置换至纯度符合要求。
管路包括输液(或输气)的吹除置换，同样应先用纯氮气吹扫管路至含氧量小于2.0%，然后再用产品气置换至纯度符合要求。
5.5 导静电接地及灭火装置
本产品配有导静电接地装置，以消除装置静电；此外，在车的前后左右两侧均配有4只灭火机，以备有火灾险情时应急使用
6 产品法规标准
样品研制主要遵守以下法规标准规定：
国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》1999版
原国家劳动部《液化气体汽车罐车安全监察规程》
GBl50--1998《钢制压力容器》
GB4237-92 《不锈钢热轧钢板》
GB4785-94 《汽车和挂车外部照明和信号装置的数量、位置及光色》
GB6654-1996《压力容器用钢板》
GB7258-1997 《机动车运行安全技术条件》
GB9417-88 《汽车产品型号编制规则》
GBll567-94《汽车和挂车侧面及后下部防护装置要求》
JB4730-94 《压力容器无损检测》
JB/T6897-2000《低温液体运输车》
JB6898-1997 《低温液体贮运设备使用安全规则》
GB/T17350-1998《专用汽车和专用半挂车术语和代号》
《真空热运输车制造技术条件》
《真空热运输车制造工艺规范》
KQF9340GDYBTH型低温液体运输车产品技术条件。
7 结束语
(1)本产品研制开发过程是成功的。其内在质量和外观质量均符合有关法规、标准和产品图样、技术条件规定；其外观造型也较美观；其配套要求也符合用户特殊要求。
(2)本产品采用了CB专利绝热技术，彻底解决了CF绝热技术的技术难题，保证了绝热材料永不下沉，提高了可靠性。深受用户欢迎。
(3)本产品采用了的低温紧急截断装置专利技术，方便地利用汽车底盘气源作为控制气源，并配以专用低温紧急截断阀。从技术上保证了产品的安全防护性能。
(4)本产品虽然是针对LNG的特性进行研制开发出来的新产品，它不但适用于LNG；而且也适用液化氮气(LN2)和液化氧气
(LO2)。其适应性强可推广使用。
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<10-2pa，或填充一些绝热材料。在绝热层安置气体吸附装置，吸收漏人的微量气体，以保持绝热层真空度长期稳定。同时，为保证储液罐的绝热性热性能，绝热层内的充放液管和放气管部分环绕布热性能，绝热层内的充放液管和放气管部分环绕布置。内胆支撑装置采用绝热良好的材料，如橡胶等。
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。
-----------刘新领
1. 引言
液化天然气（LMG）的主要组分为甲烷，其特点为：（1）运输灵活，天然气液化后的积缩小620余倍，可在公路、铁路、船舶上高效运输；（2）供气设施建设投资少、见效快、方式灵活；（3）用涂广，可作为车用燃料、发电燃料、化工原料；（4）气化过程中的冷量可利用；（5）较安全要靠，燃点为6500C，气相密度0.722kg/m3，比空气轻，稍有泄漏即可飞散。LNG在日本、美国、西欧已广泛应用，我国对LNG也有研究。淄博市是工业城市，环境污染较为严重，有上百家建材陶瓷企业，1200余条辊道窑生产线，燃气需求量大，而人工煤气和液化气石油气的供气不足。中原油田生产LNG，一期供气量15万m3/d，其中12万m3/d，一期总投资约3500万元，为8家建陶工业用户（19条生产线）和约1万户居民供气。工程于2000年8月动工，2001年8月底
竣工，自12月2日开始供气以来，运行正常，生产状况良好。现总结如下。
2工艺流程用设备
2.1 工艺流程
工艺流程见图1。LNG卸车时，开启LNG槽车上的升压器升压，形成LNG槽车与LNG储罐之间的压差，将LNG卸入LNG储罐，LNG储罐内LNG液相输出气化时，利用的设备是空浴气化器。当LNG储罐内的LNG液相送入空浴气化器，LNG在其内发生相变并升温。若空气化器出口LNG（气相）温度低于50C，则应开启水浴气化器将其升温，直到符合要求。LNG储罐顶部的蒸发气体，经空浴气化器升温进入蒸发气体储罐，稳压后输入供气管网。 LNG的储存条件：储存绝对压力0.3MPa，储存温度-1450C。
2.22．2 LNG设备、管道、阀门
（1） LNG储罐立式，几何水容积106m3，12台。储罐为双层结构，内罐材质为0Cr18Ni9，外罐材质为16MnR，层充真珠250mm厚，抽真空绝热保冷。设计规定储罐中的日蒸发率≯3‰，（2）空浴气化器气化能力1500kg/h,8台。（3）水浴气化器气化能4000kg/h，1台。设计气化器出口介质温度≥50C。（4）管道、阀门低温管道的管材均采用0Cr18Ni9，低温阀门均进口，相关管道进行保冷处理。
3 总平面与消防安全
3.1总平面
（1）规划的用由于目前我国尚无关于LNG供气站的设计及施工的规范，相关的规划有城燃气设计规范（GB5002-9299）年彼。城镇燃气设计规范虽将天然气作为城镇经请石化规对液化气烃全压力式储藏的要求进行防火设计。（2）站址选择及总平面布置经充分比选，站址选在淄川区杨寨镇。供气站占地2.5公顷，四周较空旷，地下没被采空，自然地势西高东低。站区分为高（辅助区）低（生产区）两部分，生产区中设有LNG储罐区和气化区，辅助区中设有辅助用房和消防水罐。由于主风向为南风，储罐设在低站区的东北侧，站区平面布置较为安全合理。
3.2消防、安全
本着"安全第一，预防为主"的原则，对消防没施进行了充分考虑和选择配套。
（1）设置了1500 m3消防水罐2台。
（2）厂区设置环状供水管网，安装地上消火栓12只；LNG储罐周围设置挡液提，安装PS40型消防水炮4台；LNG储罐顶部设环形水幕喷淋装置。
（3） LNG储罐区设FG10型干粉灭火装置2套，干粉炮有效射程≥35 m。
（4） LNG储罐区、卸车区、气化区设置排液沟，设置200 m3集液池，其上安装PF4型固定式高倍数泡沫灭火装置2套。设移动式高倍数泡沫灭火装置2套，放置在专用房间内，使用推至泄漏液处，主要用于覆盖零星LNG泄露液。
（5）设置可燃气盖零（GH4）报警装置16套，报警信号引至中心控制室。
（6） LNG储罐进，出液管道、气化器进口管道、出站主管道上均安装紧急切断阀，异常情况（如超压等）自动关闭，也可在中心控制室开关。相关管（如液相卸液管、LNG储罐进，出液管、气化器出口管等）和储罐（如LNG储罐、蒸发气体储罐）上均设安全阀，超压自动起跳，高点放空。
4.结语
目前我车天然气事业进入了大发展的时期，随着然气需求量的增长，LNG供气站不仅为城市（特别是无管道天然气可供或将LNG作为过渡气源的城市）发展天然提供一种新的模式，而且在管道天然气到来时它又可作为一个有效的调峰手段。因此，在资源充足的前提下，发展LNG供气是提高城市燃气化的有效径之一。
-----------蔡玉琢
有幸随由中国土木工程学会组织的中国天然气液化技术考察团，应美国土木工程师学会的邀请，于1995年8月31日赴美，进行了为期两周的考察访问。
在美期间，代表团考察访问了洛杉机、纽约、休斯顿、芝加哥四城市的天然气企业，访问了美国土木工程师学会及美国燃气工艺研究院。实地考察了美国天然气远程输送、城市输配管网、液化、储存、气化以及调度中心。在考察访问中，受到美国有关方面的热情友好接待，并得到了相当数量的技术资料和有关材料。此次考察，在中国土木工程学会的精心组织和接待单位周密安排及团长和全体考察人员共同努力下，收到了预期效果，圆满成功。
现将考察情况简要介绍如下：
一、远程输送管网
美国天然气资源丰富，产量高，同时每年还由加拿大输入一定气量。因此，美国天然气供应大于需求，且价格低廉，每百Btu仅3万块多美元。但是为满足各地发展的需求，还在扩展天然气市场，全国已形成天然气远程输送网络。远程输送管线，管径较大，一般为D300－D400；压力较高，一般为14～70个大气压，有的甚至更高，输送量较大。
二、城市管网
我们考察了美国四城市的天然气供应，城市燃气管网大体分为两种类型：一是靠近天然气产区的；另一是远离天然气产区的。
对于靠近天然气产区的城市，由于远程输送干线较多，可以多渠道，多方位得到天然气。例如，ENTEX公司（茵特克公司）是负责休斯顿市天然气供应的企业，有70万客户，其中居民用户有62万户，约占88％；工、商等服务业用户有8万户，占12％，由于该市处于南加州天然气产地，有百余家天然气长输管道敷设在市区周围，ENTEX公司从中选择12家购气，在这12家的远程管线
上，开设15个供气口，均布在城市周围，向城市供气。这些供气口到市区的城市管网，其压力为1．1MPa，最大管径为D400，小区管网压力为172．4kPa，管径为D50－D150。
在考察中我们感到，休斯顿市是由多渠道、多方位均布在城市周围的105个门站供气，有以下三方面可供我们研究、学习。
1．由于多渠道、多方位供气，城市燃气管网压力均衡，供气稳定。
2．由于多渠道、多方位供气，当城市局部地区耗气量出现峰谷时，可直接调节其最近的门站供气量，以适应负荷变化。
3．由于多渠道、多方位向城市供气以及上述两特点，说明城市用气有保证，所以休斯顿不设储存装置。这一特点应引起我们的重视，并要作认真分析研究。
对于远离天然气产区的城市，一般由2－3条远程输送干线供气，例如，芝加哥位于伊诺州中部，由其西南方向德克萨斯州来的两条天然气输送干线，由西部进入伊里诺州，分别在芝加哥南北两侧向东横穿伊州。芝加哥就由这两条管线供气，并在城市外围各设一座地下储气库，储量均为1亿m3。
又如，纽约市由三个天然气公司联网供气，城市与天然气公司按购气合同供气。购气合同有三种：
一是长期合同，规定年供气量；
二是月期合同，规定月供气量，且每月可调整；
三是日供气合同，规定一天的供气量。每种合同均要提前签订。这三种合同，同时实施，后两种起到了月、日调节作用，为城市安全稳定供气创造了条件，提供了保证。同时对城市燃气供应单位在调度管理方面也提出了新要求。调度人员，一方面用计算机分析当日或当月耗气情况,提出次日或下月购气量，同时还要掌握每日各供气公司的销售价格，购买便宜的气，补充到缺气部位。这样，城市天然气公司既能满足客户要求，又能取得较好的经济效益。城市天然气公司这种购销天然气的模式可供我们参考、研究。
纽约市目前正与有关公司合作，建设从加拿到纽约的远输管线，以增加供气能力。
三、地下储气库
在这次考察中，我们重点考察了全世界最大的美国地下储气库。
地下储气库是美国储存天然气的重要方式。南加州地下储气库规模大，储量多，多年来积累了丰富经验，气库同时还可出租或代储。南州是美国地下储的权威，代表了美国地下储气的能力与技术水平。
南加州地下储气库原是处于地下730m的油井，采油后转为储气库。到目前104座气库，其中纯气库88座。含油气库16座。总储量为19．6亿m3,是北美规模最大的地下气库。储气压力最低为275．8Kpa,最高可达1．5Mpa，每年4月1日－10月3日为注气期，向地下气库灌气；11
月1日－3月31日为取气期，由地下气库取气供城市高峰期用。向库里注气需要加压，设置882．6万W和2，206．5万W压缩机各一台。由于库内有油有水，取出的天然气含油含水和泥沙。因此，抽出的天然气产首先进入分离器进行分离，除掉油、水、沙，然后再干燥、调压。由于天然气的气味在地下被吸取，还需要加臭，最后进入城市输配管网。由分离器出来的油、水、沙混合物到
处理厂，把油、水分开。分离出的油作为产品外运；水可用于回注气库
伊里诺州地下储气库规模比南加州的小，设有1，200KW的压缩系统向库内注气。每年在城市用气量少的夏季储存，用气量大的冬季取出供气。由于天然气中的臭味被地下吸收，取出后需加入TRYETYCENEGIYCOL，使其含有臭味再进入外输管网。
四、天然气液化技术
我国天然气供应，只限于气态输送、储存与应用，尚未开展有关液化技术方面的工作。改革开放以来，随着国民经济的发展，实现天然气液化与液化储存已提到议事日程上了。
1．液化
天然气在－144．4K时发生相变，由气态转变为液态。在低温下对其纯度要求较高，因此，天然气进入冷箱前，需注入甲醇，一是降低冷点除水，同时收重碳氢化合物和硫化氢，提高纯度。关于深度冷冻，有三种方法：
①阶段循环制冷；
②混合式或称多组分）制冷；
③膨胀压缩制冷。我们考察的布鲁克林工厂的天然气液化，采用两级膨胀压缩工艺。天然气80％进膨胀机，20％进压缩机。膨胀、压缩两机同轴。气体在膨胀机内压力降低，对外作功，用以带动压缩机，把进入压缩机的天然气压缩升压。当进气压力为1．6Mpa时，一、二级压缩机出口压力为1．9 Mpa和2．8 Mpa。经过两级压缩后进入冷箱，。在冷箱内,一侧进膨胀后的天然气，加一侧进经过压缩的天然气，两者进行换热，压缩气体温度降到－144．4K时液化。液化成本为0．65美元／10亿Btu。流程图从略。
2．储存
天然气液化后体积缩小到1／600。即1m3的液态天然气约等于常温常压下600m3的气态天然气。天然气液化后可最大限度减少储存容积。
储存LNG，要求储罐具有良好的隔热性能。纽约储存基地设有两个双壁储罐。罐内壁为含镍9％的特种钢，外壁为碳钢，两壁间的夹层充满氮气，罐体呈圆柱形，两罐容量分别为17．5万桶和20．9万桶。
每座罐周围用土堆一梯形断面实体围堰。围堰形成的空间为储存容积的1．5倍。围堰内侧表面用混凝土方砖作护坡，外侧表面上最外层涂上类似沥表状的色保护层。围堰内地面及围堰内侧下部表面均置隔热层。储罐与地面接触部位的隔热更为重要。沿围堰外侧设一圈向上喷水的水管，当发生失火事故时，可形成一定高度的水幕。
天然气液化工厂，在安全方面要求极为严格。各种消防设施齐备，设置得井井有条。我们去工厂考察的前一天，他们按规定举行一年一度的消防演习。为避免产生电火花，一般照像机的闪光灯也禁用。
3．气化
液化天然气气化后方能外输应用。我们考察的LNG工厂采用浸没式燃烧器气化的工艺方案，设有燃烧式和水浴式两种气器，安装了四台SUB－X热交换器。该气化方式热效率可达90％－98％，
高于其他气化方式。根据城市耗气情况,确定两种气化器是否同时投入运行。通常当大气温度降到－90C时气化器预启动，准备投入运行；气温再下降，投入运行，向城市管网供气。
五、美国燃气工艺研究院
在考察中，我们有机会访问了美国"燃气工艺研究院"，该院副总裁刘锡朋先生详细介绍了研究院情况。
美国燃气工艺研究院是美国最大从事有关燃气方面的研究机构，是得到美国政府支持的非盈利性私营企业。其经费由美国政府和天然气研究院各提供40％，私人企业提供20％。该院有140余个委员会公司组成董事会。研究院1994年迁入目前的新址，此外在芝加哥市西南另有中间试验基地，占地60，702．9m2。
研究院人员精干，仅有200余人，集中了具有一定造诣的高素质人才，主要课题有：天然气的储存、净化、管道输配，燃料电池，天然气汽车，改变焦油等对环境的污染，垃圾气化等方面课题。近年来该院取得了多项成果，其中有：1．从废水中提取CH4；2．利用污水产生的CO2和CH2发电；3．用天然气烧污泥；4．废旧汽车非金属的气化；5．降低燃烧产物中的NOX；6．玻璃池炉；7．华盛顿250MW的垃圾锅炉；8．小型（4井）燃料电池；9．25万KW的燃料电池；10．－CAS煤的气化法；11．－GAS垃圾木屑气化法等等。这些研究成果，在美国和其他国家先后应用于生产中，发挥了积极作用，产生了较大的物质效果。
在短暂的考察中，对美国城市天然气供应，特别是天然气液化技术及地下储存有了较全面地深入了解。当前我国沿海城市及有关部门正在积极筹备建设进口液化天然气基地，或建设天然气液化工厂。此次考察，对今后国家评估审查这类工程作了技术武装，为科学决策提供了实际依据。在考察中，还收集了相当多的第一手资料，可供工程建设做有益的参考。这次考察，为推动我国天然气事业的发展，将起到一定积极作用。
引言
以天然气代替汽油和柴油作为汽车燃料，可降低尾气污染物的排放，是解决城市大气污染的有效措施。压缩天然气(CNG)汽车在我国已开始发展，现有CNG汽车6000多辆，已建成加气站60多座[1-3]。LNG汽车技术在20世纪80年代，美国、加拿大、德国和法国等国开始研究，加世纪90年代初技术已趋成熟，并开始小规模推广，目前全世界约有4000辆LNG汽车在运行，数十个加气站已投入使。下面主要对LNG汽车加气站技术的发展与应作初步探讨。
2、LNG汽车加气站技术
2.1 LNG的气源条件
国外从20世纪70年代开始大规模建设LNG工厂,总规模达到7000万t/a，占世界天然气销
售量的20％。且以每年7％的速度增长[4]。我国LNG工业起步较晚。1999年上海建成规模为2万m3/d的LNG调峰站。2001年中原油田建成液化能力为30万m3/d的天然气液化工厂，新疆吐哈油田正在建设天然气液化工厂。同时，深圳大鹏湾将建接收300万t/a的LNG码头工程．将于2006年投入运行。福建莆田、浙江宁波、山东青岛等地的进口LNG项目也在进行之中[5,6]。可见，LNG气源是稳定的。
2.2 LNG汽车加气站工艺与设备
(1)工艺流程
美国休斯敦LNG加气站的工艺流程：规模为日加气量120辆车。站内有42m3的深冷储罐2座，储存温度为-176.4℃。低温离心泵将储罐内LNG经加气机加到车辆上。泵工作压力为0.28 - O.62 MPa，排量为114 L／min。加气机使用一部38.1 mn质量流量计，用于计量由储罐至加气车辆的气量，另一部12.7 mm质量漉量计计量从汽车返回储罐的气态天然气量。
国内LNG加气站工艺见图l。
图l LNG加气站工艺流程
①卸车流程：由LNG低温泵将LNG槽车内 LNC卸至LNG储罐。
②加气流程：储罐内LNG由LNG低温泵抽出，通过加气机向汽车加气。
③调压漉程：卸车完毕后，用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG气化调压后进入储罐，当储罐压力达到设定压力时停止气化。
LNG加气站的主要技术指标：加气能力(气态)：1．2×104～2．4×104m/d；可加气LNG汽车(公交车)台数：50～100辆／d；加气时间：5～10 min/辆；加气机加气压力：1.2 MPa；加气机计量精度：±1.0％。
加气站能实现从槽车卸液，低温储罐上下进液；储罐有液位保护系统、防泄漏系统和自动调压系统；加气机能实现计量加气和定量加气功能；自动控制系统对泵可进行三挡变频调速，以实现低速循环、加气及储罐上进液功能。