液化天然气

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液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)

目录

什么是液化天然气

  液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG),主要成分是甲烷,还有少量的乙烷和丙烷。被公认是地球上最干净的化石能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性,天然气在常压和-162℃左右可液化,液化天然气其体积约为同量气态天然气体积的1/625,液化天然气的质量仅为同体积水的45%左右。

  其制造过程是先将气田生产的天然气净化处理,经一连串超低温液化后,利用液化天然气船运送。液化天然气燃烧后对空气污染非常小,而且放出的热量大,所以液化天然气是一种比较先进的能源。[1]

  液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5℃)温度后变成液体,通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内。其主要成分为甲烷,用专用船或油罐车运输,使用时重新气化。20世纪70年代以来,世界液化天然气产量和贸易量迅速增加,2005年LNG国际贸易量达1888.1亿立方米,最大出口国是印度尼西亚,出口314.6亿立方米;最大进口国是日本763.2亿立方米。

  在常压下,LNG的密度约为430-470kg/ (因组分不同而略有差异),燃点约为650℃,热值为52MMBtu(1MMBtu=2.52×108cal),在空气中的爆炸极限(体积)为5%-15%。液化天然气的储存是天然气储存方式之一。LNG储罐通常为双层金属罐,与LNG接触的内层材质为含9%Ni低温钢,外层材质为碳钢,中间绝热层为膨胀珍珠岩,罐底绝热层为泡沫玻璃。

液化天然气的应用

  世界上环保先进国家都在推广使用LNG.除了用作发电厂、工厂、家庭用户的燃料外,其中所含的甲烷可用作制造肥料、甲醇溶剂及合成醋酸等化工原料;另外其所含的乙烷和丙烷可经裂解而生成乙烯及丙烯,是塑料产品的重要原料。

  此外,超低温的LNG在大气压力下转变为常温气态的过程中,可提供大量的冷能,将这些冷能回收,还可以利用于6种低温用途上:使空气分离而制造液态氧、液态氮,液化二氧化碳、干冰制造,利用冷能进行发电,制造冷冻食品或使用于冷冻仓库,橡胶、塑料、铁屑等产业废弃物的低温破碎处理,海水淡化。

  在生态环境污染日益严重的形势面前,为了优化能源消费结构,改善大气环境,实现可持续发展经济发展战略,人们选择了天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。现在,无论是工业还是民用,都对天然气产生了越来越大的依赖性。液化天然气(LNG) 是天然气的液态形式,在某些情况下,选择液化天然气比选择气态天然气具有更多的优点。LNG的应用实际上就是天然气的应用,但由于其特性,LNG又比天然气有着更广泛的用途。[2]

工业用LNG

  发电

  LNG使用高效,经济,在发电中,天然气的热能利用率可达55%,高于燃油和煤,尤其是对调峰电厂而言,天然气取代燃油的优势非常明显。用于发电是目前LNG的最主要工业用途。

  日本一直是世界上LNG进口最多的国家,其LNG进口量的75 %以上用于发电,用作城市煤气的占20 %~23 %。韩国也是LNG 进口大国,其电力工业是韩国天然气公司( Kogas) 的最大用户,所消费的LNG占该国LNG进口总量的一半以上。

  世界上已建有不少以天然气或液化天然气为燃料的燃气蒸汽联合循环电站。1999 年到2020 年期间,美国计划新增发电量中约有90%是天然气发电,届时,美国天然气发电量的比重将达到33 %。20 世纪80 年代兴起的联合循环电站,发电量以燃气轮机为主(约占总电量的2/ 3),电站纯效率已达50 %以上,而常规的燃煤蒸汽轮机电站效率只有30 %~35 %。燃气轮机电站和联合循环电站不仅效率高,而且机动性好,从机组起动到满负荷运行时间短,既可作基本负荷运行,也能作调峰运行。此外,联合循环电站污染小、可靠性高。

  目前,我国“西气东输”等大型天然气输配工程已经全线贯通;广东液化天然气站线项目一期工程正式启动;建设总规模为500 万t/年、一期工程总投资超过220 亿元的福建LNG 项目也正式启动。这些项目的投产和启动为发展我国的天然气发电提供了必要的物质保障,必将对缓解我国能源供需矛盾、优化能源结构起到重要作用。

  陶瓷、玻璃等行业

  一些能源消耗很大的企业往往距城市或天然气管道很远,或者根本得不到管道输送的天然气,这种情况下LNG的优势更明显,最典型的是陶瓷厂,使用LNG可以使产品档次提高,成本下降。 用在玻璃、陶瓷制造业和石油化工及建材业(无碱玻璃布),可极大地提高产品的质量或降低成本,从而因燃料或原料的改变,而成为相关企业新的效益增长点。

中小城镇生活用LNG

  近年来,随着居民生活水平的提高,中小城镇居民更希望能用洁净的能源, LNG作为清洁能源现备受关注,天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%,污染为液化石油气的1/4,煤的1/800。由于管道铺投资设费用大,LNG气化站具有比管道气更好的经济性,在中小城镇可采用LNG气化站作为气源供居民使用,此外还可用于商业,事业单位的生活以及用户的采暖等。

LNG作为调峰的备用气源

  作为管道天然气的调峰气源,可对民用燃料系统进行调峰,保证城市安全、平稳供气。在美国、英国、德国、荷兰和法国等国家,将LNG 调峰型装置广泛用于天然气输配系统中,对民用和工业用气的波动性,特别是对冬季用气的急剧增加起调峰作用。我国在上海已建成并投入使用。

车用LNG燃料

  LNG作为可持续发展清洁能源,具有明显的环境效益及社会效益,以LNG取代燃油后可以减少90%的二氧化硫排放和80%的氮氧化物排放,环境效益十分明显,是汽车的优质代用燃料。可以预见,城市在汽车燃料方面逐步用LNG或天然气代替燃油,近年来,它已被世界许多国家重视和推广。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。英国的运输公司大部分采用LNG为车用燃料。

  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),目前在国内大量使用的是CNG型汽车,正在推广的是LNGV型汽车,ANGV正处在研制阶段,随着LNG的大量普及,LNGV型汽车会逐步向重型车发展,并会部分取代小型CNG型汽车及公交车,现国内建成的LNG公交车示范站有新疆的乌鲁木齐市、北京市、长沙市,正在筹备建设的有北海市、湛江市等。目前全国已改装的CNG型汽车已达数万辆,但用LNG作为汽车燃料特别值得推广,在建造LNG加气站的同时兼顾CNG(压缩天然气)加气站,能满足目前及今后的需求。

液化天然气的发展概况

来由

  1941 年在美国克利夫兰建成了世界第一套工业规模的LNG装置,液化能力为 8500m3 / d 。从 60 年代开始, LNG 工业得到了迅猛发展,规模越来越大,基本负荷型液化能力在 2.5 × 104m3 / d。各国投产的 LNG 装置已达 160 多套, LNG 出口总量已超过 46.18 × 106t/a 。

  天然气的主要成分是甲烷,甲烷的常压沸点是 -16 1 ℃ ,临界温度为 -84 ℃ ,临界压力为 4.1MPa 。 LNG 是液化天然气的简称,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。

中国发展[3]

  中国天然气贸易的发展,不但反映了世界天然气市场格局的变化,而且正在为世界天然气市场注入新的活力。

  2011年中国天然气产量首次突破1000亿立方米,达到1011.8亿立方米,同比增长6.4%。2012年前8个月产量累计达到697.7万吨,同比增长5.4%。天然气管道建设也如火如荼。2011年全国新增天然气长输管道里程超过5000公里,全国干、支线天然气管道总长度超过5万公里。2013年10月16日,西气东输三线工程在北京、新疆和福建三地同时开工,沿线经10个省区,总长度7378公里,设计年输气量300亿立方米。

  液化天然气则随着海上液化天然气进口量的不断增加以及陆上液化天然气液化工厂的建设,国内资源供应得到了保障。2011年我国进口液化天然气1221.5万吨(约合171亿立方米),约为上年进口量的1.3倍。我国海上液化天然气进口量今后将会逐年增加,2015年有望达到4000万吨,年均复合增长率超过30%。

  如今,中国的三大一次性能源是石油、 天然气、煤炭。并且在世界上天然气可以排到第二。我国近几年由于石油危机使得国内生产石油地区受到严重损失。并且在此同时,对自然的大力度采用,使得环境受到了很严重的污染。这就使得液化天然气这种既环保又清洁的燃料型燃料问世。如今在国际能源消费市场上天然气能源消费就可以占到总消费的28%,但是在我国却只能占到 2.8%,这就是导致我国与世界市场脱轨的原因之一。

  我国目前运送天然气的装置也比较繁琐,装置液化天然气的装置一般都是真空隔热的小罐子,里面容积比较小。并且运送过程中也比较缓慢、 低效。运送工具一般选用液化天然气罐车,车型大多数是半挂。但是随着科学技术的提升,在运送过程中也会选择铁路运送,这将被广泛应用。我国在面对天然气装置问题是也是采用地区分化式,像边远地区的装置一般较小,而上海浦东的装置则更偏向于液化,对于中原地区,选择了负荷型。我国目前还是发展中国家,并且是人口众多的发展中国家,目前的经济也正处于缓慢发展过程中,这就导致我国对能源的需求大大增加,并且我国一直以石油为主要发展能源,但就目前世界石油发展情势,石油价钱越跌越低,我国在这方面已经入不敷出。目前我国的重工业地区对于天然气的需求在慢慢增长,并且我国大部分地区都使用了天然气这种节能燃料。随着人民生活水平的增长,我国的天然气市场也有了好的机遇去发展 。

俄罗斯发展

  2013年11月22日俄罗斯国家杜马通过一项法律允许俄液化天然气出口自由化,这项法律将打破多年来液化天然气出口由俄罗斯天然气工业股份公司垄断的局面。

  上述法律自2013年12月1日起生效。按照规定,俄罗斯将有两类能源公司获得液化天然气出口权。持有2013年1月1日前颁发的联邦矿产资源开采许可证,并被允许建立液化天然气工厂,或将开采出的天然气用于生产天然气的公司。此外,拥有包括黑海和亚速海在内的内海、领海及大陆架矿产资源开采权,并将开采出的天然气或按产品分成协议获得的天然气进行液化,国有资本超过50%的公司。

  根据该法,俄工业贸易部将颁发液化天然气许可证的权力转交给能源部。天然气出口商将向俄能源部提供按俄政府规定的程序出口天然气的信息,此举是为了协调液化天然气出口,避免在俄出口商之间形成竞争。

  俄政府希望,液化天然气出口自由化将有助于提高俄在世界天然气市场的份额,保持天然气价格稳定。

  2013年前10个月,俄天然气出口量为1633.53亿立方米,其中远距离出口量同比增长17.7%,为1098.71亿立方米;近距离出口量同比下降16%,为416.63亿立方米。此外,前10个月出口至亚太地区的液化天然气同比略降1.6%,为118.15亿立方米。

澳洲发展

  中国三大国有石油公司之一的中国海洋石油总公司(China National Offshore Oil Corp., 简称∶中海油集团)正发行10年期美元计价债券,初步指导息率为同期美国国债加约210点子。今次是该集团首次在国际市场上发债集资,以作为其投资澳大利亚昆士兰Curtis液化天然气(liquefied natural gas 简称∶LNG)项目之用。

  销售文件没有显示具体发债金额,仅称为基准规模。在美元债市场,基准规模一般指5亿美元或以上。

  中海油集团是中央特大型国有企业,也是中国最大的海上油气生产商,总部设在北京。主要业务包括油气勘探开发、专业技术服务、炼化销售及化肥、天然气及发电、金融服务、新能源等六大业务板块。

  该集团是在香港上市的中国海洋石油有限公司(CNOOC Ltd.,0883.HKCEO 简称∶中海油)的母公司,上市的中海油曾在国际债券市场多次发债,在今年5月初刚发行了40亿美元、四档不同年期的美元债,但中海油集团则是首次在海外发债。

  销售文件显示,今次发债由中海油集团旗下全资附属公司CNOOC Curtis Funding No. 1 Pty Ltd担任发债体,由中海油集团提供担保。有关债券获穆迪(Moody's)初步"Aa3"及标准普尔(Standard & Poor's)初步"AA-"评级,并计划于香港联合交易所上市。

  文件显示,中海油集团计划把今次发债集资所得,用于旗下CNOOC (AUS) Investment或子公司的一般企业用途,当中部分将用作收购Curtis液化天然气项目之用。

  中海油集团在5月时与英国石油公司(BP PLC, BP.LN)签订一项19.3亿美元的约束性协议,以取得Curtis液化天然气项目的40%权益,令其总权益由10%增至50%,协议还包括一个20年的供应合约。

  销售文件显示,中国银行(Bank of China)、高盛(Goldman Sachs)、摩根大通(JP Morgan)及瑞银(UBS)担任今次发债的联席全球协调人,该4间投行,连同工银国际(ICBC International)、建银国际(CCB International)、农银国际(ABC Internaitonal)、交银国际(BOCOM International),担任今次发债的联席账簿管理人及联席牵头经办人。

液化天然气的发展瓶颈[3]

天然气气源

  我国目前在发展液化天然气的最大挑战就是气源。在缓和东部地区的天然气供应问题是,我国采用了“西气东输” 工程。但这项工程只是解决了当时天然气供给不足的问题,随和我国国民生产水平的不断提高,市场上对于天然气的需求与日俱增,天然气的供给早已成为了难题,我们目前要做的就是寻找天然气气源,加大对天然气的开采,才是从更本上解决天然气供给不足的方法。在发展天然气能源的环节中掌握更多国际资源成产地也是极其重要的,我国的天然气气源地并不足,并且还逐渐“向西” 发展,我们要做到如何能保证在“向西” 发展的过程中占据有利地位。只有在达到气源充足的基础上,才能谈及液化天然气的健康持续发展。

液化天然气价钱

  目前的天然气资源被世界其他国家垄断,并且液化天然气在价钱上持不断增长趋势,这对我国大力发展天然气存在着不利影响。我们都知道,原油价格和液化天然气的价钱存在直接联系,液化天然气价格的不断上涨就是由于原油价格的上涨所致。并且这几年液化天然气的项目建设价格也在不断上涨,这也就拉高了天然气的总体价格,比如说,中国进口液化天然气价格在 2013 年已经达到 15 美元/MMBTU。液化天然气价格的持续上涨也是导致我国天然气发展缓慢的原因。

液化天然气相关技术和装备

  就我国目前的形式来看,没有工业化应用经验、 没有大型天然气液化技术、 没有大型天然气液化工厂,这一系列的问题都造成了我国目前液化天然气发展缓慢的形式。我们应该将重心投放在对天然气液化的技术创新上,应用科学技术制造一些拥有自主知识产权的液化天然气的设备。我国目前在液化天然气方面无论从技术还是从设备上都任重道远。

液化天然气的供需问题

  我国对天然气的需求逐渐增大,但是就目前的供给,根本无法支持起中国这个人口大国。并且新疆、 海南等地的天然气液化工程的建施也使得供给问题变得严峻。在使用当面,天然气具有足够的优越性和灵活性,但是我国没有足够的天然气气源来开采天然气,但是我国还有将近300 个省市在使用天然气。并且如此大的需求也是的世界上的天然气价格变得非常高。这极不利于我国的天然气发展。

参考文献

  1. Cedigaz, 高寿柏. 2005年全球天然气产销量状况——世界天然气产量28194亿m^3,贸易量8448亿m^3,液化天然气产量2380亿m^3[J]. 世界石油工业, 2006(6):56-58.
  2. 顾安忠, 鲁雪生, 汪荣顺,等. 液化天然气应用的基础研究[J]. 深冷技术, 2001(2):5-8.
  3. 3.0 3.1 李聪. 我国液化天然气现状及发展前景分析[J]. 大科技, 2016(23).
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