中國LNG應用技術發展現狀及前景

一、慨述

    近年來，隨著世界天然氣產業的迅猛發展，液化天然氣(LNG)已成為國際天然氣貿易的重要部分。與十年前相比，世界LNG貿易量增長了一倍，出現強勁的增長勢頭。

    據國際能源機構預測，2010年國際市場上LNG的貿易量將占到天然氣總貿易量的30％，到2020年將達到天然氣貿易量的40％，占天然氣消費量的15％。至2020年全球天然氣消費量將繼續以年2％～3％的增長率增長，而LNG在天然氣貿易市場中所占份額也將逐步增大，達到8％的年增長率。LNG在國際天然氣貿易中發展勢頭如此強勁，地位越來越重要，這都得益于世界LN6應用技術的發展。世界上普遍認為：液化天然氣工業是當代天然氣工業的一場革命，其發展已經歷了六十多年的歷史，形成了從液化，儲存，運輸，汽化到終端利用的一整套完整的工藝技術和裝備。

    LNG是天然氣的一種儲存和運輸形式，其廣泛使用有利于邊遠天然氣的回收和儲存，有利于天然氣遠距離運輸，有利于天然氣使用中的調峰和開拓市場，以及擴展天然氣的利用形式。

    我國早在六十年代，國家科委就制訂了LNG發展規劃，六十年代中期完成了工業性試驗。四川石油管理局威遠化工廠擁有國內最早的天然氣深冷分離及液化的工業生產裝置，除生產He外，還生產LNG。進入九十年代，我國進一步開始了液化天然氣技術的實踐，中科院低溫中心聯合有關企業，分別在四川和吉林研究建成了兩臺液化天然氣裝置，一臺容量為每小時生產0.3方LNG，采用自身壓力膨脹制冷循環，一臺容量為每小時生產O.5方LNG，采用氮氣膨脹閉式制冷循環。與國外情況不同的是，國內天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標。

    隨著我國天然氣工業的發展，在液化天然氣技術實踐的基礎上，通過引進國外技術，第一臺事故調峰型天然氣液化裝置于2000年在上海浦東建成，第一臺商業化的天然氣液化裝置于2001年在中原油田建成。這標志著，在引進國外天然氣液化技術的基礎上，國內天然氣液化應用技術開始全面推開，隨后在新疆，四川等地相繼有多個LNG工廠建成投產，促使我國天然氣從液化，儲存，運輸，到終端使用的LNG應用技術的全面發展。

二、中國LNG應用技術發展現狀

    從2001年中原油田建成的第一套商業化天然氣液化裝置開始，到目前近十年的時間，我國LNG應用技術得到了快速發展，建立起了涉及天然氣液化，儲存，運輸，汽化和終端使用，以及配套裝備各個方面，具有中國特色的LNG產業，成為了我國天然氣工業發展中的一個重要方面。主要體現在：

  1。天然氣的液化、儲存和運輸

  目前，我國已建成近20套LNG生產工廠，總規模達到了年產LNGl46萬噸，在建和待建的還有10套，總規模達到了年產LNGl20萬噸。

    前期的工廠大都是在引進國外技術的基礎上，通過消化吸收與國內技術相結合完成，中原天然氣液化裝置由法國索菲燃氣公司設計，使用丙烷和乙烯為制冷劑的復疊式制冷循環。新疆廣匯天然氣液化裝置由德國林德公司設計，采用混合制冷劑循環。而國內已建和擬建的中小型LNG液化工廠，其液化設備除主要設備外基本以國產設備為主，配套國產化設備已達到60％。

    近年來，隨著多套小型液化裝置的建設，我國已完全能自行設計、制造、安裝和調試LNG生產裝置。2009年10月，由四川空分設備(集團)有限責任公司自行設計、制造、安裝和調試的寧夏30萬方／天天然氣液化裝置在銀川開發區正式開車成功。該套裝置采用帶制冷機預冷的氮、甲烷混合介質膨脹制冷工藝流程，是目前國內****的完全國產化的天然氣液化裝直。

    在LNG儲運方面，我國在低溫液體儲罐領域，如液氧、液氮、乙烯儲罐，國內已有成熟的設計、建造技術。四川空分設備(集團)有限公司從20世紀80年代開始吸收外國設計，建造儲罐的先進技術，近年來自主開發了(400、6000)方的低溫液體儲罐，目前已建成該類儲罐上百臺，其中2000方以上儲罐20多臺。在國內主要有堆積絕熱和真空粉末絕熱兩種類型的LNG儲槽，容積從30方、100方、150方、700方 (組合)不等。而結構形式有立式和臥式兩種。根據目前國內大型低溫LNG儲罐設計、建造技術現狀，我國30000方以下的LNG儲罐實現自主設計、建造的條件已基本成熟。

    LNG槽車國內也是近年開始研制的。目前有30方、40方和45方等規格。因受車規的限制，目前真空粉末絕熱一般以30～35方為限，而多層絕熱可能達40～45方，而且從行走、底盤、制動、照明等方面均有新的改善。目前我國LNG槽車運載能力已達到2000萬方規模，總車倆數700多倆，單車有效容積從最初的29方發展到了51方，具有多家專業生產LNG槽車的企業和專業運輸公司。同時，罐式集裝箱近年來也得到了大力發展。罐式集裝箱一次可裝運17.5方、40方或43.9方LNG產品，采用高真空多層絕熱，絕熱性能好，無損儲存時間長，自重輕，運輸靈活。可公路，水路，鐵路運輸，或實現聯運。

  2．LNG衛星站

  隨著LNG生產裝置商業化運行，LNG衛星站也得到了快速發展。以2001年建成投產的山東淄博LNG衛星汽化站為標志，在全國已建成100多座日供氣規模在卜60萬方的LNG衛星站，主要分布在華南和長三角等沿海經濟發達地區。目前LNG衛星站已成為城市燃氣調峰和彌補管道天然氣不足的重要手段。

    LNG衛星站主要具有接卸、儲存和汽化功能。我國的LNG衛星站以及陸上運輸技術也已基本成熟，高真空粉末和超級真空纏繞式絕熱技術得到了快速發展，小型LNG瓶(O．15方以下)的無損存放期在15天以上，車載罐和衛星站儲罐在75天以上，LNG衛星站的建造和內陸液態運輸設備制造都已完全國產化，同類型同性能產品價格比國外成倍的便宜，極具競爭力。

    已形成的一整套完善、成熟確保安全的小型LNG運輸、儲存、氣化和使用技術，以及一套有關運輸、儲存和使用的規范和法規，為我國LNG衛星站的健康發展奠定了基礎。

    3．大型LNG接收站

    中海油1995年受國家發改委委托，在廣東沿海開展前期研究建設大型接收站引進國外LNG資源， 1999年底國家正式批準在廣東深圳試點建設LNG接收站一體化工程項目，從此開始了我國大型LNG接收站的建設。

    2003年福建LNG一體化工程項目獲國家批準，成為我國第二個正式啟動的LNG項目。隨后，三大石油公司分別在遼寧、河北，山東，江蘇，上海，浙江，海南、廣東，廣西的沿海地區開展LNG項目的前期研究工作，積極推動我國大型LNG接收站的建設。

    廣東接收站一體化項目包括LNG接收終端和輸氣干線項目，以及配套新建電廠、燃油電廠改造和城市管網等用氣項目。供氣范圍覆蓋珠江三角洲和香港特區，輸氣主干線全長為509km整個工程分兩期完成，一期工程包括接收終端和輸氣干線，每年進口LNG的量為370×10⁴t／a，年輸氣量約為40×10⁸IIl。／a；二期工程增加l座10×10⁴m³的LNG儲罐，每年進口LNG達700×10⁴t／a，年輸氣量約82×10⁸m³／a。

    項目一期于2006年5月建成投產，標志著我國成功實現了國外天然氣的引進，并通過項目的建設，既引進了大型LNG接收站設計和建造技術，又發展了配套產業，同時培養和鍛煉了從事LNG應用技術的人才和隊伍。

    對于大型LNG接收站建設，最關鍵的應用技術是大型儲罐的設計和施工。我國最早建造大型液化氣體儲罐始于90年代中期，分別在深圳和揚子石化建造了2臺80000液化石油氣(LPG)低溫儲罐和10000方低溫乙烯儲罐。90年代末，上海建造了我國第一臺20000低溫LNG儲罐。2002—2005年合肥通用機械研究院等單位，承擔原國家經貿委“十五”重大技術裝備研制項目專題“20000方液化天然氣儲罐研制”等課題，著重對9Ni鋼焊接、無損檢測和低溫絕熱材料及結構、LNG儲存安全等進行了研究。

    大型低溫LNG儲罐內罐用低溫材料選用是其設計與建造的技術關鍵之一�，F在低溫LNG儲罐內罐材料最常用的是9Ni鋼和不銹鋼，前者因其強度高、低溫韌性好廣泛應用于大型低溫LNG儲罐，后者主要用于50000方以下的中、小型低溫LNG儲罐。長期以來， 9Ni鋼及其焊接材料一直依賴進口，這是困擾我國大型LNG工程建設的一個難題。

    2005-2007年，太原鋼鐵集團公司承擔科技部863項目“液化天然氣儲罐用超低溫9Ni鋼開發及應用技術”研究工作，成功研制出國產9Ni鋼06Ni9，隨后合肥通用機械研究院等單位對06Ni9鋼的綜合材料性能與焊接性能進行了廣泛深入的技術實驗，結果表明：國產9Ni鋼06Ni9的綜合性能指標超過了美國標準ASTMA553／A553M(I型)和歐盟標準ENl0028的要求，與日本、歐洲按上述美歐標準生產的9Ni鋼水平相當或略高。2007年該鋼通過了全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會組織的專家評審，同意用于低溫儲罐和低溫壓力容器。中石油在建的江蘇南通、遼寧大連兩個LNG項目中的‘16萬方LNG儲罐，內罐低溫材料已選用國產06Ni9鋼。2009年9月，中國石油大連液化天然氣有限公司位于大孤山半島的第一個液化天氣 (LNG)儲罐罐頂平穩到達預定位置，標志著我國第一個自主設計、自主采辦、自主施工、自主管理的大型LNG項目儲罐升頂作業一次成功，為我國獨立自主建設LNG項目積累了成功經驗。這是我國大型低溫LNG儲罐國產化的一個重要里程碑。

    在施工工藝技術方面，國內已建和正建的低溫LNG儲罐，不管其工藝及設備技術來自何方，但儲罐建造施工無一例外地都由國內施工隊伍完成。因此，國內較早承擔大型低溫LNG儲罐建造施工的企業，積累了豐富的經驗，并在基礎及罐壁混凝土施工、內外罐組裝焊接施工和絕熱結構施工等方面對國外技術進行了改進。

    目前，我國在LNG相關設計規范與標準、絕熱材料、施工工藝技術等方面所取得的積極進展，以及工程設計與施工企業參與大型低溫LNG儲罐設計建造的實踐，為我國大型低溫LNG儲罐國產化打下了一定的基礎。

  4．LNG船運

    LNG運輸船是造船業公認的技術含量、附加值最高、難度****的貨輪，只有美國、日本、韓國和歐洲的少數幾個國家的造船廠能建造。在廣東LNG項目中，為實現“國貨國運，國船國造”目標，引入了國內造船企業參與競標，上海滬東中華船廠在招標中最終勝出，從而為中國造船工業爭取到一個重要的發展機遇。

    中國目前是世界第三大造船國，我國造船企業從90年，就開始積極引進和吸收國外先進的LNG船舶建造技術和經驗。滬東中華造船廠早在1997年就開始了研發建造LNG船項目，2000年首先成功制造出LNG液貨艙模分段，并獲得法國GTT公司，以及Bv，ABS， LR。DNV等船級社的認證；江南造船1996年開始為爭取承建LNG船進行相關技術儲備，2002年突破了建造LNG船的核心技術，成功建造了N096薄膜型LNG船貨物維護系統，獲得法國船級社頒發的LNG船模艙建造證書。同時又與芬蘭瑪莎造船公司簽訂了球罐型LNG船設計轉讓協議，成功引進新型球罐型LNG船設計技術；大連新船重工于2002年獲得了法國船級社，以及BV，ABS，LR。DNV等船級社頒發的LNG船模型艙特殊艙室制作證書，掌握了建造LNG船的核心技術。

    2008年4月，滬東中華造船廠自主建造的我國第一艘LNG船成功交付，標志著我國基本掌握了世界造船尖端技術。滬東中華造船廠在首艘LNG船的制造過程中已經研發了一批LNG船的建造技術，形成了9項專利，并將集中精力進行LNG系列船型的開發，逐步形成自己的品牌。目前，由滬東中華造船廠建造的5艘LNG船已全部交付業主使用，在該批次LNG船上，國產優質船用鋼板和低溫不銹鋼材料、玻璃棉、低密度剛性絕緣和柔性絕緣等都得到了廣泛應用，并獲得了船東、船檢、專利公司的高度認可。目前在抓緊建造在建LNG船的同時，滬東中華造船廠不斷跟蹤國內外液化天然氣運輸的需求和LNG船建造技術的發展，著手研發并向市場推出了擁有自主知識產權的16萬立方米薄膜型電力推進LNG船，并成立了大型LNG船研發項目組，開展22萬立方米薄膜型電力推進LNG船的設計。

    我國LNG產業的快速發展，促使了LNG的終端利用，并對相關產業起到了非常大的帶動作用。特別是LNG應用技術和儲運裝備，近幾年得到了長足的發展。

    LNG是天然氣的一種獨特的儲存和運輸形式，非常利于降低天然氣的儲存成本和天然氣的遠距離運輸，同時，天然氣通過凈化處理和液化，比管道輸送的天然≮更為潔凈。因此LNG在終端使用上有比天然氣更獨特的特性。

    一是用于天然氣市場的開拓。由于天然氣管道建’設投資大，許多地區不能及時建設管道，所以對管道氣不能及時到達的地區，可用LNG培育和發展市場。

    二是作為管道氣的補充和調峰。

    三是作為汽車和船代用燃料。LNG在汽車工業中的發展優勢非常明顯：著火點低，燃燒清潔環保，無黑煙、無灰渣和焦油，幾乎可以自由排放；體積小，能量存儲密度大，連續行駛距離通常是CNG的2倍以上；安全性能好，儲存壓力低(接近常壓)，而且密度 (0．45kg／m。)比空氣密度(0.55kg／m。)低，泄漏到空氣里也會向空中擴散，不會影響人身安全；燃燒性能好，抗爆性強。

三發展中存在的問題

    我國液化天然氣(LNG)產業經過近十年的快速發展，在應用工程技術和儲運裝備上取得了積極進展，具備了小型LNG工廠和LNG衛星站系統的設計和建造能力，儲運裝備生產能力；同時在大型低溫LNG儲罐方面相關的設計規范與標準、絕熱材料及結構、施工工藝技術等方面所取得的成果，以及工程設計與施工企業在大型低溫LNG儲罐設計建造實踐過程中取得的經驗，為我國大型低溫LNG儲罐國產化打下了一定的基礎。

    但是，我國在大型低溫LNG儲罐標準以及設計與建造專利技術方面與國外相比仍存在較大差距。這也是目前制約30000方以上LNG儲罐實現自主設計、建造的一個重要因素。目前在建的’LNG接收終端系統流程的設計基本上均采用國外技術。

  從目前我國LNG應用技術發展現狀來看，主要還存在以下幾方面問題：

 ①LNG相關規范標準體系不足。沒有制定LNG的專用設計規范，以及LNG質量標準，國際先進的標準也轉標不足。國內LNG站設計工作一般參考美國NFPA一59A((液化天然氣(LNG)生產、儲存和裝卸標準》 (2001版)。應盡快頒布適合我國自身條件的LNG設計規范，制定施工標準，以指導LNG應用領域的設計、施工安裝和運行管理。

    ②國內在建的LNG接收終端系統流程的設計均采用國外技術，國內僅具有衛星LNG站系統的設計能力，尤其是大型LNG儲槽的設計與建造技術基本處于起步狀態。研究人員應大力提高該方面的技術水平，開發具有自主知識產權的接收終端工藝流程。

    ③LNG相關設備、閥門、儀表等對材料和結構的保冷性有特殊要求，國內的設計制造水平與國際水平相差較大，應加強防腐蝕、安全性、可靠性的研究，從而大幅度降低產品成本。

  ④對LNG項目營運與管理缺乏綜合性人才。包括液化廠、接收站、LNG運輸船、槽車、小型氣化與液化裝置設計制造國產化以及安全生產環保管理、經營管理等領域均需要多方面的技術管理人才。

四、LNG應用技術發展前景

    近十年來，隨著氣田周邊小型LNG工廠，以及沿海大型LNG接收站的建造，中國LNG應用技術得到了大力發展，促使了LNG產業的形成，基本建立起了涉及從天然氣液化，儲存和運輸，到接收，汽化和終端利用各環節相配套的LNG產業。

    展望未來，我國天然氣需求旺盛，在一次能源中增長最快，液化天然氣(LNG)產業作為天然氣工業的一個重要方面，憑借其自身獨特的優勢，將促使天然氣在發展方式、發展規模、投資成本、生產消費等方面呈現新的特點，同時進一步帶動LNG應用技術的發展。從發展前景主要在以下幾方面：

    1．沿海大型LNG接收站進一步的規模建設，將促使我國LNG應用技術進一步發展和完善

    自2006年5月深圳LNG接收站一體化項目投產后，我國陸續投產了福建LNG接收站項目和上海接收站項目，三個項目系統流程設計均采用國外技術。通過項目實施，引進了專利技術，保證了LNG工藝的優化與最新技術的使用，同時鍛煉了施工技術隊伍。主要新工藝技術體現在，****限度的收集與處理BOG保證了LNG工藝的安全；全容罐的采用****限度的防止泄漏與事故；再冷器的利用有利于節約冷源；液體加壓作為長輸管線的動力有利于節能。海水冷卻系統有利于節水節能。工程施工都由國內企業完成。因此，在接收站的建造過程中，國內的工程設計和施工企業都得到了很好的鍛煉，并掌握了一定的關鍵技術。

    隨著更多的大型LNG接收站的建設，將為我國的工程設計和施工企業提供自主設計，施工安裝和運營管理的機會，從而促進LNG應用技術的發展。

    2．城市調峰和供氣管網缺乏地區是LNG技術應用的重要方面。

    我國天然氣資源主要分布在人口稀少、經濟不太發達的中西部地區，而人口稠密、經濟發達的東部及東南沿海地區天然氣資源相對不足，資源分布和利用之間存在一定的矛盾。近年來，隨著西氣東輸，忠武線，陜京一、二線，川氣東送等跨區天然氣管線的建設，實現了天然氣從產氣區向負荷中心的供應，目前我國有280多座城市使用天然氣，2009年天然氣消費達到了887億。

    由于天然氣需求旺盛，以及季節性用量差別大，往往造成地區性供氣缺口，所以發展小型LNG調峰生產裝置和衛星儲備站，是保障城市安全平穩供氣的重要手段。同時由于地區性經濟發展水平的差別，一些地區管網建設有困難，可采取衛星站的方式實現天然氣供應。因此，城市調峰和供氣管網缺乏地區是小型LNG調峰生產裝置和衛星儲備站技術應用的重要方面。同時衛星儲備站也是大型LNG接收站在合理經濟配送半徑內，最好的配套設施。

  3．汽車和內河航運是LNG技術應用的市場專纛氣汽車發展來看，經歷了天然氣到液化石油    從燃氣汽車發展來看，經歷了天然氣到澈化徊刪氣，在到壓縮天然氣(CNG)不平凡的過程，這個過程中關鍵的因素是資源的供應穩定和技術進步問題。近車來，由于天然氣資源的快速增長和管道網絡的形成，以及燃氣發動機的發展，促使了cNG汽車的大力發展。然而，由于CNG須就近管網布點，在經濟上壟合理，以及其固有的缺點，限制了CNG加氣站的大罌模發展；‘而LNG具有CNG同樣的優點，且更具有比葫G更多的優點。因此，未來LNG車用的發展具有很大的潛力。其發展趨勢主要體現在以下幾方面：

(1)在非管網覆蓋區，以及沿海和江河地區，LNG將成為主流趨勢   

    由于LNG是液態，非常便于經濟可靠地遠距離運輸，在陸上，通常用20～50m3(相當于12000～3000~天然氣)的汽車槽車象運輸汽柴油那樣將LNG遠送到LNG汽車加氣站，或LNG衛星站；也可根孥熏要用火車槽車，集裝箱運輸；在海上，通常用大至12～13萬m3的LNG輪船，進行長途運輸；內河可用0．2萬In3左右的LNG船，或集裝箱運輸。因此，在非管網覆蓋區，以及沿海和江河地區，建設LNG衛星尊和汽車加氣站不受天然氣管網的制約，從而促使這些地區LNG業務的發展。目前，我國已有多個LNG工J投產，沿海地區已有三座LNG接收站，未來還將有多個接收站建成，由此可以認為，未來這些地區LNG將成為發展的主流趨勢。

    (2)城際長途交通將大力發展LNG汽車

    使用LNG的汽車，由于LNG能量密度大，續使里  程長。國外大型LNG貨車一次加氣可連續行駛1000～  1300~，非常適合長途運輸的需要。國內410升鋼瓶  加氣一次在市區可連續行駛約400km，在高速公路加  氣一次可連續行駛約700l(1n以上。因此，特別適合長  途大型客車和重型卡車作為燃料使用。目前，我國道  路運輸平均運距：客運為46.5公里，貨運為171.5 公里。表明道路貨運在跨區間中長途運輸、道路客霉  在短途出行服務中發揮著骨干作用。若在交通樞紐駕匠和高速公路沿線建設LNG加氣站，勢必促使城堡蘭 途交通大量使用LNG，從而促使使用LNG的汽車得到大力發展。

  (3)連網的高速公路將是LNG加氣站發展的****LNG的優勢決定了LNG特別適合大型的長途運輸車輛。目前，我國高速公路總里程達到4.1萬公里，至2010年，中國新建高速公路將達到2.4萬公里以上，總里程將達6.5公里�！耙晃濉逼陂g，交通部將著手組織實施國家高速公路網規劃，五年后，中國東部地區基本形成高速公路網，長江三角洲、珠江三角洲和京津冀地區形成較完善的城際高速公路網，國家高速公路網骨架也基本形成。而據統計，2008年公路客運量和旅客周轉量在綜合運輸體系中所占比重分別為93．5％和53．8％；公路貨運量、貨物周轉量在綜合運輸體系中所占比重分別為74．1％和29·8％。完善的公路網絡和龐大的運量將促使大量的運輸車輛的發展，特別是大型車輛。因此，連網的高速公路將是LNG加氣站重要的發展區域，并且也是最有潛力的區域。

(4)內河航運是LNG發展潛力非常大的市場；(包括LNG運輸和LNG作為船用燃料

內河航運具有運量大、成本低的優勢。我國幅員遼闊，大江大河橫貫東西、支流溝通南北，江河湖海相連，構成了天然內河航運網。流域面積在lOOk~以上的河流有5萬多條、約43萬公里長，大小湖泊900多個，大多水量充沛，常年不凍，為發展內河航運提供了優越的自然條件。2008年水路貨運量、貨物周轉量在綜合運輸體系中所占比重分別達到了11·4％和45．6％。內河航運將是我國交通發展的又一新領域(相對高速公路和鐵路)。這勢必將促使LNG作為船用燃料LNG和船運LNG的發展。目前由國內韓中深冷公司自行研制的首套船用LNG燃料系統已經通過了挪威船級社認證。該系統具備LNG儲存、氣化及天然氣調壓、供氣功能，將為1艘在北歐海域運營的大型滾裝船配套，為船上的燃氣發動機提供燃料a今年5月份，該公司還將交付第二套同類設備。而船運LNG已相當成熟，我國已能自行建造大型的LNG運輸船。因此，內河航運是LNG發展潛力非常大的市場。從以上趨勢可以看出，在LNG資源充分保證的前提下，未來汽車和內河航運是LNG技術應用的主要市場。

總之，LNG利用市場在中國的大叨發展，為中國LNG應用技術的發展提供了廣闊的空間，勢必將進一步促使中國LNG工業的快速發展。