LNG（液化天然氣）發(fā)展及其自動(dòng)化系統(tǒng)研究

付 強(qiáng)（江西省鄱陽湖液化天然氣有限公司，江西湖口 332500）

LNG（液化天然氣）發(fā)展及其自動(dòng)化系統(tǒng)研究

付 強(qiáng)
（江西省鄱陽湖液化天然氣有限公司，江西湖口 332500）

闡述了液化天然氣的特點(diǎn)，分析了液化天然氣的工藝流程及生產(chǎn)原理，并從總線控制系統(tǒng)、安全防爆系統(tǒng)和智能溫控系統(tǒng)三個(gè)方面，探討了液化天然氣的自動(dòng)化系統(tǒng)，以期為推動(dòng)液化天然氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，提高液化天然氣的利用率提供借鑒。

液化天然氣；發(fā)展；自動(dòng)化系統(tǒng)

液化天然氣無色、無味和無腐蝕性等，重量?jī)H為同體積水一半左右，主要成分為甲烷，低溫時(shí)會(huì)變?yōu)橐后w混合物，空間面積縮小近600倍。液化天然氣作為新型的燃料能源，不僅應(yīng)用的范圍廣泛，而且產(chǎn)生的污染較小，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此，分析液化天然氣的發(fā)展及其自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和加快社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。

1　液化天然氣的特點(diǎn)

1.1方便運(yùn)輸存儲(chǔ)

相對(duì)于汽化天然氣，液化天然氣占有空間要小很多，在能源運(yùn)輸中占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，汽車、火車和輪船等交通工具均可以用于液化天然氣的運(yùn)輸，使天然氣運(yùn)輸方式更為靈活便捷。同時(shí)，由于液化天然氣占有空間較少，使得其存儲(chǔ)效率較高，在單位空間中即可集中較多液化天然氣，從而降低了天然氣站的建設(shè)投資成本。

1.2改善能源結(jié)構(gòu)

液化天然氣使用性能高，與煤和石油等不可再生能源不同，天然氣液化和制冷時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量二次能源，如果可以得到合理的開發(fā)和應(yīng)用，仍然可以產(chǎn)生有用能源。因此，液化天然氣有良好的節(jié)能性和環(huán)保性，可以改善能源結(jié)構(gòu)。

1.3燃料性能優(yōu)良

液化天然氣的性能優(yōu)良，如污染物的排放量少、能源的轉(zhuǎn)化率較高和抗爆性比較強(qiáng)等，相對(duì)于燃油而言，液化天然氣更適宜作為汽車燃料，這既有利于環(huán)境保護(hù)，又有利于降低能耗。

2　液化天然氣的工藝流程及生產(chǎn)原理

液化天然氣的工藝流程主要為：①凈化處理。如果天然氣的濃度不高，含有較多的雜質(zhì)，如硫化氫、二氧化碳和重?zé)N等，需要對(duì)其進(jìn)行凈化處理，提純出高濃度天然氣。②加壓液化。在天然氣經(jīng)過凈化處理后，將其輸送至液化裝置，然后經(jīng)過制冷與加壓，使其成為液化天然氣。③回收副產(chǎn)品。在天然氣凈化與液化過程中，會(huì)有副產(chǎn)品生成，如果得不到及時(shí)的回收，將會(huì)影響液化天然氣工藝的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，所以需要對(duì)副產(chǎn)品進(jìn)行回收、存儲(chǔ)、處理或應(yīng)用。

液化天然氣工藝的生產(chǎn)原理主要包括：①無制冷劑的液化工藝，即在天然氣液化過程中，制冷設(shè)備中不添加制冷劑，只是利用加壓和降溫等方式壓縮天然氣的氣體結(jié)構(gòu)，達(dá)到液化天然氣的目的，此工藝生產(chǎn)液化天然氣的純度為最高。②添加混合制冷劑的液化工藝，即條件和設(shè)備不太充足時(shí)，在制冷設(shè)備中適當(dāng)添加制冷劑促使天然氣液化，由于制冷劑的催化作用，天然氣結(jié)構(gòu)在液化的過程中會(huì)發(fā)生一定變化，生產(chǎn)的液化天然氣純度也有所降低。③多循環(huán)制冷的液化工藝，即將天然氣通過多次的分解和制冷，使天然氣發(fā)生液化。該工藝不僅制冷液化的效果好，而且生產(chǎn)的液化天然氣純度較高，但是生產(chǎn)流程較為復(fù)雜，自動(dòng)化水平要求高。

3　液化天然氣的自動(dòng)化系統(tǒng)

3.1總線控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括安全監(jiān)視、過程控制、火焰探測(cè)和緊急關(guān)斷等各個(gè)子系統(tǒng)，運(yùn)行內(nèi)容主要為：①控制軟件，主要由SCADA、PLC和DCS等控制軟件組成，可以處理多種類型的數(shù)據(jù)信息，SCADA負(fù)責(zé)向監(jiān)控人員提供生產(chǎn)工藝方面的信息，PLC功能是調(diào)節(jié)制冷設(shè)備運(yùn)行結(jié)構(gòu)，DCS主要模擬系統(tǒng)復(fù)雜的控制回路。②檢測(cè)軟件，在液化生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)中，部分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)由過程控制站傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，如果數(shù)據(jù)傳輸時(shí)環(huán)境出現(xiàn)變化，單模光纖將可能失去傳輸?shù)男埽沟脭?shù)據(jù)丟失或者無法順利傳輸。因此，自動(dòng)化系統(tǒng)需要設(shè)置多個(gè)控制站，用來接收與檢測(cè)傳輸信號(hào)。③遠(yuǎn)程軟件，在總線控制系統(tǒng)中，防爆應(yīng)急裝置是確保液化生產(chǎn)線可以安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要組成部分。在凈化和制冷的過程中，遠(yuǎn)程軟件可以利用SCADA提供的數(shù)據(jù)信息，檢測(cè)凈化和制冷設(shè)備運(yùn)行情況，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果是否滿足要求，向控制中心發(fā)送安全或者警告提示。

3.2安全防爆系統(tǒng)

為了確保生產(chǎn)工藝安全性、穩(wěn)定性與高效性，液化天然氣工廠會(huì)在生產(chǎn)鏈的總線上安裝安全防爆系統(tǒng)，其目的是精確檢查出生產(chǎn)鏈上存在的安全隱患，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)會(huì)立即向控制中心發(fā)送報(bào)警信號(hào)，提醒管理人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免影響液化生產(chǎn)線的安全運(yùn)行。

3.3智能溫控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是利用溫度變送器調(diào)控溫度，其準(zhǔn)度誤差可控制在±%，在自動(dòng)化系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。在天然氣原料氣輸入和液化天然的輸出過程中，溫度變送器可以精確控制凈化設(shè)備與制冷設(shè)備環(huán)境溫度，確保液化生產(chǎn)線不因溫度影響安全運(yùn)行。

4　結(jié)束語

總之，液化天然氣作為新型能源，不但在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物較少，而且使用時(shí)的能源利用率高，在環(huán)境保護(hù)和降低能耗中發(fā)揮著重要的作用。液化天然氣自動(dòng)化系統(tǒng)與其生產(chǎn)工藝和儲(chǔ)運(yùn)的有機(jī)結(jié)合，將會(huì)推動(dòng)能源工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步完善能源結(jié)構(gòu)，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。

［1］ 高凱.液化天然氣BOG處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.上海.復(fù)旦大學(xué)，2010.

［2］ 楊宏泰.LNG接收站安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］.上海.華東理工大學(xué)，2014.

［3］ 王華北.我國(guó)LNG工業(yè)發(fā)展及應(yīng)用研究［D］.大慶.大慶石油學(xué)院，2009.

LNG（Liquefied Natural Gas）Development and Automation System

Fu Qiang

Describes the characteristics of liquefied natural gas，analyzes the production process and the principle of liquefied natural gas，and from the three bus control systems，security systems，and explosion-proof intelligent temperature control system，we discussed the LNG automation system，with a view to promote the development of liquefied natural gas automation system，improve the utilization of liquefied natural gas to provide reference.

LNG；development；automation systems

TP29

A

1003-6490（2016）05-0127-01

2016-05-06

付強(qiáng)（1987—），男，湖北松滋人，助理工程師，主要從事儀表自動(dòng)化控制工作。