LNG氣化站工藝流程分解

1、LNG氣化站工藝流程LNG®車工藝系統(tǒng)：EAG系統(tǒng)安全放散氣體BOG 系統(tǒng)蒸發(fā)氣體LNG 系統(tǒng)液態(tài)氣態(tài)LNG通過公路槽車或罐式集裝箱車 從LNG1 化工廠運(yùn)抵用氣城市LNG氣化站，利用槽車上的 空溫式升壓 氣化器對槽車儲罐進(jìn)行升壓（或通過站內(nèi)設(shè)置的 卸車增壓氣 化器對罐式集裝箱車進(jìn)行升壓），使槽車與LNG儲罐之間形 成一定的壓差,利用此壓差將槽車中的 LNG卸入氣化站儲罐 內(nèi)。卸車結(jié)束時，通過 卸車臺氣相管道 回收槽車中的氣相天 然氣。卸車時，為防止LNG儲罐內(nèi)壓力升高而影響卸車速度， 當(dāng)槽車中的LNG溫度低于儲罐中LNG的溫度時，采用 上進(jìn)液 方式。槽車中的低溫LNG通過儲罐上進(jìn)液

2、管噴嘴 以噴淋狀態(tài) 進(jìn)入儲罐，將 部分氣體冷卻為液體 而降低罐內(nèi)壓力，使卸車 得以順利進(jìn)行。若槽車中的 LNG溫度高于儲罐中LNG的溫度 時，采用下進(jìn)液方式，高溫LNG由下進(jìn)液口進(jìn)入儲罐，與罐 內(nèi)低溫LNG混合而降溫，避免高溫 LNG由上進(jìn)液口進(jìn)入罐內(nèi) 蒸發(fā)而升高罐內(nèi)壓力導(dǎo)致卸車?yán)щy。實(shí)際操作中，由于目前 LNG氣源地距用氣城市較遠(yuǎn)， 長途運(yùn)輸?shù)竭_(dá)用氣城市時，槽 車內(nèi)的LNG溫度通常高于氣化站儲罐中 LNG的溫度，只能采 用下進(jìn)液方式。 所以除首次充裝LNG時采用上進(jìn)液方式外， 正常卸槽車時基本都采用下進(jìn)液方式。為防止卸車時急冷產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力損壞管道或影響卸車速度，每次卸車前都應(yīng)當(dāng)用儲罐中

3、的 LNG對卸車管道 進(jìn)行預(yù)冷。同時應(yīng)防止 快速開啟或關(guān)閉閥門 使LNG的流速突 然改變而產(chǎn)生液擊損壞管道。1. 2 LNG氣化站流程與儲罐自動增壓LNG氣化站流程LNG氣化站的工藝流程見圖 1圖1城市LNG氣化站工藝流程儲罐自動增壓與 LNG氣化靠壓力推動，LNG從儲罐流向空溫式氣化器，氣化為氣態(tài)天然氣后供應(yīng)用戶。隨著儲罐內(nèi)LNG的流由，罐內(nèi)壓力不斷降低，LNG由罐速度逐漸變慢直至停止。因此，正常供氣 操作中必須不斷向儲罐補(bǔ)充氣體，將罐內(nèi)壓力維持在一定范圍內(nèi)，才能使LNG氣化過程持續(xù)下去。儲罐的增壓是利用 自動增壓調(diào)節(jié)閥 和自增壓空溫式氣化器 實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)儲罐內(nèi)壓力 低于自動增壓閥的設(shè)定開啟值

4、時，自動增壓閥打開，儲罐內(nèi) LNG靠液位差流入自增壓空溫式氣化器（自增壓空溫式氣化器的安裝高度應(yīng)低于儲罐的最低液位 ），在自增壓空溫式氣 化器中LNG經(jīng)過與空氣換熱氣化成氣態(tài)天然氣，然后氣態(tài)天 然氣流入儲罐內(nèi)，將儲罐內(nèi)壓力升至所需的工作壓力。利用 該壓力將儲罐內(nèi)LNG送至空溫式氣化器氣化,然后對氣化后 的天然氣進(jìn)行調(diào)壓（通常調(diào)至0. 4MPa）、計量、加臭后，送 入城市中壓輸配管網(wǎng)為用戶供氣。在夏季空溫式氣化器天然 氣由口溫度可達(dá)15C ,直接進(jìn)管網(wǎng)使用。在冬季或雨季，氣 化器氣化效率大大降低，尤其是在寒冷的北方，冬季時氣化 器由口天然氣的溫度（比環(huán)境溫度低約10C）遠(yuǎn)低于0c而成 為低溫天然

5、氣。為防止低溫天然氣直接進(jìn)入城市中壓管網(wǎng)導(dǎo) 致管道閥門等設(shè)施產(chǎn)生 低溫脆裂，也為防止低溫天然氣 密度 大而產(chǎn)生過大的供銷差，氣化后的天然氣需再經(jīng)水浴式天然氣加熱器將其溫度升到10C,然后再送入城市輸配管網(wǎng)。通常設(shè)置兩組以上空溫式氣化器組，相互切換使用。當(dāng) 一組使用時間過長，氣化器結(jié)霜嚴(yán)重，導(dǎo)致氣化器氣化效率 降低，由口溫度達(dá)不到要求時，人工 （或自動或定時）切換到 另一組使用，本組進(jìn)行自然化霜備用。在自增壓過程中隨著氣態(tài)天然氣的不斷流入，儲罐的壓力不斷升高，當(dāng)壓力升高到自動增壓調(diào)節(jié)閥的關(guān)閉壓力（比 設(shè)定的開啟壓力約高10%）時自動增壓閥關(guān)閉，增壓過程結(jié) 束。隨著氣化過程的持續(xù)進(jìn)行，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力

6、又低于增壓閥 設(shè)定的開啟壓力時，自動增壓閥打開，開始新一輪增壓。2 LNG氣化站工藝設(shè)計2. 1設(shè)計決定項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益據(jù)西方國家分析，不到建設(shè)工程全壽命費(fèi)用1%的設(shè)計費(fèi)對工程造價的影響度占 75%以上，設(shè)計質(zhì)量對整個建設(shè)工 程的效益至關(guān)重要。影響LNG氣化站造價的主要因素有 設(shè)備選型（根據(jù)供氣 規(guī)模、工藝流程等確定）、總圖設(shè)計（總平面布置、占地面積、 地形地貌、消防要求等）、自控方案（主要是儀表選型）。通常，工程直接費(fèi)約占項(xiàng)目總造價的70%,設(shè)備費(fèi)又占工程直接費(fèi)的48%50% ,設(shè)備費(fèi)中主要是LNG儲罐的費(fèi)用。3. 2氣化站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)至今我國尚無LNG的專用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在 LNG氣化站設(shè)計 時，常

7、采用的設(shè)計規(guī)范為：GB 50028-93城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范（2002年版）、GBJ 1687建筑設(shè)計防火規(guī)范 （2001 年版）、GB 50183- 2004石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范、 美國NFPZ59A液化天然氣生產(chǎn)、儲存和裝卸標(biāo)準(zhǔn)。其 中GB50183-2004石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范是由中 石油參照和套用美國 NFPA-59A標(biāo)準(zhǔn)起草的，許多內(nèi)容和數(shù)據(jù)來自NFPZ59A標(biāo)準(zhǔn)。由于NFP/A-59A標(biāo)準(zhǔn)消防要求高,導(dǎo)致工程造價高，目前難以在國內(nèi)實(shí)施。目前國內(nèi)LNG氣化站設(shè)計基本參照 GB 50028-93城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范（2002 年版）設(shè)計，實(shí)踐證明安全可行。2. 3 LNG儲罐的設(shè)計

8、儲罐是LNG氣化站的主要設(shè)備，占有較大的造價比例，應(yīng)高度重視儲罐設(shè)計。2.3.1 LNG儲罐結(jié)構(gòu)設(shè)計LNG儲罐按結(jié)構(gòu)形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬/預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐 3類。地上LNG儲罐又分為金屬子 母儲罐和金屬單罐 2種。金屬子母儲罐是由 3只以上子罐并 列組裝在一個大型母罐（即外罐）之中，子罐通常為立式圓筒 形，母罐為立式平底拱蓋圓筒形。子母罐多用于天然氣液化 工廠。城市LNG氣化站的儲罐通常采用立式雙層金屬單罐， 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于直立的暖瓶，內(nèi)罐支撐于外罐上，內(nèi)外罐之間是真空粉末絕熱層。儲罐容積有50吊和100nt多采用100川儲罐。對于100云立式儲罐，其內(nèi)罐內(nèi)徑為 3000m

9、m外罐內(nèi)徑 為3200mm罐體加支座總高度為 17100mm儲罐幾何容積為 105. 28nL2. 3. 2設(shè)計壓力與計算壓力的確定目前絕大部分100m3立式LNG儲罐的最高工作壓力為 0. 8MPa按照GB 150-1998鋼制壓力容器的規(guī)定，當(dāng) 儲罐的最高工作壓力為 0.8MPO3寸，可取設(shè)計壓力為 0.84MPa 儲罐的充裝系數(shù)為 0. 95,內(nèi)罐充裝LNG后的液柱凈壓力為 0. 062MPa內(nèi)外罐之間名fc對壓力為 5Pa,則內(nèi)罐的計算壓力 為 1. 01MPa外罐的主要作用是以吊桂式或支撐式固定內(nèi)罐與絕熱 材料，同時與內(nèi)罐形成高真空絕熱層。作用在外罐上的荷載 主要為內(nèi)罐和介質(zhì)的重力荷

10、載以及絕熱層的真空負(fù)壓。所以 外罐為外壓容器，設(shè)計壓力為 -0. 1MPa2. 3. 3 100m3LNGW罐的選材正常操作時LNG儲罐的工彳溫度為-162 . 3C ,第一次 投用前要用-196C的液氮對儲罐進(jìn)行 預(yù)冷，則儲罐的設(shè)計溫 度為-196C。內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受LNG的低溫，要求內(nèi)罐材料必須具有良好的低溫綜合機(jī)械性能，尤其要具有良好的低溫韌性，因此內(nèi)罐材料采用0Crl8Ni9 ,相當(dāng)于ASME俄國機(jī)械工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)的304o不銹鋼牌號" 304' ' （S30400）是美國不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM標(biāo)準(zhǔn)）中的牌號名稱，它是188型Cr-Ni奧

11、式體不銹鋼的典型牌號，由于其具有優(yōu)良的綜合性能，用途十分廣泛，其產(chǎn)銷量占到奧式體不銹鋼的80溢右,在我國新制定的不銹鋼牌號標(biāo)準(zhǔn)GB/T20878-2007中，與之對應(yīng)的牌號是 06Crl9Nil0（舊牌號為OCrl8Ni9 ）。304（06Crl9Nil0） 鋼的主要特性是：具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能 和較好的抗品間腐蝕性能。對氧 化性酸，如在濃度0 65%勺沸騰溫度以下的硝酸中，具有很強(qiáng)的 抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機(jī)酸和無機(jī)酸亦具有良好的耐腐蝕能力。具有優(yōu)良的冷熱加工和成型性能?？梢约庸どa(chǎn)板、管、絲、 帶、型各種產(chǎn)品，適用于制造冷徽、深沖、深拉伸成型的零件。低溫性能較好。在-180 C條

12、件下，強(qiáng)度、伸長率、斷面收縮 率都很好。由于沒有脆性轉(zhuǎn)變溫度，常在低溫下使用。具有良好的焊接性能?？刹捎猛ǔ５?焊接方法焊接，焊前焊 后均不需熱處理。304鋼也有性能上的不足之處：大截面尺寸鋼件焊接后對品 間腐蝕敏感；在含c1水中（包括濕態(tài)大氣）對應(yīng)力腐蝕非常敏 感；力學(xué)強(qiáng)度偏低，切削性能較差等。由于304鋼有性能上的不足，人們在生產(chǎn)和使用中想辦法揚(yáng) 長避短，盡量發(fā)揮發(fā)展它的優(yōu)良性能， 克服它的不足之處。于是, 通過研究開發(fā)，根據(jù)不同使用環(huán)境或條件的特定要求，對其化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整，發(fā)展出了滿足某些特性使用要求的304衍生牌號。表1列出了美國材料和試驗(yàn)協(xié)會不銹鋼牌號標(biāo)準(zhǔn)ASTMA95904中的牌

13、號304及其衍生牌號與日本 JIS、我國GB 國際ISO、歐洲EN等不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)牌號的對照。 表2表6 分別列出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中各牌號的化學(xué)成分。從表1看出，ASTMA95904中，304及其衍生牌號共有 10 個。日本JIS標(biāo)準(zhǔn)中亦為10個，但能與ASTMW號對應(yīng)的則是6 個，其他 4 個牌號(SUS304J1、SUS304J2 SUS304J3 SUS304Cu) 應(yīng)該是JIS自己開發(fā)的304衍生牌號。綜觀304及衍生牌號的化學(xué)成分，可以認(rèn)為，所謂衍生牌號 就是對304的化學(xué)成分進(jìn)行了某些調(diào)整，而產(chǎn)生了變異的304牌 號。例如：碳含量：降低或提高碳含量。304L為超低碳的304鋼。降 低碳

14、含量可以改善耐蝕性能， 特別是304鋼對焊后的品間腐蝕敏 感性，在滿足力學(xué)強(qiáng)度要求的條件下，可用于制造大截面尺寸的焊接件。304H,將碳含量提高到0.10%,增加304鋼的強(qiáng)度，并 使奧氏體更加穩(wěn)定，比304鋼更適于在低溫環(huán)境和無磁部件方面 使用。氮含量：力口入氮元素。304N(SUS304N1) XM-21(SUS304N2) 304LN等都是。由于氮的 固溶強(qiáng)化作用，提高了 304和304L鋼 的強(qiáng)度，且不顯著降低鋼的 塑性和韌性，同時鋼的耐品間腐蝕性、 耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性都有進(jìn)一步改善。銅含量：加入一定含量的銅。銅使 奧氏體更加穩(wěn)定。一方面 可以提高鋼的不銹性和耐蝕性，特別是對還原性介質(zhì)

15、（如硫酸）的耐蝕性更好；另方面則降低鋼的強(qiáng)度和冷加工硬化傾向，改善鋼的塑性。如 S30430（06Crl8Nil9Cu3、SUSXM7） SUS304J3（06Crl8Nil9Cu2）等，這些鋼與 304比，在較小變形力 的作用下，可獲得更大的冷變形，更適于冷徽、冷擠壓作緊固件 用或深沖、拉伸等用途。這里要特別提出的是，日本 JIS標(biāo)準(zhǔn)中，304鋼的衍生牌號 有5個含銅，其中有3個牌號即SUS304Cu SUS304J1 SUS304J2 僅用于生產(chǎn)板帶產(chǎn)品，而SUS304J1和SUS304J2兩個牌號的化學(xué) 成分，則在304的基礎(chǔ)上作了較大調(diào)整（見表3）,銘、集含量都 有所降低，Cr 為 1

16、5.00%18.00%, Ni 為 6.00% 9.00%,還將 Mn提高到3.00%或5.00%, Cu含量為1.00% 3.00%。這兩個牌 號有用鎰或銅代銀的意思。這兩種鋼的板帶可能是適用于作一般 耐蝕條件下用的通過冷加工（如深沖、深拉伸變形）成型的部件或 制品。根據(jù)內(nèi)罐的計算壓力和所選材料，內(nèi)罐的計算厚度和設(shè) 計厚度分別為11. 1mmf口 12. 0mm作為常溫外壓容器，外 罐材料選用低合金容器鋼 16MnR具設(shè)計厚度為10. 0mm2. 3. 4接管設(shè)計開設(shè)在儲罐內(nèi)罐上的 接管口有：上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、 由液口、氣相口、測滿口、上液位計口、下液位計口、工藝 人孔8個接管口。內(nèi)罐上的

17、接管材質(zhì)都為0Cr18Ni9。為便于定期測量真空度和抽真空，在外罐下封頭上開設(shè) 有抽真空口（抽完真空后該管口被封閉）。為防止真空失效和 內(nèi)罐介質(zhì)漏入外罐，在外罐上封頭設(shè)置防爆裝置。2. 3. 5液位測量裝置設(shè)計為防止儲罐內(nèi)LNG充裝過量或運(yùn)行中罐內(nèi)LNG太少危及 儲罐和工藝系統(tǒng)安全，在儲罐上分別設(shè)置測滿口與差壓式液位計兩套獨(dú)立液位測量裝置，其靈敏度與可靠性對LNG儲罐的安全至關(guān)重要。在向儲罐充裝LNG時，通過差壓式液位計所顯示的靜壓力讀數(shù)，可從靜壓力與充裝質(zhì)量對照表上直觀 方便地讀生罐內(nèi)LNG的液面高度、體積和質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到充裝 上限時，LNG液體會從測滿口溢由，提醒操作人員手動切斷進(jìn)料。儲罐自

18、控系統(tǒng)還設(shè)有高限報警 （充裝量為罐容的 85%）、緊急切斷（充裝量為罐容的95%）、低限報警（剩余 LNG量為罐容的10%）。2. 3. 6絕熱層設(shè)計LNG儲罐的絕熱層有以下 3種形式：高真空多層纏繞式絕熱層。多用于LNG槽車和罐式集裝箱車。正壓堆積絕熱層。這種絕熱方式是將絕熱材料堆積在 內(nèi)外罐之間的夾層中，夾層通 氮?dú)猓ǔ＝^熱層較厚。廣泛 應(yīng)用于大中型LNG儲罐和儲槽，例如立式金屬LNG子母儲罐。真空粉末絕熱層。常用的單罐公稱容積為 100川和50n3 的圓筒形雙金屬LNG儲罐通常采用這種絕熱方式。在LNG儲罐內(nèi)外罐之間的夾層中填充 粉末（珠光砂），然后將該夾層抽 成高真空。通常用蒸發(fā)率來

19、衡量儲罐的絕熱性能。目前國產(chǎn) LNG儲罐的日靜態(tài)蒸發(fā)率體積分?jǐn)?shù) <0. 3%。2. 3. 7 LNG儲罐總?cè)萘績蘅側(cè)萘客ǔ０?儲存3d高峰月平均日用氣量 確定。 同時還應(yīng)考慮氣源點(diǎn)的個數(shù)、氣源廠檢修時間、氣源運(yùn)輸周 期、用戶用氣波動情況等因素。對氣源的要求是不少于2個供氣點(diǎn)。若只有1個供氣點(diǎn)，則儲罐總?cè)萘窟€要考慮氣源廠 檢修時能保證正常供氣。2. 4 BOG緩沖罐對于調(diào)峰型LNG氣化站，為了回收非調(diào)峰期 接卸槽車的 余氣和儲罐中的BOG（Boil Off Gas ,蒸發(fā)氣體），或?qū)τ谔?然氣混氣站為了均勻混氣，常在BOG1 熱器的由口增設(shè)BOG緩沖罐，其容量按回收槽車余氣量設(shè)置。2.

20、5氣化器、加熱器選型設(shè)計2. 5. 1儲罐增壓氣化器按100m3的LNGf罐裝滿90*的LNG后，在30min內(nèi)將 10川氣相空間的壓力由卸車狀態(tài)的 0. 4MPa升壓至工作狀態(tài) 的0. 6MPa進(jìn)行計算。據(jù)計算結(jié)果，每臺儲罐選用1臺氣化量為200m/h的空溫式氣化器為儲罐增壓，LNG進(jìn)增壓氣化器的溫度為-162 . 3C,氣態(tài)天然氣由增壓氣化器的溫度為 -145C。設(shè)計多采用1臺LNG儲罐帶1臺增壓氣化器。也可多臺 儲罐共用1臺或1組氣化器增壓，通過閥門切換，可簡化流 程，減少設(shè)備，降低造價。2. 5. 2卸車增壓氣化器由于LNG集裝箱罐車上不配備增壓裝置，因此站內(nèi)設(shè)置 氣化量為300m7h

21、的卸車增壓氣化器，將罐車壓力增至 0. 6MPa LNG進(jìn)氣化器溫度為-162 . 3C,氣態(tài)天然氣由氣 化器溫度為-145Co2. 5. 3 BOG加熱器由于站內(nèi)BOGt生量最大的是回收槽車卸車后的氣相天 然氣，故BOGS溫式加熱器的設(shè)計能力按此進(jìn)行計算，回收 槽車卸車后的氣相天然氣的時間按30min計。以1臺40君的槽車壓力從0. 6MPa降至0. 3MPa為例，計算由所需 BOGS 溫式氣化器的能力為 240m/h o 一般根據(jù)氣化站可同時接卸槽車的數(shù)量選用 BOGS溫式加熱器。通常 BOG1口熱器的加熱 能力為5001000m小。在冬季使用水浴式天然氣加熱器時， 將BOG用作熱水鍋爐的

22、燃料，其余季節(jié)送入城市輸配管網(wǎng)。2. 5. 4空溫式氣化器空溫式氣化器是LNG氣化站向城市供氣的主要?dú)饣O(shè) 施。氣化器的氣化能力按高峰小時用氣量確定，并留有一定 的余量，通常按高峰小時用氣量的1. 31. 5倍確定。單臺氣化器的氣化能力按 2000m3/h計算，24臺為一組，設(shè) 計上配置23組，相互切換使用。2. 5. 5水浴式天然氣加熱器當(dāng)環(huán)境溫度較低，空溫式氣化器由口氣態(tài)天然氣溫度低 于5c時，在空溫式氣化器后串聯(lián)水浴式天然氣加熱器，對 氣化后的天然氣進(jìn)行加熱。加熱器的加熱能力按高峰小時用 氣量的1. 31. 5倍確定。2. 5. 6安全放散氣體（EAG）加熱器LNG是以甲烷為主的液態(tài)混合

23、物，常壓下的沸點(diǎn)溫度為-161 . 5C,常壓下儲存溫度為-162 . 3C,密度約430 kg/m3 當(dāng)LNG氣化為氣態(tài)天然氣時，其臨界浮力溫度為-107C。當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度高于-107C時，氣態(tài)天然氣比空氣輕，將從 泄漏處上升飄走。 當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度低于-107C時，氣態(tài)天 然氣比空氣重，低溫氣態(tài)天然氣會向下積聚，與空氣形成可 燃性爆炸物。為了防止安全閥放空的低溫氣態(tài)天然氣向下積 聚形成爆炸性混合物，設(shè)置1臺空溫式安全放散氣體加熱器， 放散氣體先通過該加熱器加熱，使其密度小于空氣，然后再 引入高空放散。EAG空溫式加熱器設(shè)備能力按 100川儲罐的最大安全放 散量進(jìn)行計算。經(jīng)計算，100吊儲

24、罐的安全放散量為 500m/h , 設(shè)計中選擇氣化量為 500m/h的空溫式加熱器1臺。進(jìn)加熱 器氣體溫度取-145 C,由加熱器氣體溫度取 -15C。對于南方不設(shè)EAG加熱裝置的LNG氣化站，為了防止安 全閥起跳后放生的低溫 LNG氣液混合物冷灼傷操作人員，應(yīng) 將單個安全閥放散管和儲罐放散管接入集中放散總管放散。2. 6調(diào)壓、計量與加臭裝置根據(jù)LNG氣化站的規(guī)模選擇調(diào)壓裝置。通常設(shè)置2路調(diào)壓裝置，調(diào)壓器選用帶指揮器、超壓切斷的自力式調(diào)壓器。計量采用渦輪流量計。加臭劑采用四氫曝吩，加臭以隔膜式計量泵為動力，根據(jù)流量信號將加臭劑注入燃?xì)夤艿?中。2. 7閥門與管材管件選型設(shè)計2. 7. 1閥門選

25、型設(shè)計工藝系統(tǒng)閥門應(yīng)滿足輸送 LNG的壓力和流量要求，同時必須具備耐-196C的低溫性能。常用的 LNG閥門主要有增壓調(diào)節(jié)閥、減壓調(diào)節(jié)閥、緊急切斷閥、低溫截止閥、安全閥、 止回閥等。閥門材料為0Cr18Ni9。2. 7. 2管材、管件、法蘭選型設(shè)計介質(zhì)溫度w -20C的管道采用輸送流體用不銹鋼無縫 鋼管(GB/T 149762002),材質(zhì)為0Cr18Ni9。管件均采用材 質(zhì)為0crl8Ni9 的無縫沖壓管件(GB/T 12459 90)。法蘭采 用凹凸面長頸對焊鋼制管法蘭 (HG 20592 97),其材質(zhì)為 0Cr18Ni9。法蘭密封墊片采用 金屬纏繞式墊片，材質(zhì)為 0crl8Ni9 o緊

26、固件采用專用 雙頭螺柱、螺母，材質(zhì)為 0Crl8Ni9 。介質(zhì)溫度-20C的工藝管道，當(dāng)公稱直徑w 200 mnfl寸, 采用輸送流體用無縫鋼管(GB/T8163 1999),材質(zhì)為20號 鋼；當(dāng)公稱徑200mm寸采用焊接鋼管(GB/T 3041 2001), 材質(zhì)為Q235R管件均采用材質(zhì)為 20號鋼的無縫沖壓管件 (GB/T 12459 90)。法蘭采用凸面帶頸對焊鋼制管法蘭(HG20592-97),材質(zhì)為20號鋼。法蘭密封墊片采用柔性石墨 復(fù)合墊片(HG 2062997)。LNG工藝管道安裝除必要的 法蘭連接外，均采用焊接連 接。低溫工藝管道用聚氨酯絕熱管托和復(fù)合聚乙烯絕熱管殼 進(jìn)行絕熱

27、。碳素鋼工藝管道作防腐處理。2. 7. 3冷收縮問題LNG管道通常采用奧氏體不銹鋼管，材質(zhì)為0crl8Ni9 ,雖然其具有優(yōu)異的低溫機(jī)械性能，但冷收縮率高達(dá)0. 003站區(qū)LNG管道在常溫下安裝，在低溫下運(yùn)行，前后溫差高達(dá) 180C,存在著較大的冷收縮量和溫差應(yīng)力，通常采用“門形”補(bǔ)償裝置補(bǔ)償工藝管道的冷收縮。2. 8工藝控制點(diǎn)的設(shè)置LNG氣化站的工藝控制系統(tǒng)包括站內(nèi)工藝裝置的運(yùn)行參 數(shù)采集和自動控制、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)鎖控制和越限報警?？刂?點(diǎn)的設(shè)置包括以下內(nèi)容：卸車進(jìn)液總管壓力；空溫式氣化器由氣管壓力與溫度；水浴式天然氣加熱器由氣管壓力與溫度；LNG儲罐的液位、壓力與報警聯(lián)鎖；BOG1 口熱器壓

28、力；調(diào)壓器后壓力；由站流量；加臭機(jī)（自帶儀表控制）。2. 9消防設(shè)計LNG氣化站的消防設(shè)計根據(jù) CB 50028-93城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè) 計規(guī)范（2002年版）LPG部分進(jìn)行。在LNG儲罐周圍設(shè)置圍堰區(qū)，以保證將儲罐發(fā)生事故時對周圍設(shè)施造成的危害降低 到最小程度。在LNG儲罐上設(shè)置噴淋系統(tǒng)， 噴淋強(qiáng)度為0.15 L/（s -rn2）,噴淋用水量按著火儲罐的全表面積計算， 距著火 儲罐直徑1. 5倍范圍內(nèi)的相鄰儲罐按其表面積的 50%計算。 水槍用水量按 GBJ1687建筑設(shè)計防火規(guī)范（2001年版） 和GB 50028-93城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范（2002年版）選取。3運(yùn)行管理3. 1運(yùn)行基本要求LNG氣化

29、站運(yùn)行的 基本要求 是：防止LNGffl氣態(tài)天然 氣泄漏從而與空氣形成爆炸性混合物。 消除引發(fā)燃燒、爆 炸的基本條件，按規(guī)范要求對 LNG工藝系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行消防 保護(hù)。防止LNG設(shè)備超壓和超壓排放。防止LNG的低溫 特性和巨大的溫差對工藝系統(tǒng)的危害及對操作人員的冷灼傷。4. 2工藝系統(tǒng)預(yù)冷在LNG氣化站竣工后正式投運(yùn)前，應(yīng)使用液氮對低溫系統(tǒng)中的設(shè)備和工藝管道進(jìn)行 干燥、預(yù)冷、惰化和鈍化。預(yù)冷 時利用液氮槽車閥門的開啟度來控制管道或設(shè)備的冷卻速 率w1C/min。管道或設(shè)備溫度每降低20C,停止預(yù)冷，檢查系統(tǒng)氣密性和管道與設(shè)備的位移。預(yù)冷結(jié)束后用LNG儲罐內(nèi)殘留的液氮?dú)饣蟠祾摺?置換常溫設(shè)備及

30、管道，最后用LNG 將儲罐中的液氮置換由來，就可正式充裝LNG進(jìn)行供氣。3. 3運(yùn)行管理與安全保護(hù)3.3.1 LNG儲罐的壓力控制正常運(yùn)行中，必須將 LNG儲罐的操作壓力控制在允許的 范圍內(nèi)。華南地區(qū) LNG儲罐的正常工作壓力范圍為 0. 3 0. 7MPa罐內(nèi)壓力低于設(shè)定值時，可利用自增壓氣化器和 自增壓閥對儲罐進(jìn)行增壓。增壓下限由自增壓閥開啟壓力確 定，增壓上限由自增壓閥的自動關(guān)閉壓力確定，其值通常比 設(shè)定的自增壓閥開啟壓力約高15%。例如：當(dāng)LNG用作城市燃?xì)庵鳉庠磿r，若自增壓閥的開啟壓力設(shè)定為0. 6MPa,自增壓閥的關(guān)閉壓力約為 0.69 MPa儲罐的增壓值為 0. 09MPa儲罐的

31、最高工作壓力由設(shè)置在儲罐低溫氣相管道上的 自動減壓調(diào)節(jié)閥的定壓值（前壓）限定。當(dāng)儲罐最高工作壓力 達(dá)到減壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定開啟值時，減壓閥自動開啟卸壓，以保 護(hù)儲罐安全。為保證增壓閥和減壓閥工作時互不干擾，增壓 閥的關(guān)閉壓力與減壓閥的開啟壓力不能重疊，應(yīng)保證0. 05MPa以上的壓力差?？紤]兩閥的制造精度，合適的壓力 差應(yīng)在設(shè)備調(diào)試中確定。3. 3. 2 LNG儲罐的超壓保護(hù)LNG在儲存過程中會由于儲罐的“ 環(huán)境漏熱”而緩慢蒸 發(fā)（日靜態(tài)蒸發(fā)率體積分?jǐn)?shù) <0. 3%）,導(dǎo)致儲罐的壓力逐步 升高，最終危及儲罐安全。為保證儲罐安全運(yùn)行，設(shè)計上采 用儲罐減壓調(diào)節(jié)閥、壓力報警手動放散、安全閥起跳三級安

32、全保護(hù)措施來進(jìn)行儲罐的超壓保護(hù)O其保護(hù)順序?yàn)椋寒?dāng)儲罐壓力上升到減壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定開啟 值時，減壓調(diào)節(jié)閥自動打開泄放氣態(tài)天然氣；當(dāng)減壓調(diào)節(jié)閥 失靈，罐內(nèi)壓力繼續(xù)上升，達(dá)到壓力報警值時，壓力報警， 手動放散卸壓；當(dāng)減壓調(diào)節(jié)閥失靈且手動放散未開啟時，安 全閥起跳卸壓，保證 LNG儲罐的運(yùn)行安全。對于最大工作壓 力為0. 80MPa的LNGf罐，設(shè)計壓力為 0. 84MPa減壓調(diào) 節(jié)閥的設(shè)定開啟壓力為 0. 76MPa儲罐報警壓力為0. 78MPa 安全閥開啟壓力為 0. 80MPa安全閥排放壓力為 0. 88MPa 3. 3. 3 LNG的翻滾與預(yù)防LNG在儲存過程中可能由現(xiàn)分層而引起翻滾，致使 LNG

33、 大量蒸發(fā)導(dǎo)致儲罐壓力迅速升高而超過設(shè)計壓力 7,如果不 能及時放散卸壓，將嚴(yán)重危及儲罐的安全。大量研究證明，由于以下原因引起LNG由現(xiàn)分層而導(dǎo)致翻滾：儲罐中先后充注的 LNG產(chǎn)地不同、組分不同而導(dǎo)致密 度不同。先后充注的LNG溫度不同而導(dǎo)致密度不同。先充注的LNG由于輕組分甲烷的蒸發(fā)與后充注的LNG密度不同。要防止LNG產(chǎn)生翻滾引發(fā)事故，必須防止儲罐內(nèi)的LNG由現(xiàn)分層，常采用如下措施。將不同氣源的LNG分開儲存，避免因密度差引起LNG分層。為防止先后注入儲罐中的LNG產(chǎn)生密度差，采取以下充注方法：a.槽車中的LNG與儲罐中的LNG密度相近時從儲罐的下進(jìn)液口充注；b.槽車中的輕質(zhì)LNG充注到重

34、質(zhì)LNG儲罐中時從儲罐 的下進(jìn)液口充注；c.槽車中的重質(zhì)LNG充注到輕質(zhì)LNG儲罐中時，從儲 罐的上進(jìn)液口充注。儲罐中的進(jìn)液管使用混合噴嘴和多孔管，可使新充注 的LNG與原有LNG充分混合，從而避免分層。對長期儲存的LNG采取定期倒罐的方式防止其因靜 止而分層。3. 3. 4運(yùn)行監(jiān)控與安全保護(hù)LNG儲罐高、低液位緊急切斷。在每臺LNG儲罐的進(jìn)液管和由液管上均裝設(shè)氣動緊急切斷閥，在緊急情況下，可 在卸車臺、儲罐區(qū)、控制室緊急切斷進(jìn)由液管路。在進(jìn)液管 緊急切斷閥的進(jìn)由口管路和由液管緊急切斷閥的由口管路 上分別安裝管道安全閥，用于緊急切斷閥關(guān)閉后管道泄壓。氣化器后溫度超限報警，聯(lián)鎖關(guān)斷氣化器進(jìn)液管。

35、重 點(diǎn)是對氣化器由口氣體溫度進(jìn)行檢測、報警和聯(lián)鎖。正常操作時，當(dāng)達(dá)到額定負(fù)荷時氣化器的氣體由溫度比環(huán)境溫度低10C。當(dāng)氣化器結(jié)霜過多或發(fā)生故障時，通過溫度檢測超限報警、聯(lián)鎖關(guān)斷氣化器進(jìn)液管實(shí)現(xiàn)對氣化器的控制。在LNG工藝裝置區(qū)設(shè)天然氣泄漏濃度探測器。當(dāng)其濃 度超越報警限值時發(fā)生聲、光報警信號，并可在控制室迅速 關(guān)閉進(jìn)、由口電動閥。選擇超壓切斷式調(diào)壓器。調(diào)壓器由口壓力超壓時，自 動切換。調(diào)壓器后設(shè)安全放散閥，超壓后安全放散。天然氣由站管路均設(shè)電動閥，可在控制室迅速切斷。由站閥后壓力高由設(shè)定報警壓力時聲光報警。緊急情況時，可遠(yuǎn)程關(guān)閉由站電動閥。4結(jié)語操作中應(yīng)優(yōu)先采用增壓調(diào)節(jié)閥的自動開關(guān)功能實(shí)現(xiàn) 儲

36、罐的自動增壓。若自增壓閥關(guān)閉不嚴(yán)，增壓結(jié)束時必須將 增壓氣化器進(jìn)液管根閥關(guān)閉。LNG儲罐的工作壓力、設(shè)計壓力、計算壓力分別有不 同的定義和特定用途，不能將計算壓力誤作為設(shè)計壓力，以 免錯設(shè)儲罐安全閥開啟壓力。采用儲罐減壓調(diào)節(jié)閥、壓力報警手動放散、安全閥起 跳三級安全措施保護(hù)儲罐時，具壓力設(shè)定由低到高依次為： 減壓調(diào)節(jié)閥定壓值、壓力報警定壓值、安全閥定壓值。在滿足LNG儲罐整體運(yùn)輸與吊裝要求的前提下，提高單罐公稱容積、減少儲罐數(shù)量、簡化工藝管路和減少低溫儀表與閥門數(shù)量，是合理降低LNG氣化站造價的有效措施。為促進(jìn)LNG的安全利用，應(yīng)盡快頒布先進(jìn)適用、符合 國情的LNG設(shè)計規(guī)范。液化天然氣是氣田開

37、采由來的天然氣，經(jīng)過脫水、脫酸性氣體和重?zé)?，然后壓縮、膨脹、液化而成。LNG接收站的 主要功能是接收、儲存和將LNG再氣化，并通過管網(wǎng)向電廠和城市用戶供氣，也可通過槽車向用戶直接供應(yīng)LNG目前主要有3種類型LNG接收終端：一是氣源型接 收終端，由于遠(yuǎn)離用戶需要長距離管道輸送，外送輸氣管道 壓力一般為5.09.0MPa；二是調(diào)峰型接收終端，為事故應(yīng) 急及調(diào)峰，LNG儲罐規(guī)模小且靠近用戶，外送輸氣管道壓力 一般為2.03.0MPa；三是衛(wèi)星型接收終端，主要針對小范 圍區(qū)域用戶供氣，外送輸氣管道壓力接近城市中壓或次高壓 配氣管網(wǎng)壓力，一般為 0.10.8MPa。LNG項(xiàng)目通常由LNG碼頭、LNG接

38、收站、輸氣管線、LNG電廠和城市用戶組成1再冷凝工藝和直接壓縮工藝對比1.1 .流程對比根據(jù)對儲罐冷損產(chǎn)生 BOG（蒸發(fā)氣體）處理方式的不同， LNG接收終端外輸工藝分為直接壓縮工藝和再冷凝工藝。兩 種工藝并無本質(zhì)上的區(qū)別。直接壓縮工藝，是指 LNG儲罐內(nèi)BOGS過壓縮機(jī)直 接加壓到管網(wǎng)所需壓力后，進(jìn)入外輸管網(wǎng)輸送，儲罐內(nèi) LNG 通過罐內(nèi)泵加壓后送入氣化器氣化進(jìn)入外輸管網(wǎng)輸送，不需 要設(shè)置再冷凝器，第二級外輸泵的設(shè)置視外輸管網(wǎng)壓力高低 而定。直接壓縮工藝設(shè)備少，流程簡單。再冷凝工藝是指罐內(nèi) BOG®過壓縮機(jī)加壓1MPa左右,與罐內(nèi)低壓泵輸送相同壓力的部分過冷LNG液體，兩者按照一定

39、比例在再冷凝器中直接換熱，利用加壓后過冷的LNG自身“顯冷”特性將大部分 BO佻凝，與另一部分罐內(nèi)泵加壓 LNG合后經(jīng)第二級外輸泵加壓，進(jìn)入氣化器氣化后送入高 壓外輸管道。再冷凝工藝流程較復(fù)雜，且需要不斷氣化LNG對外輸氣。返回氣體回氣臂k產(chǎn)匍|?%0G再冷短器- LNG I H_ LNG r, I-LNG 1卸斷臂川示JG情櫓| 露向靠卜工業(yè)、民用情氣及支電 一|三.玄卜1W緘 卜1.2 能耗分析再冷凝工藝節(jié)能的效果與 3個因素有關(guān)：一是BOGE縮 機(jī)和罐內(nèi)泵由口流體壓力，即再冷凝器的操作壓力越低，LNG第二級泵進(jìn)口壓力小，節(jié)能效果越明顯。但降低操作壓力受 LNG過冷程度限制，過冷程度太小將

40、會影響操作。一般工程 上的再冷凝器操作壓力取 0.61.0MPa；二是根據(jù)廣義泊努 利方程，輸送單位質(zhì)量流體時泵比壓縮機(jī)的功耗低。隨著外 送輸氣管道的氣量增大，節(jié)能效果更為明顯；三是外送輸氣 管道的壓力越高，即進(jìn)生口壓差越大，節(jié)能效果越明顯。再冷凝工藝適合大型氣源型接收終端。這是因?yàn)锽OG和外送輸氣管道的氣量大，輸氣管道壓力高，罐內(nèi)泵始終運(yùn) 行對外供氣，確保了 BOG再冷凝的冷源，因此節(jié)能效果明顯。 直接壓縮工藝適合調(diào)峰型接收終端，原因在于調(diào)峰型終端無法確保為再冷凝器提供持續(xù)的冷源，外送輸氣管道的壓力低，導(dǎo)致再冷凝節(jié)能效果不顯著，由于省去了再冷凝器等設(shè) 備，投資相對較低。而衛(wèi)星型接收終端相對于

41、調(diào)峰型接收終 端規(guī)模更小、壓力更低，因此采用直接壓縮工藝更為適合。2主要設(shè)備選型2.1 LNG儲罐LNG儲罐均為雙層金屬罐，與LNG接觸的內(nèi)層為含9%Ni低溫鋼，外層為碳鋼，中間絕熱層為膨脹珍珠巖，罐底絕 熱層為泡沫玻璃。2.1.1 罐容的確定接收站的儲存LNG的能力，最小罐容的計算公式：Vs=(Vt+n x Qa-t x q+r x QcX T)式中Vs LNG罐最小需求容積， m3;Vt LNG船的最大容積，m3;n LNG船的延誤時間，d;Qa 高峰月平均日送氣量 ，m3/d;tLNG卸料時間,d;q最小送生氣量,m3/d;r LNG航行期間市場變化系數(shù)；T LNG船航行時間,d;Qc

42、高峰月平均城市燃?xì)馊账蜌饬?m3/d o以上計算生的Vs罐容只是初步的2.1.2 LNG儲罐選型單在常（混凝土外熨）金容K（潰鬣土頂旗式也上窿居式比下窿安龕性r中中高中甚占地p多中少少r_少技水可靠性r麴:高中中結(jié)構(gòu)完整性*中中中松茨（耀及 抱關(guān)咬怎）8。*85Y獻(xiàn)配怎回氣100M需配塞回氣 風(fēng)機(jī)100K不配名回氣 風(fēng)機(jī)95U需配怎回氣 風(fēng)機(jī)150M1$0¥ 需配冬回氣 風(fēng)機(jī)物作嘖用中1中 1低低依施工閹蝸2832 月30然月32第月3034 月4252 月施H難易程度;低中r中高觀感及傳答度;低中商中高單位：百萬美兀單容罐雙容讖全容雅投資費(fèi)用（CAPEX ）LNG罐（4臺）8 0548 5%95%100%100 X土地費(fèi)200%250%100 %100 X場地平整150%200%100 %100_%道路圍墻110% 120%100 %100 %管線管廊100%180%100 %100 %BOG壓縮及回氣系統(tǒng)250%300