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1、液化天然气(LNG)气化站工艺设计介绍1. 前言 与 CNG 相比，LNG 是最佳的启动、培育和抢占市场的先期资源。LNG 槽车运输方便，成本低廉；不受上游设施建设进度的制约；LNG 供应系统安装方便、施工：期短，并能随着供气规模的逐步扩大而扩大，先期投资也较低。最后，当管道天然气到来时，LNG 站可作为调峰和备用气源继续使用。2气化站工艺介绍由 LNG 槽车或集装箱车运送来的液化天然气，在卸车台通过槽车自带的自增压系统(对于槽车运输方式)或通过卸车台的增压器(对于集装箱年运输方式)增压后送入 LNG 储罐储存，储罐内的 LNG 通过储罐区的自增压器增压到 0506Mpa 后，进入空温式气化器
2、。在空温式气化器中，LNG 经过与空气换热发生相变，出口天然气温度高于环境温度10以上，再通过缓冲罐缓冲之后进入掺混装置，与压缩空气进行等压掺混，掺混后的天然气压力在 04MPa 左右，分为两路，一路调压、计量后送入市区老管网，以中一低压两级管网供气，出站压力为01MPa：另一路计量后直接以 04MPa 压力送入新建城市外环，以中压单级供气。进入管网前的天然气进行加臭，加臭剂采用四氢噻吩。冬季空浴式气化器出口气体温度达不到 5时，使用水浴式 NG 加热器加热，使其出口天然气温度达到 51O。3. 主要设备选型3. 1 LNG 储罐311 储罐选型LNG 储罐按围护结构的隔热方式分类，大致有以下
3、 3 种： a)真中粉末隔热隔热方式为夹层抽真空，填充粉末(珠光砂)，常见于小型 LNG 储罐。真空粉末绝热储罐由于其生产技术与液氧、液氮等储罐基本一样，因而目前国内生产厂家的制造技术也很成熟，由于其运行维护相对方便、灵活，目前使用较多。国内 LNG 气化站常用的大多为 50m3 和100m3 圆筒型双金属真空粉末 LNG 储罐。目前最大可做到 200m3，但由于体积较大，运输比较困难，一般较少采用。真空粉末隔热储罐也有制成球形的，但球型罐使用范围通常为为 2001500m3，且球形储罐现场安装难度大。b)正压堆积隔热采用绝热材料，夹层通氮气，绝热层通常较厚，广泛应用于大中型LNG 储罐和储槽
4、。通常为立式 LNG 子母式储罐。c)高真空多层隔热。采用高真空多层缠绕绝热，多用于槽车。国内 LNG 气化站常用的圆筒形双金属真空粉末 LNG 储罐。考虑到立式罐节省占地，且立式罐 LNG 静压头大，对自增压器工作有利，因此采用立式双金属真空粉末 LNG 储罐。312 储罐台数储罐台数的选择应综合考虑气源点的个数、气源检修时间、运输周期、用户用气波动情况等困素，本工程 LNG 来源有可能采用河南中原油田或新疆广汇两个气源，运输周期最远的可达 5 天，本工程储存天数定为计算月平均日的 5 天。经计算，一期选用 100m3 立式储罐 4台，二期增加 4 台。其主要工艺参数如下：工作压力：06MP
5、a，设计压力：077MPa， 工作温度：-162，设计温度：-196，单台水容积：105m3，内罐直径 3000mm，内罐材质：OCrl8Ni9，外罐直径 3500mm，外罐材质：16MnR，夹层填充珠光砂并抽真空。32空温式气化器321 气化能力气化器的气化能力根据高峰小时用气量确定，并留有一定富裕量。设计上配置两组，互相切换使用。本项目一期工程高峰小时流量3880m3h，二期工程高峰小时流量 8893m3h。据此，一期选用 6 台2000m3h 空温式气化器，分为 2 组，每组 3 台，互相切换：二期增加4 台，每组 5 台，互相切换。322 主要工艺参数工作压力：0. 6MPa，设计压力
6、：10MPa，工作温度：-162，设计温度：-196，立式，主体材质：铝翅片管(LF21)，气化能力：2000m3h，出口温度：低于环境温度 10。33 水浴式 NG 加热器当环境温度较低，空温式气化器出口 NG 温度低于 5时，在空温式气化器后串联水浴式 NG 加热器，对气化后的天然气进行加热。331 加热能力加热器的加热能力同样根据高峰小时用气量确定，一期设置 1 台5000m3h 水浴式 NG 加热器，二期增加 1 台。33. 2 主要工艺参数工作压力：06MPa，设计硬度力：08MPa,进气温度；-30，出气温度：510，加热能力；5000m3h，加热用热水由站内自建的锅炉房供应。34
7、 BOG 加热器LNG 储罐日蒸发率大约为 015，这部分蒸发了的气体(简称 BOG)如果不及时排出，将造成储罐压力升高，为此设置了降压调节阀，可根据压力自动排出 BOG。储罐蒸发的 BOG 和槽车卸车的 BOG，通过 1 台BOG 加热器加热后进入 BOG 储罐储存，在冬季使用水浴式 NG 加热器时，BOG 可作为热水锅炉的燃料，夏季可进入管网。3. 5 EAG 加热器低温系统安全阀放空的全部是低温气体，在大约-107以下时，天然气的重度大于常温下的空气，排放不易扩散，会向下积聚。因此设置一台空温式放散气体加热器，放散气体先通过该加热器，经过与空气换热后的天然气比重会小于空气，高点放散后将容
8、易扩散，从而不易形成爆炸性混合物。36 空压站设备为保证天然气与空气进行高压比例式掺混，选用 14.16m3min 风冷式螺杆空气压缩机 3 台，2 开 1 备，以及相应的无热再生空气干燥器、压缩空气除油器、除尘器以及橇装式静态混合器等设备。4安全设计41 危害分析液化天然气是天然气储存和输送的一种有效的方法，在实际应用中，用户使用的是气化后的天然气，因此，在考虑 LNG 设备或工程的安全问题时，不仅要考虑天然气所具有的易燃易爆的危险性，还要考虑液态的低温特性和由此引发的安全问题。 液化天然气的主要成分是甲烷，属易燃易爆气体，能与空气混合形成爆炸性混合物，其爆炸下限较低(约为 43)，少量泄漏
9、一旦遇到明火就易引起爆炸：同时液态天然气又有低温的特性，如果发生 LNG溢出或泄漏，在-107以下时，气体密度比空气大，容易向下积聚，溢出的 LNG 蒸发速度非常快，并会迅速冷却周围空气中的水蒸汽，形成大量的白色蒸汽云，并四处扩散，如果遇到火源将引起火灾，造成严重后果，低温还会导致灼伤、冻伤、体温降低等；另外，LNG 系统在常温下安装，在低温条件下运行，前后温差很大(180C 0)：因此，在设计中都必须采取必要的措施。42 安全考虑对于液化天然气的生产、储运和气化供气的各个环节，主要考虑的安全问题就是如何防止天然气泄漏，与空气形成可燃的混合气体，消除引发爆炸、燃烧的基本条件以及 LNG 设备的
10、防火及消防要求；防止LNG 设备超压，引起超压排放；由于 LNG 的低温特性，对材料和设备制作方面的相关要求：LNG 系统安装与运行温差大带来的相关要求：及进行 LNG 操作时，操作人员的防护等。421 有关规范针对液化天然气的专门规范参考城镇燃气设计规范和液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准4. 22 设计措施 a)紧急关闭系统(ESD) 每台 LNG 储罐的底部进液管和出液管均装设了气动紧急切断阀，在紧急情况下，可在卸车台、储罐区或控制室就近切断。紧急切断系统可控制 LNG 的连续释放产生的危害。b)可燃气体检测仪在卸车台、储罐区及气化区等天然气有可能发生泄漏的地方，均设置了可燃气体检
11、测仪，当检测出的环境中可燃气体含量超标(达到爆炸下限的 20)时发出警报，工作人员可根据具体情况选择处理。c)低温检测仪在储罐底部等有可能发生 LNG 泄漏并有可能对设备基础造成损害的地方，设置低温检测仪，在检测到异常低温时报警。d)控制系统LNG 储罐液位设有高、低液位报警，当储罐在空温式气化器进液管道上设置气动紧急切断阀，与出口温度联锁当气化器结霜过多或发生故障时，导致出口温度低于正常值时，报警并联锁切断。此外，还设有一些温度、压力检测项目，以实现安全控制。e)安全泄放系统LNG 的体积膨胀系数很高，通常可达 600 倍，在密闭情况下，LNG 受热膨胀，引起管道内压急剧升高会导致管道发生破
12、裂，因此，在液相管道两道阀门之间加设安全阀。此外，LNG 储罐也设有安全阀，一旦罐内压力超高，安全阀起跳，可将超压气体排出，保护储罐。f)消防在 LNG 储罐区设置了排液沟和积液池，安装移动式泡沫灭火装置，设置了 21500m3的消防水池，厂区设置环状消防给水管网，安装地上消火栓若干，储罐区设置 1 米高的挡液堤，并安装消防水炮及消防喷淋装置，此外储罐和区气化柜还分别设置干粉灭火装置。g)火灾报警卸车台、储罐区、气化区均设置了火灾报警系统，可根据现场感烟探头探测到的情况报警或人为手动报警。h)阀门、管道及管件站区工艺管道大体上分为两种。介质温度大于-20的管道选用碳钢无缝钢管，材质为 20#钢
13、：介质温度小于-20的管道选用不锈钢无缝钢管，材质为 0Crl8Ni9。LNG 管件采用与 LNG 输送管道相同(或相匹配)技术要求的管件，如法兰采用不锈钢材质的 0Crl8Ni9，密封垫片采用不锈钢金属缠绕垫片。根据目前国内 LNG 站运行的情况，关键阀门选用日本进口低温阀门，其余阀门一律选用国产专用低温阀门。LNG 系统在常温条件下安装，在低温条件下运行，两者温差很大(180 0C )，由此而来的膨胀及收缩应力，设计时要据此考虑必要的柔性，以便最大应力在允许范围内。 5. 结束语LNG 以其运输灵活、储存效率高、运行成本低(空温式气化几乎不消耗能源)等优点得到越来越多的用户青睐，随着我国 LNG 基地的规划实施，在目前管道供天然气无法幅盖的城镇，采用 LNG 气化站作为主气源、过渡气源、补充或调峰气源有着广阔的发展前景。
