lng技术

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1、LNGLNG技术技术 工艺设计与安全运行管理工艺设计与安全运行管理 LNGLNG简称简称LNG (Liquefied Natural Gas)LNG (Liquefied Natural Gas)是指是指 在常压或略高于常压在常压或略高于常压(0.2(0.2- -0.4MPa)0.4MPa)下低温下低温( (- - 162162) ) 液化了的天然气。液化了的天然气。LNGLNG的体积约为的体积约为 其气态体积的其气态体积的1/600,1/600,有利于储存和远距离运有利于储存和远距离运 输因此在无法使用管输天然气的地区得输因此在无法使用管输天然气的地区得 到广泛应用。到广泛应用。 表表1 1

2、常用的商品常用的商品LNGLNG的组成的组成组分组分甲烷甲烷 CH4 CH4 乙烷乙烷 (C2H6) (C2H6) 丙烷丙烷 (C3H8) (C3H8) 丁烷等丁烷等 烃烃 类化类化 合物合物N2 N2 体积比体积比 (%) (%) 9096 9096 3 34 4 1 13 3 - -2020的工艺管道当公称直径的工艺管道当公称直径 200mm200mm时采用输送流体用无缝钢管时采用输送流体用无缝钢管(GB(GB T8163T81631999)1999)材质为材质为2020号钢当公称直径号钢当公称直径 200 mm200 mm时采用焊接钢管时采用焊接钢管(GB(GBT 3041T 3041-

3、 -2001)2001) 材质为材质为 Q235BQ235B。管件均采用材质为。管件均采用材质为2020号钢的号钢的 无缝冲压管件无缝冲压管件(GB(GBT 12459T 12459- -90)90)。法兰采用。法兰采用 凸面带颈对焊钢制管法兰凸面带颈对焊钢制管法兰(HG 20592(HG 20592- -97)97)材材 质为质为2020号钢。法兰密封垫片采用柔性石墨复号钢。法兰密封垫片采用柔性石墨复 合垫片合垫片(HG 20629(HG 20629-97)97)。 LNGLNG工艺管道安装除必要的法兰连接外均工艺管道安装除必要的法兰连接外均 采用焊接连接。低温工艺管道用聚氨酯绝热采用焊接连

4、接。低温工艺管道用聚氨酯绝热 管托和复合聚乙烯绝热管壳进行绝热。碳素管托和复合聚乙烯绝热管壳进行绝热。碳素 钢工艺管道作防腐处理。钢工艺管道作防腐处理。2.7.3 2.7.3 冷收缩问题冷收缩问题 LNGLNG管道通常采用奥氏体不锈钢管材质为管道通常采用奥氏体不锈钢管材质为 0Crl8Ni90Crl8Ni9虽然其具有优异的低温机械性能虽然其具有优异的低温机械性能 但冷收缩率高达但冷收缩率高达0.0030.003。站区。站区LNGLNG管道在常温管道在常温 下安装在低温下运行前后温差高达下安装在低温下运行前后温差高达180180 存在着较大的冷收缩量和温差应力通常采存在着较大的冷收缩量和温差应力

5、通常采 用用“门形门形”补偿装置补偿工艺管道的冷收缩。补偿装置补偿工艺管道的冷收缩。 2 28 8 LNGLNG气化站的工艺控制系统包括站内工艺装置的运气化站的工艺控制系统包括站内工艺装置的运 行参数采集和自动控制、远程控制、联锁控制和越行参数采集和自动控制、远程控制、联锁控制和越限报警。控制点的设置包括以下内容限报警。控制点的设置包括以下内容 卸车进液总管压力卸车进液总管压力 空温式气化器出气管压力与温度空温式气化器出气管压力与温度 水浴式天然气加热器出气管压力与温度水浴式天然气加热器出气管压力与温度 LNGLNG储罐的液位、压力与报警联锁储罐的液位、压力与报警联锁 BOGBOG加热器压力加

6、热器压力 调压器后压力调压器后压力 出站流量出站流量 加臭机加臭机( (自带仪表控制自带仪表控制) )。( (这些参数均可采用这些参数均可采用 SCADASCADA系统统一控制系统统一控制) ) 2 29 9 消防设计消防设计 LNGLNG气化站的消防设计根据气化站的消防设计根据GB 50028GB 50028-9393 城镇燃气设计规范城镇燃气设计规范(2002(2002年版年版)LPG)LPG部分进部分进 行。在行。在 LNGLNG储罐周围设置倒堰区以保证将储罐周围设置倒堰区以保证将 储罐发生事故时对周围设施造成的危害降低储罐发生事故时对周围设施造成的危害降低 到最小程度。在到最小程度。在

7、 LNGLNG储罐上设置喷淋系统储罐上设置喷淋系统 喷淋强度为喷淋强度为15 L15 L(s (s m3)m3)喷淋用水量按着火喷淋用水量按着火 储罐的全表面积计算距着火储罐直径储罐的全表面积计算距着火储罐直径1 15 5 倍范同内的相邻储罐按其表面积的倍范同内的相邻储罐按其表面积的5050计算。计算。 水枪用水量按水枪用水量按GBJ 16GBJ 16- -8787建筑设计防火规范建筑设计防火规范 (2001(2001年版年版) )和和GB 50028GB 50028-9393城镇燃气设计规城镇燃气设计规 范范(2002(2002年版年版) )选取。选取。LNGLNG站运行管理站运行管理 3.

8、1 3.1 运行基本要求运行基本要求 LNGLNG气化站运行的基本要求是防止气化站运行的基本要求是防止LNGLNG 和气态天然气泄漏从而与空气形成爆炸性混和气态天然气泄漏从而与空气形成爆炸性混 合物。消除引发燃烧、爆炸的基本条件合物。消除引发燃烧、爆炸的基本条件 按规范要求对按规范要求对 LNGLNG工艺系统与设备进行消防工艺系统与设备进行消防 保护。防止保护。防止LNGLNG设备超压和超压排放。设备超压和超压排放。 防止防止LNGLNG的低温特性和巨大的温差对工艺系的低温特性和巨大的温差对工艺系 统的危害及对操作人员的冷灼伤。要求统的危害及对操作人员的冷灼伤。要求LNGLNG 站内罐区和气化

9、区操作人员穿防静电工作服站内罐区和气化区操作人员穿防静电工作服 和佩带防护手套和佩带防护手套. . 3.2 3.2 工艺系统预冷工艺系统预冷 在在LNGLNG气化站竣工后正式投运前应使用液气化站竣工后正式投运前应使用液 氮对低温系统中的设备和工艺管道进行干燥、氮对低温系统中的设备和工艺管道进行干燥、 预冷、惰化和钝化。预冷时利用液氮槽车阀预冷、惰化和钝化。预冷时利用液氮槽车阀 门的开启度来控制管道或设备的冷却速率门的开启度来控制管道或设备的冷却速率 1 1minmin。管道或设备温度每降低。管道或设备温度每降低2020停停 止预冷检查系统气密性和管道与设备的位止预冷检查系统气密性和管道与设备的

10、位 移。预冷结束后用移。预冷结束后用LNGLNG储罐内残留的液氮气储罐内残留的液氮气 化后吹扫、置换常温设备及管道最后用化后吹扫、置换常温设备及管道最后用 LNGLNG将储罐中的液氮置换出来将储罐中的液氮置换出来( (通向市区管网通向市区管网 一并进行置换一并进行置换), ),就可正式充装就可正式充装LNGLNG进行供气。进行供气。3.3 3.3 运行管理与安全保护运行管理与安全保护 3.3.1 LNG3.3.1 LNG储罐的压力控制储罐的压力控制 正常运行中必须将正常运行中必须将LNGLNG储罐的操作压力控制在允储罐的操作压力控制在允 许的范围内。华南地区许的范围内。华南地区LNGLNG储罐

11、的正常工作压力范储罐的正常工作压力范 围为围为O O3 30 07 MPa7 MPa罐内压力低于设定值时可罐内压力低于设定值时可 利用自增压气化器和自增压阀对储罐进行增压。增利用自增压气化器和自增压阀对储罐进行增压。增 压下限由自增压阀开启压力确定增压上限由自增压下限由自增压阀开启压力确定增压上限由自增 压阀的自动关闭压力确定其值通常比设定的自增压阀的自动关闭压力确定其值通常比设定的自增 压阀开启压力约高压阀开启压力约高1515。例如当。例如当LNGLNG用作城市燃用作城市燃 气主气源时若自增压阀的开启压力设定为气主气源时若自增压阀的开启压力设定为0 06 6 MPaMPa自增压阀的关闭压力约

12、为自增压阀的关闭压力约为O O69 MPa69 MPa储罐储罐 的增压值为的增压值为O O09 MPa09 MPa。 储罐的最高工作压力由设置在储罐低温气相管储罐的最高工作压力由设置在储罐低温气相管 道上的自动减压调节阀的定压值道上的自动减压调节阀的定压值( (前压前压) )限定。限定。 当储罐最高工作压力达到减压调节阀设定开启当储罐最高工作压力达到减压调节阀设定开启 值时减压阀自动开启卸压以保护储罐安全。值时减压阀自动开启卸压以保护储罐安全。 为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰增压为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰增压 阀的关闭压力与减压阀的开启压力不能重叠阀的关闭压力与减压阀的开启压力不能

13、重叠 应保证应保证O O05 MPa05 MPa以上的压力差。考虑两阀的以上的压力差。考虑两阀的 制造精度合适的压力差应在设备调试中确定。制造精度合适的压力差应在设备调试中确定。 3.3.2 LNG3.3.2 LNG储罐的超压保护储罐的超压保护 LNGLNG在储存过程中会由于储罐的在储存过程中会由于储罐的“环境漏热环境漏热” 而缓慢蒸发而缓慢蒸发( (日静态蒸发率体积分数日静态蒸发率体积分数 0.30.3) ) 导致储罐的压力逐步升高最终危及储罐安导致储罐的压力逐步升高最终危及储罐安 全。为保证储罐安全运行设计上采用全。为保证储罐安全运行设计上采用储罐储罐 减压调节阀、压力报警手动放散、安全阀

14、起减压调节阀、压力报警手动放散、安全阀起 跳三级安全保护措施跳三级安全保护措施来进行储罐的超压保护。来进行储罐的超压保护。 其保护顺序为当储罐压力上升到减压调节阀设定其保护顺序为当储罐压力上升到减压调节阀设定 开启值时减压调节阀自动打开泄放气态天然气开启值时减压调节阀自动打开泄放气态天然气 当减压调节阀失灵罐内压力继续上升达到压力当减压调节阀失灵罐内压力继续上升达到压力 报警值时压力报警手动放散卸压当减压调节报警值时压力报警手动放散卸压当减压调节 阀失灵且手动放散未开启时安全阀起跳卸压保阀失灵且手动放散未开启时安全阀起跳卸压保 证证 LNGLNG储罐的运行安全。对丁于最大工作压力为储罐的运行安

15、全。对丁于最大工作压力为 0 080 MPa80 MPa的的LNGLNG储罐设计压力为储罐设计压力为0 084 MPa84 MPa减减 压调节阀的设定开启压力为压调节阀的设定开启压力为O O76 MPa76 MPa储罐报警储罐报警 压力为压力为0 078 MPa78 MPa安全阀开启压力为安全阀开启压力为O O80 MPa80 MPa 安全阀排放压力为安全阀排放压力为0 088 MPa88 MPa。3 33 33 LNG3 LNG的翻滚与的翻滚与 预防预防 LNGLNG在储存过程中可能出现分层而引起翻滚致在储存过程中可能出现分层而引起翻滚致 使使LNGLNG大量蒸发导致储罐压力迅速升高而超过设大量蒸发导致储罐压力迅速升高而超过设 计压力如果不能及时放散卸压将严重危及储计压力如果不能及时放散卸压将严重危及储 罐的安全。罐的安全。 大量研究证明由于以下原因引起大量研究证明由于以下原因引起LNGLNG出现分层出现分层 而导致翻滚