LNG气化站工艺流程

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1、LNG气化站工艺流程LNG卸车工艺系统：EAG系统安全放散气体BOG 系统蒸发气体LNG 系统液态气态LNG通过公路槽车或罐式集装箱车 从LNG液 化工厂运抵用气城市LNG气化站，利用槽车上的 空温式升压 气化器对槽车储罐进行升压（或通过站内设置的 卸车增压气 化器对罐式集装箱车进行升压），使槽车与LNG储罐之间形 成一定的压差，利用此压差将槽车中的 LNG卸入气化站储罐 内。卸车结束时，通过 卸车台气相管道 回收槽车中的气相天 然气。卸车时，为防止LNG储罐内压力升高而影响卸车速度， 当槽车中的LNG温度低于储罐中LNG的温度时，采用 上进液 方式。槽车中的低温LNG通过储罐上进液管喷嘴 以

2、喷淋状态 进入储罐，将 部分气体冷却为液体 而降低罐内压力，使卸车 得以顺利进行。若槽车中的 LNG温度高于储罐中LNG的温度 时，采用下进液方式，高温LNG由下进液口进入储罐，与罐内低温LNG混合而降温，避免高温 LNG由上进液口进入罐内 蒸发而升高罐内压力导致卸车困难。实际操作中，由于目前 LNG气源地距用气城市较远，长途运输到达用气城市时，槽车内的LNG温度通常高于气化站储罐中 LNG的温度，只能采 用下进液方式。 所以除首次充装LNG时采用上进液方式外， 正常卸槽车时基本都采用下进液方式。为防止卸车时急冷产生较大的温差应力损坏管道或影响卸车速度，每次卸车前都应当用储罐中的 LNG对卸车

3、管道 进行预冷。同时应防止 快速开启或关闭阀门 使LNG的流速突 然改变而产生液击损坏管道。1. 2 LNG气化站流程与储罐自动增压LNG气化站流程LNG气化站的工艺流程见图 1。图1城市LNG气化站工艺流程储罐自动增压与 LNG气化靠压力推动，LNG从储罐流向空温式气化器，气化为气 态天然气后供应用户。随着储罐内LNG的流出，罐内压力不断降低，LNG出罐速度逐渐变慢直至停止。因此，正常供气 操作中必须不断向储罐补充气体，将罐内压力维持在一定范 围内，才能使LNG气化过程持续下去。储罐的增压是利用 自动增压调节阀 和自增压空温式气化器 实现的。当储罐内压力 低于自动增压阀的设定开启值时，自动增

4、压阀打开，储罐内 LNG靠液位差流入自增压空温式气化器 （自增压空温式气化 器的安装高度应低于储罐的最低液位），在自增压空温式气化器中LNG经过与空气换热气化成气态天然气，然后气态天 然气流入储罐内，将储罐内压力升至所需的工作压力。利用 该压力将储罐内LNG送至空温式气化器气化，然后对气化后 的天然气进行调压（通常调至0. 4MPa）、计量、加臭后，送 入城市中压输配管网为用户供气。在夏季空温式气化器天然 气出口温度可达15C，直接进管网使用。在冬季或雨季，气 化器气化效率大大降低，尤其是在寒冷的北方，冬季时气化 器出口天然气的温度（比环境温度低约10C）远低于0C而成 为低温天然气。为防止低

5、温天然气直接进入城市中压管网导 致管道阀门等设施产生 低温脆裂，也为防止低温天然气 密度 大而产生过大的供销差，气化后的天然气需再经 水浴式天然 气加热器将其温度升到10C，然后再送入城市输配管网。通常设置两组以上空温式气化器组，相互切换使用。当 一组使用时间过长，气化器结霜严重，导致气化器气化效率 降低，出口温度达不到要求时，人工（或自动或定时）切换到另一组使用，本组进行自然化霜备用。在自增压过程中随着气态天然气的不断流入，储罐的压 力不断升高，当压力升高到自动增压调节阀的关闭压力（比 设定的开启压力约高10%）时自动增压阀关闭，增压过程结 束。随着气化过程的持续进行，当储罐内压力又低于增压

6、阀 设定的开启压力时，自动增压阀打开，开始新一轮增压。2 LNG气化站工艺设计2. 1设计决定项目的经济效益据西方国家分析，不到建设工程全寿命费用1%的设计费对工程造价的影响度占 75 %以上，设计质量对整个建设工 程的效益至关重要。影响LNG气化站造价的主要因素有 设备选型（根据供气 规模、工艺流程等确定）、总图设计（总平面布置、占地面积、 地形地貌、消防要求等）、自控方案（主要是仪表选型）。通常，工程直接费约占项目总造价的70%设备费又占工程直接费的48%50% ,设备费中主要是LNG储罐的费用。2. 2气化站设计标准至今我国尚无LNG的专用设计标准，在 LNG气化站设计 时，常采用的设计

7、规范为：GB 50028 93城镇燃气设计规范（2002年版）、GBJ 16 87建筑设计防火规范 （2001 年版）、GB 50183 2004石油天然气工程设计防火规范、 美国NFP/ 59A液化天然气生产、储存和装卸标准。其 中GB50183 2004石油天然气工程设计防火规范是由中 石油参照和套用美国 NFPA- 59A标准起草的，许多内容和数据来自NFP/ 59A标准。由于NFP/ 59A标准消防要求高，导致工程造价高，目前难以在国内实施。目前国内LNG气化站设计基本参照 GB 50028 93城镇燃气设计规范（2002 年版）设计，实践证明安全可行。2. 3 LNG储罐的设计储罐是

8、LNG气化站的主要设备，占有较大的造价比例，应高度重视储罐设计。2. 3. 1 LNG储罐结构设计LNG储罐按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属/预应力混凝土储罐3类。地上LNG储罐又分为金属子 母储罐和金属单罐 2种。金属子母储罐是由 3只以上子罐并 列组装在一个大型母罐（即外罐）之中，子罐通常为立式圆筒 形，母罐为立式平底拱盖圆筒形。子母罐多用于天然气液化 工厂。城市LNG气化站的储罐通常采用立式双层金属单罐， 其内部结构类似于直立的暖瓶，内罐支撑于外罐上，内外罐 之间是真空粉末绝热层。储罐容积有50m和100mi,多采用100m储罐。对于100mi立式储罐，其内罐内径为 3000

9、mm外罐内径 为3200mm罐体加支座总高度为 17100mm储罐几何容积为 105. 28nL2. 3. 2设计压力与计算压力的确定目前绝大部分100m3立式LNG储罐的最高工作压力为0. 8MPa按照GB 1501998钢制压力容器的规定，当 储罐的最高工作压力为 0.8MPa寸，可取设计压力为 0.84MPa 储罐的充装系数为 0. 95，内罐充装LNG后的液柱净压力为0. 062MPa内外罐之间绝对压力为 5Pa,则内罐的计算压力为 1. 01MPa外罐的主要作用是以吊挂式或支撑式固定内罐与绝热材料，同时与内罐形成高真空绝热层。作用在外罐上的荷载 主要为内罐和介质的重力荷载以及绝热层的

10、真空负压。所以 外罐为外压容器，设计压力为 -0 . 1MPa2. 3. 3 100m3LNG储罐的选材正常操作时LNG储罐的工作温度为-162 . 3C，第一次 投用前要用-196C的液氮对储罐进行 预冷，则储罐的设计温 度为-196C。内罐既要承受介质的工作压力，又要承受LNG的低温，要求内罐材料必须具有良好的低温综合机械性能,尤其要具有良好的低温韧性，因此内罐材料采用0Crl8Ni9 ,相当于ASME美国机械工程师协会）标准的304。不锈钢牌号“ 304 （S30400）是美国不锈钢标准（如ASTM标准）中的牌号名称，它是188型Cr-Ni奥式体不锈钢的典型 牌号，由于其具有优良的综合性

11、能，用途十分广泛，其产销量占到奥式体不锈钢的80注右，在我国新制定的不锈钢牌号标准 GB/T20878-2007中，与之对应的牌号是 06Crl9Nil0（旧牌号为 OCrl8Ni9 ）。304（06Crl9Nil0） 钢的主要特性是：具有优良的不锈耐腐蚀性能 和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧 化性酸，如在浓度w 65%勺沸腾温度以下的硝酸中，具有很强的 抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。具有优良的冷热加工和成型性能。可以加工生产板、管、丝、 带、型各种产品，适用于制造冷镦、深冲、深拉伸成型的零件。低温性能较好。在-180 C条件下，强度、伸长率、断面收缩 率都很好。

12、由于没有脆性转变温度，常在低温下使用。具有良好的焊接性能。可采用通常的焊接方法焊接，焊前焊 后均不需热处理。304钢也有性能上的不足之处：大截面尺寸钢件焊接后对晶 间腐蚀敏感；在含cl水中（包括湿态大气）对应力腐蚀非常敏 感；力学强度偏低，切削性能较差等。由于304钢有性能上的不足，人们在生产和使用中想办法扬 长避短，尽量发挥发展它的优良性能， 克服它的不足之处。于是， 通过研究开发，根据不同使用环境或条件的特定要求，对其化学成分进行调整，发展出了满足某些特性使用要求的304衍生牌号。表1列出了美国材料和试验协会不锈钢牌号标准ASTMA9504中的牌号304及其衍生牌号与日本 JIS、我国GB

13、 国际ISO、欧洲EN等不锈钢标准中相应牌号的对照。 表2 一表6 分别列出了相应标准中各牌号的化学成分。从表1看出，ASTMA9504中，304及其衍生牌号共有10个。日本JIS标准中亦为10个，但能与ASTMW号对应的则是6 个，其他 4 个牌号(SUS304J1、SUS304J2 SUS304J3 SUS304Cu) 应该是JIS自己开发的304衍生牌号。综观304及衍生牌号的化学成分，可以认为，所谓衍生牌号 就是对304的化学成分进行了某些调整，而产生了变异的304牌 号。例如：碳含量：降低或提高碳含量。304L为超低碳的304钢。降低碳含量可以改善耐蚀性能， 特别是304钢对焊后的晶

14、间腐蚀敏 感性，在满足力学强度要求的条件下，可用于制造大截面尺寸的焊接件。304H,将碳含量提高到0.10%，增加304钢的强度，并 使奥氏体更加稳定，比304钢更适于在低温环境和无磁部件方面 使用。氮含量：加入氮元素。304N(SUS304N1) XM-21(SUS304N2)304LN等都是。由于氮的 固溶强化作用，提高了 304和304L钢 的强度，且不显著降低钢的 塑性和韧性，同时钢的耐晶间腐蚀性、 耐点蚀和缝隙腐蚀性都有进一步改善。铜含量：加入一定含量的铜。铜使 奥氏体更加稳定。一方面 可以提高钢的不锈性和耐蚀性，特别是对还原性介质（如硫酸）的耐蚀性更好；另方面则降低钢的强度和冷加工

15、硬化倾向，改善钢的塑性。女口 S30430（06Crl8Nil9Cu3、SUSXM7） SUS304J3（06Crl8Nil9Cu2）等，这些钢与 304比，在较小变形力 的作用下，可获得更大的冷变形，更适于冷镦、冷挤压作紧固件 用或深冲、拉伸等用途。这里要特别提出的是，日本 JIS标准中，304钢的衍生牌号 有5个含铜，其中有3个牌号即SUS304Cu SUS304J1 SUS304J2 仅用于生产板带产品，而SUS304J1和 SUS304J2两个牌号的化学 成分，则在304的基础上作了较大调整（见表3），铬、镍含量都 有所降低，Cr 为 15.00%18.00%, Ni 为 6.00% 9.00%，还将 Mn提高到3.00%或 5.00%, Cu含量为1.00%一 3.00%。这两个牌 号有用锰或铜代镍的意思。这两种钢的板带可能是适用于作一般 耐蚀条件下用的通过冷加工（如深冲、深拉伸变形）成型的部件或 制品。根据内罐的计算压力和所选材料，内罐的计算厚度和设 计厚度分别为11 . 1mm和12. 0mm作为常温外压容器，外 罐材料选用低合金容器钢16MnR其设计厚度为10. 0mm2. 3. 4接管设计开设在储罐内罐上的 接管口有：上进液口、下进液口、 出液口、气相口、测满口、上液位计口、下液位计口、工艺 人孔8个