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LNG氣化站

2019/01/17

  LNG已成為目前無法使用管輸天然氣供氣城市的主要氣源或過渡氣源,也是許多使用管輸天然氣供氣城市的補充氣源或調峰氣源。LNG氣化站是一個接收、儲存和分配LNG衛星站,也是城鎮或燃氣企業把LNG從生產廠家轉往用戶的中間調節場所。LNG氣化站憑借其建設周期短以及能迅速滿足用氣市場需求的優勢,已逐漸在我國東南沿海眾多經濟發達、能源緊缺的中小城市建成,成為永久供氣設施或管輸天然氣到達前的過渡供氣設施。
  
  工藝流程概述
  LNG由槽車運至氣化站,利用LNG卸車增壓器使槽車內壓力增高,將槽車內LNG送至LNG低溫儲罐內儲存。當從LNG儲罐外排時,先通過儲罐的自增壓系統,使儲罐壓力升高,然后打開儲罐液相出口閥,通過壓力差將儲罐內的LNG送至氣化器后,經調壓、計量、加臭等工序送入市政燃氣管網。當室外環境溫度較低,空溫式氣化器出口的天然氣溫度低于5℃時,需在空溫式氣化器出口串聯水浴式加熱器,對氣化后的天然氣進行加熱。
  LNG氣化站的設計
  至今我國尚無LNG的專用設計標準,在LNG氣化站設計時,常采用的設計規范為:GB 50028-93《城鎮燃氣設計規范》(2002年版)、GBJ 16-87《建筑設計防火規范》(2001年版)、GB 50183-2004《石油天然氣工程設計防火規范》、美國NFPA-59A《液化天然氣生產、儲存和裝卸標準》。其中GB 50183-2004《石油天然氣工程設計防火規范》是由中石油參照和套用美國NFPA-59A標準起草的,許多內容和數據來自NFPA-59A標準。由于NF-PA-59A標準消防要求高,導致工程造價高,目前難以在國內實施。目前國內LNG氣化站設計基本參照GB 50028-93《城鎮燃氣設計規范》(2002年版)設計,實踐證明安全可行。
  ① LNG氣化站選址
  氣化站的位置與其安全性有著密切的關系,因此氣化站應布置在交通方便且遠離人員密集的地方,與周圍的建構筑物防火間距必須符合《城鎮燃氣設計規范》GB 50028-2006的規定,而且要考慮容易接入城鎮的天然氣管網,為遠期發展預留足夠的空間。
  ② LNG氣化站總圖布置
  合理布置氣化站內的建構筑物、工藝設施,可使整個氣化站安全、經濟、美觀。站區總平面應分區布置,即分為生產區(包括卸車、儲存、氣化、調壓等工藝區)和輔助區,生產區布置在站區全年最小頻率風向的上風側或上側風側,站內建構筑物的防火間距必須符合《城鎮燃氣設計規范》GB 50028-2006的規定。
  LNG通過公路槽車或罐式集裝箱車從LNG液化工廠運抵用氣城市LNG氣化站,利用槽車上的空溫式升壓氣化器對槽車儲罐進行升壓(或通過站內設置的卸車增壓氣化器對罐式集裝箱車進行升壓),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。卸車結束時,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儲罐內壓力升高而影響卸車速度,當槽車中的LNG溫度低于儲罐中LNG的溫度時,采用上進液方式。槽車中的低溫LNG通過儲罐上進液管噴嘴以噴淋狀態進入儲罐,將部分氣體冷卻為液體而降低罐內壓力,使卸車得以順利進行。若槽車中的LNG溫度高于儲罐中LNG的溫度時,采用下進液方式,高溫LNG由下進液口進入儲罐,與罐內低溫LNG混合而降溫,避免高溫LNG由上進液口進入罐內蒸發而升高罐內壓力導致卸車困難。實際操作中,由于目前LNG氣源地距用氣城市較遠,長途運輸到達用氣城市時,槽車內的LNG溫度通常高于氣化站儲罐中LNG的溫度,只能采用下進液方式。所以除首次充裝LNG時采用上進液方式外,正常卸槽車時基本都采用下進液方式。
  為防止卸車時急冷產生較大的溫差應力損壞管道或影響卸車速度,每次卸車前都應當用儲罐中的LNG對卸車管道進行預冷。同時應防止快速開啟或關閉閥門使LNG的流速突然改變而產生液擊損壞管道。
  儲罐是LNG氣化站的主要設備,直接影響氣化站的正常生產,也占有較大的造價比例。按結構形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬預應力混凝土儲罐。對于LNG儲罐,現有真空粉末絕熱型儲罐、正壓堆積絕熱型儲罐和高真空層絕熱型儲罐,中、小型氣化站一般選用真空粉末絕熱型低溫儲罐。儲罐分內、外兩層,夾層填充珠光砂并抽真空,減小外界熱量傳入,保證罐內LNG日氣化率低于0.3%
  氣化裝置是氣化站向外界供氣的主要裝置,設計中我們通常采用空溫式氣化器,其氣化能力宜為用氣城鎮高峰小時計算流量的I.3~1.5倍,不少于2臺,并且應有1臺備用。當環境溫度較低時,空溫式氣化器出口天然氣溫度低于5℃時,應將出口天然氣進行二次加熱,以保證整個供氣的正常運行。一般天然氣加熱器采用水浴式加熱器
  BOG主要來源于LNG槽車回氣和儲罐每天0.3%的自然氣化。現在常用的槽車容積為40m3,回收BOG的時間按照30min計算,卸完LNG的槽車內氣相壓力約為0.55MPa,根據末端天然氣壓力的不同,回收BOG后槽車內的壓力也不同,一般可以按照0.2MPa計算。回收槽車回氣需要BOG加熱器流量為280m3/h,加LNG儲罐的自然蒸發量,則可計算出BOG加熱器流量。LNG的儲存溫度為-163℃,即BOG的溫度約為-163℃,為保證設備的安全,要將BOG加熱到15℃。根據流量和溫度可以確定BOG加熱器的規格。回收的BOG經過調壓、計量、加臭后可以直接進入管網,如果用戶用氣非連續則需要設置BOG儲罐進行儲存。
  EAG主要是在設備或管道超壓時排放。當LNG氣化為氣體天然氣時,天然氣比常溫空氣輕時的臨界溫度為-110℃。為防止EAG在放散時聚集,則需將EAG加熱至高于-110℃后放散。容積為100m3的LNG儲罐選擇500m3/h的EAG加熱器,最大量放散時出口溫度不會低于-15℃
  LNG氣化站的主要設備要求
  ①LNG場站的工藝特點為“低溫儲存、常溫使用”。儲罐設計溫度達到負196(攝氏度LNG常溫下沸點在負162攝氏度),而出站天然氣溫度要求不低于環境溫度10攝氏度。
  ②場站低溫儲罐、低溫液體泵絕熱性能要好,閥門和管件的保冷性能要好。
  ③LNG站內低溫區域內的設備、管道、儀表、閥門及其配件在低溫工況條件下操作性能要好,并且具有良好的機械強度、密封性和抗腐蝕性。
  ④因低溫液體泵啟動過程是靠變頻器不斷提高轉速從而達到提高功率增大流量和提供高輸出壓力,所以低溫液體泵要求提高頻率和擴大功率要快,通常在幾秒至十幾秒內就能滿足要求,而且保冷絕熱性能要好。
  ⑤氣化設備在普通氣候條件下要求能抗地震,耐臺風和滿足設計要求,達到最大的氣化流量。
  ⑥低溫儲罐和過濾器的制造及日常運行管理已納入國家有關壓力容器的制造、驗收和監查的規范;氣化器和低溫烴泵在國內均無相關法規加以規范,在其制造過程中執行美國相關行業標準,在壓力容器本體上焊接、改造、維修或移動壓力容器的位置,都必須向壓力容器的監查單位申報。

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