LNG气化站的设计

LNG气化站的设计

胡高波

龙门华润燃气有限公司516899

摘要:液化天然气(LNG)以其能量密度高、运输方便、环保、经济等优点,已成为管输天然气供应范围以外城市的主气源和过渡气源。论述了液化天然气气化站的工艺流程、工艺设计要点和运行管理措施。

关键词：LNG气化站；储存；气化；设计

一、前言

LNG即液化天然气,是天然气在常压、-162℃时的液化产物,主要成分为甲烷,另有少量乙烷、丙烷等烃类,几乎不含水、硫、二氧化碳等物质,是一种洁净、利于环保的能源。液化天然气常压下储存温度为-162℃,液化后体积约为标准状况下天然气的1/600。由于天然气具备以上的优势,在诸多工业中,受到了青睐。将其用低温槽车进行运输,到达LNG气化站后气化供应,解决了天然气管道无法到达的城市利用天然气的问题。LNG由槽车运至气化站,利用LNG卸车增压器使槽车内压力增高,将槽车内LNG送至LNG低温储罐内储存。当从LNG储罐外排时,先通过储罐的自增压系统,使储罐压力升高,然后打开储罐液相出口阀,通过压力差将储罐内的LNG送至气化器后,经调压、计量、加臭等工序送入市政燃气管网。当室外环境温度较低,空温式气化器出口的天然气温度低于5℃时,需在空温式气化器出口串联水浴式加热器,对气化后的天然气进行加热。

二、气化站规模的确定

模块化设计的思想实际上就是一种“分而治之”的思想，即把一个大系统分割为若干个子系统，这样每一个子系统就变得相对简单了。工艺模块化就是通过对某一类工艺系统的分析和研究，把其中含有相同或相似的功能单元分离处理，用标准化的原理进行统一、归并和简化，以通用系统的形式独立存在。这就是分解而得到的模块，然后利用不同的模块组合来形成多种工艺。这种分解和组合的全过程就是模块化。

1、储配规模

通常情况下,根据从气源到气化站的运输方式的不同,LNG储配量也不尽相同。目前,我国LNG供应商主要为新疆广汇集团,运输方式主要采用低温槽车公路运输,气化站储配量一般为7~10天的用气量。

2、其他因素

与以居民、公建为主导用气的气化站相比,工业用气化站具有用量大、用气均匀稳定、气质要求高等特点,在工艺设计和设备选型上也有不同的特点和要求。

三、LNG气化站工艺设计

至今我国尚无LNG的专用设计标准,在国内LNG气化站设计时,基本参照GB50028-2006《城镇燃气设计规范》和GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》设计,实践证明安全可行。

LNG储配站的工艺流程如图1。

(1)LNG增压卸车系统

LNG采用罐式集装箱槽车运送至站内,槽车增压方式卸车。站内卸车增压器给集装箱槽车增压至0.6MPa,利用压差将LNG送入低温储罐。

(2)储存增压系统

LNG储存增压系统主要由低温储罐、储罐增压气化器、低温截止阀和紧急切断阀、气相和液相管道、安全放散管等组成。

当低温储罐内的低温液体向外排出时，低温储罐内的压力会逐渐下降。为了保持低温储罐内的压力稳定，必须对低温储罐进行增压。低温储罐的增压方式主要有低温泵增压和自增压两种。低温泵增压方式是在排液口设置低温泵，用泵增压，并向气化器输液。但低温泵安装条件要求比较严格，不适用于小型LNG气化站。自增压方式是目前各种低温储罐最常用的增压方式，是将部分的LNG排出低温储罐，经储罐增压气化器气化后，再返回至低温储罐的气相空间，从而达到低温储罐增压的目的。

图1LNG储配站工艺流程图

（3）BOG回收系统

低温槽车内LNG卸完后,尚有高压低温天然气,为节约资源,增加经济效益,在卸车台特设计一路低温气体天然气回收管线。

槽车及储罐排出的BOG气体为低温状态,压力在0.3~0.6MPa之间,且流量不稳定，BOG工艺将其加热至0~5℃常温后,同气化加热工艺的常温NG一并输入调压系统。

（4）气化系统

采用两组空浴式气化器组,同样利用空气为热源,当一组使用时间过长,气化器结霜严重时,导致气化器气化效果降低,出口温度达不到要求,人工(或自动或定时)切换到另一组使用,本组进行自然化霜(或热水化霜)。在夏季,经空浴式气化器气化后天然气温度可达15℃左右,可以直接进管网;在冬季或雨季,由于环境温度或湿度的影响,气化器气化效果大大降低,气化后天然气温度太低,经水浴式加热器加热,达到允许温度,再进管网。

(5)调压系统

调压器系统采用双阀组设置,调压器阀后压力设定为0.12MPa,计量、加臭后送入厂区天然气管,供用户使用。

(6)安全放散系统

①低温放散系统

低温放散系统主要由EAG加热器、阻火器、放散塔、安全阀、低温截止阀及低温天然气管道组成。

需经EAG加热器加热放散的低温天然气，主要包括LNG装卸系统、LNG灌瓶系统、LNG储存增压系统及LNG气化加热系统放散的低温天然气。这些低温气体经EAG加热器、阻火器及放散塔高点放散到大气之中。

②常温放散系统

常温放散系统主要由阻火器、放散塔、安全阀及常温天然气管道组成。

水浴式加热器、空温式气化器出口以及调压计量加臭橇内放空的常温天然气集中到常温天然气放散总管，无须经过EAG加热器，直接接到阻火器的入口管道上，经放散塔高点放散到大气之中。

③安全泄放系统

安全泄放系统主要由EAG加热器、阻火器、放散塔、低温储罐减压阀、手动放散阀、安全阀及天然气管道组成。

为保证低温储罐安全运行，设计上采用低温储罐减压阀、手动放散阀、安全阀三级安全保护措施来进行储罐的超压保护。其保护顺序为:a．当低温储罐压力上升到减压阀设定开启值时，减压阀自动打开泄放气态天然气;b．当减压阀失灵，低温储罐内压力继续上升，达到压力报警值时，压力报警，人工打开手动放散阀卸压;c．当减压阀失灵且手动放散阀未开启时，安全阀起跳卸压，保证低温储罐的运行安全。放散的低温气体经EAG加热器、阻火器及放散塔高点放散到大气之中。

四、LNG气化站的选址及总图布置

①LNG气化站选址

气化站的位置与其安全性有着密切的关系,因此气化站应布置在交通方便且远离人员密集的地方,与周围的建构筑物防火间距必须符合《城镇燃气设计规范》GB50028—2006的规定,而且要考虑容易接入城镇的天然气管网,为远期发展预留足够的空间。

②LNG气化站总图布置

合理布置气化站内的建构筑物、工艺设施,可使整个气化站安全、经济、美观。站区总平面应分区布置,即分为生产区(包括卸车、储存、气化、调压等工艺区)和辅助区,生产区布置在站区全年最小频率风向的上风侧或上侧风侧,站内建构筑物的防火间距必须符合《城镇燃气设计规范》GB50028—2006的规定。

五、结语

在LNG气化站运行的几年中，各相关单位、部门和人员严格遵守规章制度，采取切实有效的安全措施，确保了LNG气化站的安全运行，做到了在大力使用环保清洁能源的同时，既保证了安全运行，也为正确使用新型绿色环保能源积累了经验。在LNG气化站设计过程中,针对工艺流程主要因素进行了优化,确保安全可靠地向用户供气,合理降低工程造价,提高了项目的经济效益。

参考文献：

1.LNG气化站的安全管理_杨大伟

2.LNG气化站的安全设计_王蕾

3.LNG气化站的安全设计_朱昌伟

4.LNG气化站的设计_胡炯华

5.LNG气化站的设计_郑桂友

6.LNG气化站工艺设计与运行管理_吴创明

7.LNG气化站工艺系统模块化设计_李恩娟