LNG气化站的工艺流程工艺设计要点与运行管理措施.docx
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1、LNG气化站的工艺流程工艺设计要点与运行管理措施摘要: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。LNG(液化天然气)已成为目前无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源,也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。LNG气化站凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的优势,已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成,成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。国内LNG供气技术正处于发展和完善阶段,本文拟以近年东南沿海建设的部
2、分LNG气化站为例,对其工艺流程、设计与运行管理进行探讨。1LNG气化站工艺流程1.ILNG卸车工艺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喷淋状态进入储罐,将部分气体冷却为
3、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
4、变而产生液击损坏管道。1. 2LNG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Io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
5、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15,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2LNG气化站工艺设计2. 1设计决定项目的经济效益当确定了项目的建设方案后,要采用先进适用的LNG供气流程、安全可靠地向用户供气、合理降低工程造价、提高项目的经济效益,关键在于工程设计。
6、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,常采用的设计规范为:GB50028-93城镇燃气设计规范(2002年版)、GBJ1687建筑设计防火规范(2001年版)、GB50183
7、2004石油天然气工程设计防火规范、美国NFPA59A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NFPA59A标准起草的,许多内容和数据来自NFPA59A标准。由于NF-PA-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GB5002893城镇燃气设计规范(2002年版)设计,实践证明安全可行。2. 3LNG储罐的设计储罐是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. 3.1LNG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
8、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50)3和IOOm3,多采用Ioom3储罐。对于IOOnI3立式储罐,其内罐内径为3000Innb外罐内径为320OnInb罐体加支座总高度为1710Onlnb储罐几何容积为105.28m3o2. 3.2设计压力与计算压力的确定目前绝大部分IOonl3立式LNG储罐的
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