液化天然氣點(diǎn)供站設(shè)計(jì)優(yōu)化

李洋 程新求

摘 要：本文首先從LNG點(diǎn)供的工作流程、LNG點(diǎn)供的特點(diǎn)以及LNG點(diǎn)供設(shè)備的選擇對(duì)什么是LNG點(diǎn)供進(jìn)行了闡述，然后說明了點(diǎn)供LNG供應(yīng)站的主要供氣方式，其次結(jié)合現(xiàn)狀分析了LNG點(diǎn)供站設(shè)計(jì)中目前存在的問題，最后提出了優(yōu)化LNG點(diǎn)供站設(shè)計(jì)的有效途徑，希望對(duì)LNG點(diǎn)供站設(shè)計(jì)優(yōu)化工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：LNG供應(yīng)站;LNG點(diǎn)供;LNG

天然氣市場近年來由于加大清潔能源的使用、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)以及改善環(huán)境污染等原因而發(fā)展迅速。由于天然氣管網(wǎng)建設(shè)和氣源建設(shè)時(shí)間長、投資大遠(yuǎn)不能滿足城市發(fā)展的需求。點(diǎn)供LNG供應(yīng)站由于其經(jīng)濟(jì)性與便利性的優(yōu)勢，在管道氣暫時(shí)無法達(dá)到的區(qū)域，工業(yè)企業(yè)和城鎮(zhèn)補(bǔ)充氣源的優(yōu)先選擇就是點(diǎn)供LNG供應(yīng)站。雖然不少LNG點(diǎn)供站已經(jīng)建設(shè)使用，然而很多在設(shè)計(jì)時(shí)卻存在一定的問題，因此本文對(duì)于LNG點(diǎn)供站設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義與重要性。

1 什么是LNG點(diǎn)供

1.1 LNG點(diǎn)供的工作流程

LNG點(diǎn)供是為了供應(yīng)城鎮(zhèn)居民的使用，而對(duì)從接收站或者液化工廠運(yùn)輸來的液化天然氣進(jìn)行氣化、儲(chǔ)存等[1]。LNG點(diǎn)供的工作流程為壓力0.4～0.6MPa的LNG通過LNG槽車卸液口進(jìn)入潛液泵，LNG在增壓后進(jìn)入儲(chǔ)罐時(shí)分別通過LNG儲(chǔ)罐的上、下進(jìn)液口。0.4MPa為LNG槽車內(nèi)的最低壓力值，當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)值時(shí)，槽車內(nèi)的LNG進(jìn)入增壓器進(jìn)行氣化，天然氣返回給槽車增壓，這一過程為自增壓流程。潛液泵的卸車時(shí)間可以通過增大槽車內(nèi)壓力而縮短。LNG從 LNG儲(chǔ)罐出液口出來的在卸車完成后流入空溫式氣化器，在空溫式氣化器里面LNG發(fā)生相變，升高溫度并進(jìn)行等壓氣化，后續(xù)工藝則在達(dá)到要求后輸入。天然氣溫度在空溫式氣化以后通常要求在五度或者五度以上[2]。當(dāng)?shù)陀谖宥葧r(shí)，還應(yīng)采用水浴式氣化器或者其他加熱設(shè)備再對(duì)天然氣進(jìn)行加熱，這一過程為氣化過程。天然氣在經(jīng)過氣化后要輸入燃?xì)夤芫W(wǎng)還要再通過調(diào)壓計(jì)量加臭等工藝。

1.2 LNG點(diǎn)供的特點(diǎn)

LNG點(diǎn)供主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，這是由于得到的LNG是在天然氣經(jīng)過凈化并在-162℃低溫條件下，LNG的體積只有氣態(tài)LNG體積的1/600，

因此氣化比極高;第二，在低溫情況下由于天然氣極易液化，所以在存儲(chǔ)過程中LNG更加安全，所需要的壓力也更低。除此之外，氣化后的LNG密度比空氣小，很容易在發(fā)生泄漏情況時(shí)放散[3]。

1.3 LNG點(diǎn)供設(shè)備的選擇

在儲(chǔ)罐的選擇方面，通常根據(jù)日用氣量乘以二或三，并同時(shí)考慮到運(yùn)營需求，也就是卸車考慮。在氣化器的選擇方面，根據(jù)小時(shí)用氣量除以四分之三，作為氣化器氣化量的選擇，單雙路考慮用戶特點(diǎn)，水浴氣化器的選擇根據(jù)所在地的冬季溫度來選擇，建議長江以北增設(shè)水浴[4]。

在流量計(jì)調(diào)壓器的選擇方面，單雙路考慮用戶的用氣間斷性，同時(shí)如果單路計(jì)量，考慮加一路旁通。另外量的選擇根據(jù)小時(shí)用氣量來確認(rèn)。在卸車增壓氣化的選擇方面，建議選擇300的氣化器，時(shí)間及成本合適，在bog、eag的選擇方面則需根據(jù)具體用氣量及管路來進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)于低溫儲(chǔ)罐來說，LNG儲(chǔ)罐是主要的氣化站設(shè)備，該設(shè)備對(duì)絕熱性和密封性要求很高。廣泛應(yīng)用于LOX，LN2，LNG，LAr氣化站，調(diào)峰站，加氣站以及液化工廠。根據(jù)現(xiàn)場情況需要一般分為立式儲(chǔ)罐或臥式儲(chǔ)罐。目前LNG加氣站分類是按照儲(chǔ)罐的容積大小來分類的，如三級(jí)站定義為儲(chǔ)罐溶劑小于等于60m3的加氣站。二級(jí)站是儲(chǔ)罐大于60m3小于120m3，一級(jí)站通常就是3個(gè)60m3的儲(chǔ)罐。對(duì)于氣化器來說，LNG的主要換熱方式，來自于環(huán)境溫度的熱量交換。

LNG主氣化器的功能就是讓低溫的LNG通過低溫鋁管道及翅片與空氣對(duì)流換熱，從而達(dá)到換熱的目的。主氣化器的材質(zhì)是LF21鋁合金，耐腐蝕故能確保長期良好運(yùn)行。由于LNG是零下162度的低溫液體，因此在氣化過程中經(jīng)常會(huì)看到結(jié)霜現(xiàn)象。購買LNG氣化器時(shí)主要要注意每小時(shí)的用氣量，如：300m3/h，500m3/h，1000m3/h。對(duì)于調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)來說，經(jīng)過主氣化器氣化后的氣體，壓力基本保持和儲(chǔ)罐壓力相近，一般用戶需求壓力是一個(gè)恒定的范圍內(nèi)的值，需要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓。同時(shí)為了計(jì)量核算所用天然氣的量，對(duì)氣化后的LNG流量進(jìn)行計(jì)量，實(shí)現(xiàn)以上的功能組合在一起的裝置叫調(diào)壓計(jì)量撬。由安全放氣閥、排污管、出氣匯管、進(jìn)氣口、進(jìn)氣匯管、出氣管、過濾器、調(diào)節(jié)管、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、計(jì)量管、控制閥、調(diào)節(jié)匯管以及矩形撬塊組成。有的裝置內(nèi)需要加入加臭系統(tǒng)。對(duì)于卸車增壓系統(tǒng)來說，由于LNG槽車自身不帶增壓系統(tǒng)，所以卸車過程需要將車內(nèi)液體LNG經(jīng)氣化后返回槽車內(nèi)，通過氣體增壓，來實(shí)現(xiàn)卸車功能，這個(gè)撬裝系統(tǒng)叫做卸車增壓系統(tǒng)。卸車增壓系統(tǒng)將槽車的壓力提高至工作狀態(tài)的0.6MPa，使槽車內(nèi)液體在壓力作用下流入儲(chǔ)罐，一般需要300m3/h型號(hào)的空溫汽化器。

2 點(diǎn)供LNG供應(yīng)站的主要供氣方式

LNG常規(guī)小型氣化站與整體成橇的氣化站，簡稱橇裝氣化站是LNG氣化站供氣方式的兩種主要模式。

2.1 橇裝氣化站

橇裝氣化站把卸液、放散、計(jì)量、調(diào)壓、氣化以及儲(chǔ)存等所有功能均集成為一體，其儲(chǔ)罐容積一般小于等于15m3。1m3、2m3、3m3、5m3、10m3和15m3等為一般為儲(chǔ)罐容積的常見規(guī)格。通常在儲(chǔ)罐的四周設(shè)置氣化器，在儲(chǔ)罐與氣化器下方設(shè)置調(diào)壓計(jì)量裝置。在儲(chǔ)罐的四周無法安裝空溫式氣化器是在當(dāng)氣化量大于150m3/h時(shí)，橇裝氣化站在這種條件下也因此無法采用。

2.2 LNG常規(guī)小型氣化站

當(dāng)氣化量大于150m3/h，儲(chǔ)罐容積大于15m3時(shí)，整體成橇由于無法安裝，調(diào)壓計(jì)量裝置、氣化器以及儲(chǔ)罐等均分開設(shè)置，也就是常規(guī)小型氣化站。

3 優(yōu)化LNG點(diǎn)供站設(shè)計(jì)的有效途徑

3.1 明確監(jiān)管部門

應(yīng)當(dāng)由專門的管理部門對(duì)這些點(diǎn)供的供應(yīng)站進(jìn)行監(jiān)督管理，并且相應(yīng)的合法手續(xù)也是小型點(diǎn)供LNG供應(yīng)站按程序必須要取得的。同時(shí)明確規(guī)定小型點(diǎn)供LNG供應(yīng)站的運(yùn)行要求，對(duì)管理和運(yùn)行人員必須進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。

3.2 按國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行設(shè)計(jì)與施工

小型點(diǎn)供LNG供應(yīng)站的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照GB50028《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求進(jìn)行，與此同時(shí)，編制一套能適應(yīng)小型點(diǎn)供LNG供應(yīng)站的規(guī)范是目前首要的任務(wù)。根據(jù)LNG的安全特性以及LNG供應(yīng)站的規(guī)模可以合理的調(diào)整防火間距并重新論證LNG供應(yīng)站防火間距。

3.3 明確相關(guān)要求

為了使設(shè)備使用更加安全，規(guī)范使用橇裝氣化站，對(duì)整體成橇設(shè)備作出以下要求：首先，增強(qiáng)外罐剛度，減少氣化器結(jié)冰對(duì)儲(chǔ)罐安全產(chǎn)生的影響，在設(shè)置外圍氣化器時(shí)，保證外罐與氣化器的距離;其次，為保證氣化器泄漏時(shí)不損壞儲(chǔ)罐，須采用不銹鋼材料制作整體成橇的儲(chǔ)罐內(nèi)外罐;第三，在設(shè)置調(diào)壓計(jì)量裝置時(shí)，用適合低溫的管道與設(shè)備或者在儲(chǔ)罐與氣化器的下方來調(diào)壓計(jì)量裝置是不合適的。與此同時(shí)，為了做好記錄，確保安全無泄漏，站內(nèi)操作人員應(yīng)當(dāng)定時(shí)定期的進(jìn)行巡回檢查。開關(guān)閥門時(shí)嚴(yán)禁用助力工具，操作閥門時(shí)應(yīng)緩慢開關(guān)。解凍閥門、管道以及設(shè)備時(shí)，嚴(yán)禁電加熱、火烤以及敲打，只能用水沖。壓力表下閥門和安全閥在檢測周期內(nèi)應(yīng)保持壓力表和安全閥處于完好工作狀態(tài)，嚴(yán)禁關(guān)閉。對(duì)于儀表、管道以及閥門在正常使用的情況下，進(jìn)行全面檢查和維護(hù)的頻率應(yīng)為每半年一次。液化天然氣氣化站區(qū)域，非工作人員一律不得進(jìn)入，同時(shí)操作人員應(yīng)持證作業(yè)。

綜上所述，為了使小型點(diǎn)供LNG供應(yīng)站合規(guī)化、合法化，應(yīng)當(dāng)按規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，并要求監(jiān)管小型點(diǎn)供LNG供應(yīng)站，從而提高清潔能源的使用率。與此同時(shí)，相關(guān)政策要允許傾斜，政府政府應(yīng)鼓勵(lì)并支持燃?xì)饨?jīng)營單位有序、規(guī)范發(fā)展LNG點(diǎn)供。

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