液化天然氣(LNG)衛(wèi)星站設(shè)備選型分析

蘇 圣 鈞

（中國寰球工程公司遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006）

液化天然氣(LNG)衛(wèi)星站設(shè)備選型分析

蘇 圣 鈞

（中國寰球工程公司遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006）

LNG衛(wèi)星站主要作用為儲(chǔ)存、氣化液化天然氣，并將氣化后的氣態(tài)天然氣輸送給下游用戶。簡單介紹了LNG衛(wèi)星站主要系統(tǒng)組成及其工作原理，對衛(wèi)星站主要設(shè)備LNG槽車、LNG儲(chǔ)罐、空溫氣化器和水浴加熱器進(jìn)行了選型分析，最后通過實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證選型。

液化天然氣；能源；設(shè)備；工藝流程

實(shí)現(xiàn)中國新能源供應(yīng)優(yōu)質(zhì)化與多元化的重要資源是天然氣。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，天然氣國內(nèi)需求量越來越大，然而在對天然氣的不斷研究進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)，液化天然氣是優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境和提高能效的更有力措施。由于氣態(tài)天然氣受到體積大，管網(wǎng)鋪設(shè)費(fèi)用高的局限，目前，LNG(液化天然氣)已成為天然氣管網(wǎng)未覆蓋區(qū)域的主要?dú)庠椿蜻^渡氣源,同時(shí)可以作為管輸天然氣供氣城市的補(bǔ)充氣源或調(diào)峰氣源[1,2]。

1 LNG衛(wèi)星站工藝流程簡介

下游天然氣使用時(shí)主要采用的方式是LNG衛(wèi)星站，它是由LNG儲(chǔ)罐、卸車臺(tái)、氣化系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、及調(diào)壓、計(jì)量和加臭系統(tǒng)構(gòu)成，其主要作用為儲(chǔ)存、氣化和輸送。LNG通過低溫槽車由LNG接收站或天然氣液化廠運(yùn)送到LNG衛(wèi)星站，在進(jìn)入站內(nèi)低溫LNG儲(chǔ)罐之前，應(yīng)先對槽罐進(jìn)行增壓作業(yè)，通過壓差原理， LNG通過槽車出液管進(jìn)入儲(chǔ)罐。

低溫 LNG儲(chǔ)罐經(jīng)儲(chǔ)罐增壓器增壓產(chǎn)生壓差，LNG經(jīng)壓差作用后通過出液管進(jìn)入空溫汽化器氣化為氣態(tài)天然氣。當(dāng)氣化后的天然氣溫度未達(dá)到指定溫度時(shí)，可經(jīng)過水浴氣化器進(jìn)行加熱至10 ℃附近，在最終輸送至用戶天然氣管網(wǎng)之前還需進(jìn)行計(jì)量、調(diào)壓和加臭。LNG衛(wèi)星站工藝流程圖如圖1所示。

圖1 LNG衛(wèi)星站工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of LNG satellite station

2 LNG衛(wèi)星站設(shè)備選型分析

2.1 LNG槽車

LNG運(yùn)輸通常有三種方式：水路、公路和鐵路。由于目前國內(nèi)鐵路運(yùn)輸及水路運(yùn)輸發(fā)展緩慢，因此公路運(yùn)輸則成為當(dāng)前和未來最主要的LNG運(yùn)輸方式。LNG公路運(yùn)輸方式有兩種：槽車和集裝箱式運(yùn)輸車，目前LNG運(yùn)輸主要采用單純的公路運(yùn)輸，所以，LNG槽車是目前公路運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?。而我國LNG槽車保有量大約在2 000至3 000臺(tái)左右，槽車的充裝量也由最早的27 m3增大到現(xiàn)在的55.6 m3[3,4]。

2.2 LNG儲(chǔ)罐

根據(jù)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，LNG儲(chǔ)罐可分為三大類，其中有地下儲(chǔ)罐、地上金屬儲(chǔ)罐與金屬/預(yù)應(yīng)力混凝土儲(chǔ)罐，其中常見的地上LNG儲(chǔ)罐又可分為金屬單罐與金屬子母罐兩類儲(chǔ)罐。立式雙層金屬單罐是城市LNG衛(wèi)星站中比較常見的, 一般可以選用多臺(tái)儲(chǔ)罐集中存儲(chǔ)的方式來滿足總存儲(chǔ)量低于1 000 m3的存儲(chǔ)要求。距今為止真空罐單罐容量體積在國內(nèi)一般分為50和100 m3,最大可以做到150 m3，在LNG衛(wèi)星站中通常都選用100 m3儲(chǔ)罐[5]。

儲(chǔ)罐容量的規(guī)劃原則為：一、需儲(chǔ)存3天高峰月平均日用氣量；二、儲(chǔ)罐儲(chǔ)存量的80%滿足當(dāng)?shù)?～6日均用氣量。同時(shí)，對供氣點(diǎn)數(shù)量要求不少于2個(gè)，以及考慮氣源運(yùn)輸所需要的周期、對氣源廠檢修時(shí)間的長短、用戶用氣波動(dòng)情況等因素以便能做到任何情況下都可以對用戶正常供氣[7-9]。

2.3 空溫氣化器和水浴加熱器

氣化器作為LNG衛(wèi)星站的主要設(shè)備之一，其作用是將LNG氣化為規(guī)定溫度下的氣態(tài)天然氣。一般情況下可按照高峰期小時(shí)用氣量是 1.3～1.5倍來了解其氣化的能力。一般把設(shè)備按照 2～ 4臺(tái)定為一組，在設(shè)計(jì)上通常多是配置2～ 3組，相互切換使用。夏季切換周期一般為6 h/次，而冬季由于溫度較低，一般選擇4 h/次。

在冬季，尤其在東北地區(qū)，通常氣溫較低，當(dāng)氣態(tài)天然氣到達(dá)空溫式氣化器出口時(shí)溫度自然較低，一般達(dá)不到要求的5 ℃，可將氣化后未達(dá)到溫度要求的天然氣經(jīng)水浴式加熱器進(jìn)一步加熱。一般可按照1. 3～ 1. 5倍的高峰小時(shí)用氣量來確定其加熱能力[10]。

2.4 調(diào)壓、計(jì)量和加臭

經(jīng)過氣化后的液化天然氣進(jìn)入調(diào)壓、計(jì)量和加臭系統(tǒng)。天然氣在經(jīng)過氣化后的氣體壓力一般情況下為0.6 MPa，經(jīng)過調(diào)壓后調(diào)至為0.2～0.4 MPa。調(diào)壓裝置可由LNG衛(wèi)星站的規(guī)模來確定。通?？蓪⒄{(diào)壓裝置設(shè)定為兩路：一、自力式調(diào)壓器，自力式調(diào)壓器帶有指揮器，當(dāng)壓力超過規(guī)定壓力時(shí)可自行切斷；二、采用渦輪流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。加臭劑可選擇四氫噻吩，將其注入燃?xì)夤艿乐锌筛鶕?jù)流量信號(hào)利用隔膜式計(jì)量泵為動(dòng)力的方法來完成[11]。

3 算例分析

根據(jù)以上選型標(biāo)準(zhǔn)，本文針對某地區(qū)做出粗略規(guī)劃，該地區(qū)人口數(shù)為32萬人，按12萬戶計(jì)算，并且根據(jù)所掌握參考文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)顯示每戶每年用氣量約為150 m3。

（此處選擇5 d做為儲(chǔ)罐儲(chǔ)存量的80%滿足當(dāng)?shù)赜脷饬浚聪禂?shù)為5）

經(jīng)計(jì)算得儲(chǔ)罐容積約為514 m3，可選擇6個(gè)100 m3金屬單罐，以此來做為該地區(qū)5～6 d用氣量。對于空溫氣化器和水浴加熱器需了解該地區(qū)高峰小時(shí)用氣量方可確定氣化加熱能力，粗略估算可選擇 8臺(tái)3 000 m3/h的空溫氣化器作為選擇方案。

4 結(jié)束語

LNG工業(yè)鏈在我國的發(fā)展正處于初期階段，LNG衛(wèi)星站更是剛剛起步，但憑借著其建設(shè)周期短、機(jī)動(dòng)靈活、投資少、效果顯著，尤其是其可通過槽車運(yùn)輸?shù)姆绞絹韼?dòng)天然氣管網(wǎng)未覆蓋到的城市區(qū)域發(fā)展的優(yōu)勢，將其推向LNG工業(yè)鏈中不可替代的位置。而優(yōu)化設(shè)計(jì)LNG衛(wèi)星站內(nèi)各個(gè)設(shè)備及合理選擇型號(hào)將使LNG 衛(wèi)星站的功效最大化。

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Analysis on Type Selection of Equipments for Satellite Stations of Liquefied Natural Gas

SU Sheng-jun
（HQC Liaoning Company, Liaoning Fushun 113006, China）

The main role of LNG satellite station is storage, gasification and liquefaction of natural gas, and transports natural gas to downstream users. In this paper, the composition and working principle of the main system in LNG satellite station were introduced; type selection of LNG tanker, LNG storage tanks, air temperature vaporizer and the water bath heater was analyzed. At last, the rationality of type selection was verified by an example.

Liquefied natural gas; Energy; Equipment; Process

TE 8

A

1671-0460（2015）09-2199-02

2015-07-15

蘇圣鈞（1981-）, 男，遼寧撫順人，工程師，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，研究方向：天然氣綜合利用技術(shù)。E-mail：419406100@qq.com。