淺談撬裝天然氣液化裝置的設(shè)計(jì)與綜合應(yīng)用

龍家久（廣東華南特種氣體研究所有限公司，廣東佛山 528241）

淺談撬裝天然氣液化裝置的設(shè)計(jì)與綜合應(yīng)用

龍家久
（廣東華南特種氣體研究所有限公司，廣東佛山 528241）

液化天然氣作為一種既有突出的環(huán)境效益，又可解決我國(guó)能源短缺問題的清潔綠色優(yōu)質(zhì)能源，在我國(guó)得以大力發(fā)展。但是由于我國(guó)絕大多數(shù)天然氣田儲(chǔ)量不大，分布較分散，且離天然氣管道較遠(yuǎn)，因此撬裝式液化天然氣裝置技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。分析了撬裝天然氣液化裝置的綜合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其工藝技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)探討。

撬裝；天然氣液化裝置；技術(shù)

1　撬裝天然氣液化裝置的綜合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著天然氣的開采和進(jìn)口量的逐年增加，全國(guó)各大城市逐漸進(jìn)入普及使用天然氣時(shí)代，但燃?xì)庀到y(tǒng)組成設(shè)備五花八門，對(duì)安全性、經(jīng)濟(jì)性、規(guī)模性等影響極大，阻礙了燃?xì)庠O(shè)備向更好、更高水平發(fā)展。將燃?xì)庀到y(tǒng)組裝成撬裝式，可節(jié)約土地資源，有利于工廠化，便于管理，有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、集成化，對(duì)參建各方的質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、投資管理、信息管理、組織協(xié)調(diào)等均產(chǎn)生有利影響。撬裝形式作為今后發(fā)展主流方向，將得到更廣泛應(yīng)用[1]。

撬裝式結(jié)構(gòu)改縱橫向平鋪格局為空間發(fā)展形勢(shì)，將主要設(shè)備集中在一個(gè)撬裝的底座上，把設(shè)備向上布置組對(duì)成撬，可以是兩層，三層，或更多層，這樣設(shè)備布局緊湊，減少占地面積和建設(shè)投資。作為一個(gè)整體的撬裝設(shè)備，通過先進(jìn)施工技術(shù)、施工方案、施工設(shè)備及檢測(cè)手段，保證了設(shè)備的質(zhì)量、性能及完整性。且一般成撬制造廠生產(chǎn)管理比較成熟，硬件設(shè)施比較完善，從施工前段準(zhǔn)備到施工，再到竣工驗(yàn)收，撬裝設(shè)備制造廠家有質(zhì)量保證體系、資質(zhì)、質(zhì)量管理認(rèn)證、人員配備、管理制度、責(zé)任制度、設(shè)備制造方案、制造工藝規(guī)程、制造工藝卡、技術(shù)文件、制造過程中質(zhì)量控制的原始記錄及設(shè)備用管材、管件、法蘭、焊接材料及采購(gòu)記錄、質(zhì)量證明文件、二次機(jī)械性能檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告。材料管理、領(lǐng)用記錄等程序完備。制造過程中能有效地貫徹制造方案、工藝規(guī)程，各部門管理人員的控制?？傊?，撬裝形式在燃?xì)庑袠I(yè)上下游得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)為撬裝集成化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化打下良好基礎(chǔ)，為參建項(xiàng)目各方組織協(xié)調(diào)、投資、質(zhì)量、進(jìn)度、安全、信息等管理提供了有力保證。

2　撬裝天然氣液化裝置設(shè)計(jì)要求

撬裝裝置的集成化決定了此類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)必須充分利用有限的空間去達(dá)到最佳的配置效果；既要滿足工藝要求，又要考慮空間行走操作方便，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總體布局；一般較大項(xiàng)目都是由幾個(gè)撬塊組成，如一般的溶化天然氣氣化站（工藝部分）是由儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐增壓撬，氣化撬，卸車撬，BOG 撬，EAG 撬和儀表風(fēng)撬組成，合理布局，滿足工藝要求。所以要求設(shè)計(jì)人員有三維設(shè)計(jì)能力和工作經(jīng)驗(yàn)，這樣會(huì)減少設(shè)計(jì)工作量，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3　天然氣液化技術(shù)及撬裝式設(shè)計(jì)

3.1天然氣液化技術(shù)

天然氣溶化的生產(chǎn)工藝過程通常是將含甲烷 90% 以上的天然氣，經(jīng)脫水、脫烴、脫酸性氣體等“三脫”凈化處理后，利用先進(jìn)的膨脹制冷工藝或外部冷源，將其變?yōu)?162℃的低溫溶體。在實(shí)際應(yīng)用中，天然氣溶化系統(tǒng)主要包括天然氣預(yù)處理、溶化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、利用這 5個(gè)子系統(tǒng)。

3.2天然氣液化及裝置

天然氣的溶化流程有多種方式，制冷方式分為混合制冷劑式、級(jí)聯(lián)式及帶膨脹劑式溶化 3 種流程。溶化裝置通常采用基本負(fù)荷型和調(diào)峰型兩種，基本負(fù)荷型是一種大型溶化裝置，可用于當(dāng)?shù)厥褂没蛲膺\(yùn)。該裝置的溶化單元大都使用級(jí)聯(lián)式溶化或混合制冷劑溶化兩種流程。目前新建與擴(kuò)建的基本負(fù)荷型天然氣溶化裝置，基本上都使用丙烷預(yù)冷混合制冷劑溶化流程。調(diào)峰型溶化天然氣裝置一般用于調(diào)峰負(fù)荷或補(bǔ)充供應(yīng)冬季燃料，以溶化方式儲(chǔ)存在低峰負(fù)荷時(shí)過剩的天然氣，用于高峰或緊急情況下。對(duì)于匹配峰荷和增加供氣的可靠性等方面具有重要作用，能夠提高管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性。調(diào)峰型天然氣溶化裝置與基本負(fù)荷型天然氣溶化裝置相比，屬于小流量天然氣溶化裝置，由于生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小，不適合于連續(xù)運(yùn)行，它的溶化部分一般使用帶膨脹劑溶化和混合制冷劑溶化流程。

3.3撬裝型天然氣液化裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)撬裝型天然氣溶化裝置溶化能力小、設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊的特點(diǎn)，筆者針對(duì)兩套典型的溶化流程進(jìn)行分析比較。流程一采用混合制冷劑溶化流程（MRC），取消了傳統(tǒng)的丙烷預(yù)冷循環(huán)，可以使裝置更為簡(jiǎn)單，流程更為便捷。流程二采用 N2-CH4膨脹機(jī)溶化流程。

筆者利用 PR 方程，對(duì)流程一和流程二 進(jìn)行了模擬計(jì)算與優(yōu)化，并對(duì)流程的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了比較發(fā)現(xiàn)，除了在溶化率上稍低以外，本模擬中的N2-CH4膨脹機(jī)溶化流程的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)要優(yōu)于混合制冷劑溶化流程，原因是后者為了適應(yīng)撬裝型天然氣溶化裝置的要求，沒有采用丙烷預(yù)冷循環(huán)。

丙烷預(yù)冷混合制冷劑流程設(shè)備復(fù)雜、能耗低，適應(yīng)于大型基本符合型 LNC 裝置，但不適合撬裝型，失去了丙烷預(yù)冷的混合制冷劑循環(huán)，在與膨脹機(jī)溶化流程競(jìng)爭(zhēng)時(shí)沒有多少優(yōu)勢(shì)。N2-CH4膨脹機(jī)溶化流程緊湊、運(yùn)行靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，但是能耗高，適應(yīng)于中小型機(jī)動(dòng) LNC 裝置。

4　結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)大中城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)站場(chǎng)多數(shù)采用撬裝形式，使輸配系統(tǒng)更加合理、經(jīng)濟(jì)，為安全平穩(wěn)供氣提供了可靠保證?，F(xiàn)階段，各個(gè)用戶對(duì)撬裝形式的具體要求會(huì)有所不同，包括功能、布置、供氣能力等，如何從用戶的不同需求中總結(jié)規(guī)律，使撬裝站達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、配套化尚有待更加深入的研究和應(yīng)用。

[1] 譚建宇.小型天然氣溶化裝置工藝流程數(shù)值模擬和優(yōu)化[J].天然氣工業(yè)，2005，（25）.

On Skid Natural Gas Liquefaction Plant Design and Integrated Application

Long Jia-jiu

Liquefied natural gas as both a prominent environmental benefits，but also solve the problem of energy shortage of high-quality green clean energy in the country and to develop.However，because of the vast majority of natural gas reserves little more dispersed distribution，and far away from the gas pipeline，it means skid-mounted LNG technology has broad application prospects. Analyzes the natural gas liquefaction plant skid mounted integrated application advantages，and focus on its technology.

skid；natural gas liquefaction plant；technology

TE646

A

1003-6490（2016）03-0092-01

2016-03-16

龍家久（1987—），男，貴州錦屏人，助理工程師，主要從事天然氣撬裝設(shè)計(jì)工作。