基于模塊化的LNG供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝

羅星星　潘燃陽(yáng)

摘 要：液化石油氣又被稱為L(zhǎng)NG，其要先汽化后經(jīng)過一系列的調(diào)壓、計(jì)量、加臭等處理，使LNG能夠輸送至管網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中。不過，由于管網(wǎng)系統(tǒng)存在較大溫差，并且含有易燃易爆介質(zhì)，這就需要相關(guān)人員在LNG供氣系統(tǒng)安裝時(shí)對(duì)工藝管線及設(shè)備等的布置有著嚴(yán)格的要求，不然會(huì)造成供氣系統(tǒng)安裝過程中存在安裝質(zhì)量較差、系統(tǒng)布置混亂等問題。針對(duì)這些問題，文章提出了模塊化設(shè)計(jì)安裝理念，以此確保LNG供氣系統(tǒng)得以正確合理的設(shè)計(jì)與安裝，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員帶來借鑒。

關(guān)鍵詞：模塊化；LNG；供氣系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）32-0081-02

Abstract： Liquefied petroleum gas（LPG） is also called LNG， which is vaporized first and then passed through a series of pressure regulation， metering and odorization treatment， so that LNG can be transported to the pipe network system. However， due to the large temperature difference in the pipe network system and the presence of flammable and explosive media， it is necessary for the relevant personnel to have strict requirements for the layout of process pipelines and equipment when installing the LNG gas supply system. As a result， there are some problems in the process of gas supply system installation， such as poor installation quality， system layout confusion， and so on. In view of these problems， the paper puts forward the idea of modular design and installation， in order to ensure the correct and reasonable design and installation of LNG gas supply system.

Keywords： modular； LNG； gas supply system； system design

引言

目前，LNG已經(jīng)成為民眾生產(chǎn)生活中的重要清潔能源，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。LNG是通過供氣系統(tǒng)輸送到管網(wǎng)中進(jìn)行使用的，由于LNG是以液體狀態(tài)存在的，這能夠使其運(yùn)輸與存儲(chǔ)變得更加方便，不過在使用時(shí)卻需要將其進(jìn)行汽化處理，以使其成為氣態(tài)天然氣，而這就需要通過調(diào)壓、計(jì)量、加臭等一系列的措施才能完成，由此可見，LNG供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝相比于其他工藝管道來說是相對(duì)復(fù)雜的，并且在設(shè)計(jì)與安裝時(shí)也有著更加嚴(yán)格的要求。為了確保LNG供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝變得規(guī)范化、合理化、安全化，本文通過對(duì)LNG供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)理念，以此深入探討LNG供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝工作。

1 LNG供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝中的模塊化思想

在LNG供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝中，需要借助于模塊化思想來進(jìn)行規(guī)范，以此確保供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝能夠合理。模塊化思想本質(zhì)上是采取了分而治之的理念，其是將一個(gè)整體劃分為若干個(gè)子體，這些子體都是該整體的組成部分，這樣對(duì)這些子體進(jìn)行控制也就變得比較簡(jiǎn)單了。對(duì)LNG供氣系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)與安裝，需要將該系統(tǒng)中功能相同或相似的單元部分進(jìn)行分離處理，然后按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范來進(jìn)行簡(jiǎn)化及歸并等操作，以使這些分離后的單元能夠獨(dú)立出來，而這些單元便是所謂的模塊。通過對(duì)這些模塊進(jìn)行不同的組合，能夠產(chǎn)生許多新的工藝，而在模塊組合與分解過程中，便是所謂的模塊化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的新工藝其實(shí)質(zhì)便是通用模塊與專用模塊組成后的整體。

2 基于模塊化的LNG供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想，在LNG供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要將其劃分為九個(gè)模塊，分別是LNG裝卸模塊、回收加熱模塊、天然氣出站模塊、灌瓶模塊、儲(chǔ)存增壓模塊、放散模塊、調(diào)壓計(jì)量加臭模塊以及氮?dú)饽K，以下便對(duì)這些模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2.1 LNG裝卸模塊

在LNG供氣系統(tǒng)中，裝卸模塊由安全放散管、卸車增壓氣化裝置、氣相管道、LNG槽車、液相管道、止回閥等組成，該模塊利用公路槽車來實(shí)現(xiàn)LNG的運(yùn)輸，并通過卸車增壓氣化裝置進(jìn)行升壓，此時(shí)LNG槽車中的氣壓較高，而低溫儲(chǔ)罐的氣壓較低，這就會(huì)使兩者之間產(chǎn)生壓差，通過該壓差便可實(shí)現(xiàn)LNG從槽車卸入到低溫儲(chǔ)罐中。此外，如果低溫儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏或需要進(jìn)行檢修時(shí)，也可通過該模塊系統(tǒng)將LNG反向裝入到槽車中。

2.2 LNG儲(chǔ)存增壓模塊

LNG儲(chǔ)存增壓模塊包括低溫截止閥、低溫儲(chǔ)罐、增壓氣化裝置、放散管及切斷閥等，該模塊能夠通過自增壓與低溫泵增壓兩種方法來增加低溫儲(chǔ)罐中的氣壓，在這兩種增壓方法中，低溫泵增壓對(duì)安裝條件有著很嚴(yán)格的要求，因此在小型的LNG供氣系統(tǒng)中并不適用。因此在LNG供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常都是采用自增壓方式來進(jìn)行增壓。

2.3 LNG氣化加熱模塊

LNG氣化加熱模塊包括低溫截止閥、空溫室氣化裝置、液相管道、水浴加熱裝置及氣相管道等，其中，空溫室氣化裝置是LNG供氣系統(tǒng)中的主要?dú)饣O(shè)施，一般需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)及使用條件來選擇氣化裝置。

2.4 BOG回收加熱模塊

BOG回收加熱模塊包括放散管、低溫截止閥、空溫室加熱裝置及安全閥等，該模塊能夠根據(jù)LNG的卸車方式、LNG存儲(chǔ)條件、BOG氣體的來源途徑等來確保BOG氣體始終處于低溫高壓狀態(tài)，并通過調(diào)壓及加熱等方式將LNG輸送到管網(wǎng)中。

2.5 調(diào)壓計(jì)量加臭模塊

調(diào)壓計(jì)量加臭模塊包括球閥、調(diào)壓器、加臭器、渦輪流量計(jì)等，該模塊中的調(diào)壓裝置一般需要設(shè)置兩路，并且調(diào)壓裝置需要配備超壓切斷與指揮器，計(jì)量功能則是利用渦輪流量計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，該模塊在進(jìn)行加臭處理時(shí)所使用的加臭劑為四氫噻粉，并通過隔膜式計(jì)量泵來驅(qū)動(dòng)，該模塊會(huì)根據(jù)流量計(jì)中的流量信號(hào)來定量注入加臭劑。

2.6 天然氣出站模塊

天然氣出站模塊包括絕緣接頭、球閥、切斷閥三個(gè)部分，當(dāng)調(diào)壓計(jì)量加臭模塊將天然氣注入到天然氣管道時(shí)，該模塊會(huì)在供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)利用緊急切斷閥進(jìn)行自動(dòng)切斷。

2.7 放散模塊

在放散系統(tǒng)模塊中，分為低溫放散模塊、常溫放散模塊與安全泄放模塊三種，在低溫放散模塊中，其是由阻火裝置、安全閥、EAG加熱裝置、截止閥、放散塔組成，低溫天然氣會(huì)通過EGA加熱器、放散塔和阻火裝置處理后在空氣中放散。常溫放散模塊則是由安全閥、阻火器以及放散塔共同組成，常溫天然氣不需利用EAG加熱裝置進(jìn)行升溫處理，該模塊可直接與阻火裝置入口管道連接，并通過放散塔將天然氣放散至大氣中。安全泄放模塊則由EGA加熱裝置、放散塔、放散閥、減壓閥、安全閥及阻火裝置組成，為了確保低溫儲(chǔ)罐具備良好的密封性與安全性，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要配套安裝放散閥、減壓閥與安全閥，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫儲(chǔ)罐的三級(jí)安全防護(hù)。

2.8 LNG灌瓶模塊

LNG灌瓶模塊則由放散管道、LNG鋼瓶、液相管道、連接管與氣相管道組成，該模塊在將LNG灌入到鋼瓶時(shí)，會(huì)先將軟管與鋼瓶連接，然后開啟回氣閥與進(jìn)液閥，待LNG裝滿后關(guān)閉，并將軟管卸下后將鋼瓶稱重后存儲(chǔ)。對(duì)于某些燃?xì)夤芫W(wǎng)覆蓋范圍以外的用戶，大多都是利用LNG鋼瓶進(jìn)行供氣的。

2.9 氮?dú)饽K

氮?dú)饽K包括減壓閥、放散閥、氮?dú)馄考肮艿浪膫€(gè)主要組成部分，儲(chǔ)罐中的氮?dú)鈺?huì)在減壓處理后經(jīng)由管道提供給氣動(dòng)閥門。

3 基于模塊化的LNG供氣系統(tǒng)安裝

在基于模塊化的LNG供氣系統(tǒng)安裝中，對(duì)于儲(chǔ)存增壓模塊，可依據(jù)低溫儲(chǔ)罐的具體數(shù)量來采取不同的組合形式進(jìn)行安裝。當(dāng)?shù)蜏貎?chǔ)罐的數(shù)量不超過四臺(tái)時(shí)，可在每臺(tái)低溫儲(chǔ)罐中配備一個(gè)增壓氣化裝置，以便于操作，不過這種組合形式需要占據(jù)較大的面積。當(dāng)?shù)蜏貎?chǔ)罐的數(shù)量超過四臺(tái)時(shí)，則可將所有低溫儲(chǔ)罐集中在一起，利用兩個(gè)增壓氣壓裝置來進(jìn)行集中控制，該組合形式不需要配備較多的增壓氣化裝置，不會(huì)占用過多的空間，但操作起來卻不如第一種組合形式便捷。需要注意的是，由于低溫儲(chǔ)罐為真空粉末壓力儲(chǔ)罐，因此會(huì)受到吊裝與運(yùn)輸?shù)南拗?，為了便于吊裝和運(yùn)輸，每個(gè)低溫儲(chǔ)罐的容積最高不能超過150m3，某些供氣系統(tǒng)所使用的低溫儲(chǔ)罐容積量甚至只有50m3。在安裝氣化加熱模塊時(shí)，需要結(jié)合安裝現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件來進(jìn)行，當(dāng)LNG供氣系統(tǒng)所處環(huán)境溫度較高時(shí)，則需要采用空溫式氣化裝置，儲(chǔ)罐中的低溫LNG會(huì)在進(jìn)入到空溫式氣化裝置時(shí)和外界溫度進(jìn)行換熱，從而使液化LNG轉(zhuǎn)變?yōu)闅饣疞NG。當(dāng)LNG供氣系經(jīng)所處的環(huán)境溫度較低時(shí)，則需要采用水浴式加熱裝置和水浴式氣化裝置，此時(shí)低溫LNG進(jìn)入水浴式加熱裝置時(shí)會(huì)通過熱水進(jìn)行加熱，并由水浴式氣化裝置將LNG從液化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅饣癄顟B(tài)。當(dāng)LNG供氣系統(tǒng)所處環(huán)境存在四季變換時(shí)，則可選擇空溫式氣化裝置與水浴式加熱裝置，此時(shí)，春季、夏季和秋季只需采用空溫式氣化器即可，冬季則需采用水浴式加熱裝置進(jìn)行加熱。對(duì)于氣化裝置的氣化量及臺(tái)數(shù)選擇，則要結(jié)合工程實(shí)際情況及安裝要求來確定，除此之外還要結(jié)合運(yùn)輸條件、供氣需求等因素來考慮。在安裝氮?dú)饽K時(shí)，需要根據(jù)低溫儲(chǔ)罐的具體種類來進(jìn)行設(shè)計(jì)，氮?dú)饽K主要用于管道和儀表風(fēng)的置換以及對(duì)低溫氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。如果選擇真空粉末壓力儲(chǔ)罐，則可不利用氮?dú)鈦肀Ｗo(hù)絕熱層，但需要在常壓罐夾層及其子母罐中注入氮?dú)?，以確保絕熱材料不會(huì)受潮。通常來說，如果供氣系統(tǒng)不需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，則可采用瓶組氮?dú)饧纯?，如果需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，則采用自帶液氮保護(hù)的供氣系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于模塊化設(shè)計(jì)思想將LNG供氣系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分，并依據(jù)用戶需求提出了不同模塊的組合安裝形式，以此確保LNG供氣系統(tǒng)在正常運(yùn)作的情況下，能夠有效滿足不同用戶的供氣需求，進(jìn)而大大減少了LNG供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝量，使設(shè)計(jì)人員能夠更加便捷靈活的對(duì)供氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝。

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