LNG气化站的设计

第28卷2007年第5期有色冶金设计与研究10 月LNG气化站的设计胡炯华(南昌有色冶金设计研究院,江西南昌330002)[摘要]论述了LNG气化站的工艺流程、主要设备的特点及气化站的安全消防措施。(关键词]LNG气化站;工艺;设备选型;安全中图分类号:TK174文献标识码:B 文章编号:1004 4345(2007)05- 0001-03Design of LNG Gasification StationHU Jiong-hua(Nanchang Engineering & Research Inetitule of Nonferoue Metals, Nanchang, Jiangxi 330002. China)Abstract Process flow of LNG gasification station, characteristics of main equipment and safety and fre measures taken forgasification station are disetated in the paper.Keywords LNG gasifation station; process; equipment selection; safety主要为新疆广汇集团,运输方式主要采用低温槽车公1前言路运输,气化站储配量- -般为7~10天的用气量。2.2其他因素LNG即液化天然气，是天然气在常压、-162C时与以居民公建为主导用气的气化站相比,工业用的液化产物,主要成分为甲烷,另有少量乙烷、丙烷等气化站具有用量大、用气均匀稳定气质要求高等特点，烃类,几乎不含水巯、二氧化碳等物质,是一种洁净、在工艺设计和设备选型 上也有不同的特点和要求。利于环保的能源。液化天然气常压下储存温度为- 1629C,液化后体积约为标准状况下天然气的3 LNG气化站工艺设计1/600。由于天然气具备以上的优势,在诸多工业中,受至今我国尚无LNG的专用设计标准，在国内到了青睐。将其用低温槽车进行运输，到达LNG气LNG 气化站设计时,基本参照CB50028- -2006《城镇化站后气化供应，解决了天然气管道无法到达的城燃 气设计规范》和GB 50183- 2004《石油天然气工程市利用天然气的问题。本文着重阐述企业生产用气设计防 火规范》设计,实践证明安全可行吧。化站的设计特点。3.1工艺流程LNG储配站的工艺流程如图1。2气化站规模的确定(1)LNG增压卸车系统气化站规模需综合考虑用气量、气源、供气安LNG采用罐式集装箱槽车运送至站内，槽车增压方式卸车。站内卸车增压器给集装箱槽车增压至全、经济评估及输配系统等因素!。2.1储配规模0.6 MPa,利用压差将LNG送入低温储罐。通常情况下,根据从气源到气化站的运输方式的(2)储存增压系统不同,LNG储配量也不尽相同。目前,我国LNG供应商正常供气操作中为保持储罐内压力的稳定,必须收稿日期:2007-06-15作者简介:胡炯华(1976- -),男,江西人,工程师，主要从事热能工程设计与研究工作。有色冶金设计与研究第28卷不断地向储罐补充气体,对LNG储罐进行增压,维持0.3~0.35 MPa的压力,保证LNG输出量满足需求。LNG椿车EAG 加热器一放敢塔卸车增压器→←LNG储E-r+LNG空溢气化器NG燕汽加热器]ma调压计量如臭力储罐增乐器LNG 蒸汽气化器用户一JBOG加热器l图1 LNG储配站工艺流程当LNG储罐压力低于升压调节阀设定开启压点温度为-161.5C,常压下储存温度为-162.3C,密度力时,压力调节阀开启,LNG进入储罐增压器，气化约430 kg/m。当LNG气化为气态天然气时其临界的NG通过储罐顶部的气相管进入罐内,使储罐压力浮力温度为- 107%。当气态天然气温度高于-1079C上升;当LNG储罐压力高于设定压力时,调节阀关闭，时气态天然气比空气轻将从泄漏处上升飘走。当气储罐增压器停止气化,随着罐内LNG的排出,储罐压态天然气温度低于-107C时，气态天然气比空气重,力下降。通过调节阀的开启和关闭,从而将LNG储低温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆罐压力维持在设定压力范围内。炸物。为了防止安全阀放空的低温气态天然气向下(3)BOG回收系统积聚形成爆炸性混合物，设置1台空温式EAG加热低温槽车内LNG卸完后,尚有高压低温天然气,器,放散气体先通过该加热器加热,使其密度小于空为节约资源,增加经济效益,在卸车台特设计一-路低气,然后再引入放散塔高空放散。温气体天然气回收管线。，槽车及储罐排 出的BOG气体为低温状态,压力4设备选型在0.3~0.6MPa之间，且流量不稳定,BOG工艺将其4.1 LNG 储罐加热至0~5C常温后,同气化加热工艺的常温NG一储罐是LNG气化站的主要设备，占有较大的造并输入调压系统。价比例，按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐(4)气化系统采用两组空浴式气化器组，同样利用空气为热和金属/预应力混凝土储罐3类。源,当一组使用时间过长,气化器结霜严重时，导致气对于中、小型气化站,- -般选用真空粉末绝热低化器气化效果降低,出口温度达不到要求,人工(或自温储罐,储罐内分为内外两层,填充珠光砂粉末,夹动或定时)切换到另一组使用,本组进行自然化霜(或层抽真空,有效防止外界热量传入罐内，保证罐内热水化霜)。在夏季，经空浴式气化器气化后天然气温LNG日气化率低于0.3%(VNV),保障储罐安全国。度可达15C左右,可以直接进管网;在冬季或雨季,由4.2储罐增压器于环境温度或湿度的影响，气化器气化效果大大降每台储罐配用1台空温式气化器为储罐增压，低,气化后天然气温度太低,经水浴式加热器加热,达LNG进增压气化器的温度为-162.3C，气态天然气出增压气化器的温度为-145C。到允许温度,再进管网。4.3卸车增压气化器(5)调压系统常规LNG集装箱罐车上不配备增压装置,因此调压器系统采用双阀组设置,调压器阀后压力站内必须设置卸车增压气化器,将罐车压力增至设定为0.12 MPa,计量、加臭后送入厂区天然气管,供0.6MPa。LNG 进气化器温度为-162.3C气态天然气用户使用。出气化器温度为-145C。(6)安全放散系统4.4 BOG加热器LNG是以甲烷为主的液态混合物，常压下的沸为节约能耗,B0G加热采用空温式,BOG加热器第5期LNC气化站的设计加热或空温式BOG加热器+NG蒸汽加热器加热根后温差高达180C,存在着较大的冷收缩量和温差应据季节的不同,选择不同的加热方式。力通常采用“门形”补偿装置补偿工艺管道的冷收缩。4.5 LNG气化器气化器以空温式气化器为主，辅以蒸汽加热气6安全及消防系统网化器。在环境温度较低时,开启蒸汽加热气化器,提高LNG泄漏后会造成冻伤及窒息等人身伤亡事供气的可靠性。故,且与空气混合后如遇火源,极易燃烧及爆炸,所以4.6调压计量装置调压装置采用“2+1”结构,即一一开一备一旁通。气化站的安全及消防系统就显得极为重要。计量设旁路即“1+1”结构,便于在流量计校验或6.1 总图布置检修时不中断正常供气。流量计选用涡轮流量计1台,将储存区、生产及辅助区和办公区分开设置,做具有压力温度的校正和补偿功能，现场显示流量数值到功能分区合理、又紧凑统-。 综合考虑防火间距、并预留远传接口,量程比为20:1,系统精度1.5级。消防车道及防火防爆要求。加臭设备为撬装- -体设备。 根据燃气流量变化，LNG气化站总平面布置与工艺流程相适应,做按比例加臭,加臭控制器采用单片机,实现燃气流量到内外物流向合理,生产管理和维护方便,确保气化站与厂内建(构)筑物的安全间距、气化站设备布置安变化的自动控制。全间距满足设计规范要求。5阀门、管道及管件6.2电气系统电气设计严格遵守《爆炸和火灾危险环境电力装5.1阀门选型置设计规范》和其他现行的国家标准。选用性能优工艺系统阀门应满足输送LNG的压力和流量良、密封绝缘良好的电缆及电气设备以杜绝火灾隐要求，同时必须具备耐-196C的低温性能。常用的患。用于爆炸性气体环境的电气设备和灯具是与该LNG阀门主要有增压调节阀、减压调节阀、紧急切断区域的级别相适应的防爆电气设备和灯具。阀、低温截止阀、安全阀、止回阀等。阀门材料为确保站内的消防用电及通信设施正常工作,消0Cr18Ni9。防控制系统、消防水泵等主要用电设备有备用电源，5.2管道及管件站内控制室设外线报警电话,站内生产装置及辅助(1)介质温度≤-20C的管道采用输送流体用不锈设施、工业建筑物均安装避雷装置。钢无缝钢管(GB/T 14976- -2002),管件均采用无缝热6.3仪表控制压管件(GB/T 12459 -2005),法兰采用凹凸面长颈对分布控制系统(DCS)用于显示和控制LNG装置焊钢制管法兰(HG 20592- 97)，法兰密封垫片采用金的温度、压力、液位流量等主要和重要的控制参数。属缠绕式垫片,紧固件采用专用双头螺柱、螺母,以上紧急关闭系统(ESD) 与DCS系统相互独立,在材料材质均为0Crl8Ni9。LNG装置发生紧急状况时启动，用于隔离和关断(2)介质温度>- 20C的工艺管道,当公称直径LNG或其他可燃危险物质的来源，并关闭那些如果≤200 mm时,采用输送流体用无缝钢管(GB/T8163-继续运行可能维持或加剧灾情的设备。1999),材质为20#钢;当公称径>200mm时采用焊接在工艺设备特别是LNG储罐附近设置的可燃钢管(GB/T 3041-2001),材质为Q235B。管件均采用气体浓度检测报警器,在生产区设置的火焰探测器、材质为20#钢的无缝冲压管件,法兰采用凸面带颈火灾 报警器以及用来检测LNG是否泄漏的过冷检对焊钢制管法兰,材质为20#钢，法兰密封垫片采用测器。检测信号均送入DCS系统与设定报警值比较,柔性石墨复合垫片(HG 20629 97)。部分重要信号再送入ESD系统,便于单元设备停机LNG工艺管道安装除必要的法兰连接外，均采或全站联锁停车。用焊接连接。低温工艺管道用聚氨酯绝热管托和复6.4通风系统合聚乙烯绝热管壳进行绝热。碳素钢工艺管道作防设有LNG工艺设备的建构筑物应采取机械排腐处理。风、自然排风或多种方式相结合的通风措施,使危险气站区LNG管道在常温下安装,在低温下运行,前(下转第6页)有色冶金设计与研究第28卷从表2可以看出，高料层烧结有效地强化了焙理范围之内。生产实践表明,实施高料层生产后,烧烧过程,脱硫能力大大增加,同时料层提高后，烧结机结原料中小矿山矿和氧化物料的配入比例比低料层焙烧过程中高温时间延长，床层蓄热能力比低料层时有明显增加(见表4),不但很好地解决了矿源紧张高,因而有利于粘结相的生成,小时产块和有效块率与工艺稳定之间的矛盾,而且经济效益显著。比以往有较大提高，从而实现了烧结机产能大幅度表4高低料层处理小矿山矿和杂料对比提升(见表3)。项目低料层,380 mm高料层,450 mm表3高低料层烧结产能对比情况小矿山矿占原料比例,%5-6 .9-11年份,年040:D607,02 07,03氧化物料比例,%10-1525~-30料层高度, mm3804505结论产能,Ud660681662 854840(1)韶冶一-系统采用高料层烧结的工艺模式有效4.2烧结工艺的强化使得经济效益显著烧结工艺处理小矿山矿和杂料比例增加，经济地强化了工艺,实现了烧结机产能的明显提升，烧结效益显著。料层提高后,需要通过合理的手段来降低块产量和质量都较好满足了鼓风炉的需求。精矿含硫,以维持烧结工艺的热平衡和实现烧结与(2)生产实践证明高料层烧结对原料的依赖程度降硫酸之间的协调作业，而增大小矿山矿和杂料这类低,能增大小矿山矿和杂料的处理量,不但缓解了矿源价格相对便宜的低硫物料的配入比例，能很好地解紧张与工艺稳定之间的矛盾,而且经济效益显著。决这一问题，虽然小矿山矿和杂料的制粒效果较其他矿差,对烧结料层的透气性造成一定影响,但圆简[0]云正宽,等冶金 工程设计第2删[M.北京:泊金工业出版社2006,6.[参考文献]烧结机的改造使得混合物料制粒效果明显改善,这2] 袁学敏.混合制粒机制粒机理及其内衬材料的选择[].稀有金属样小矿山矿和杂料配入后料层阻力仍然能维持在合与硬质合199.12;29.. (_上接第3页)(4)移动式灭火器材体聚积所具有的潜在危害性降到最低。如果蒸发气体在LNG设备和汽车槽车等处属于严重危险级密度大于空气,应在其聚积部位最低处设通风装置。别的关键位置，设便携式或手推式灭火器。控制室、6.5消防系统变配电室内配置手提式二氧化碳灭火器，以保证迅消防系统主要包括消防水系统、干粉灭火系统、速有效地扑灭初期火灾。泡沫灭火系统和移动式灭火器材。(1)消防水系统7结语消防水系统由消防泵房、消防水池、消防管道及消火栓、消防水炮等组成,主要用于冷却储罐等设备在LNG气化站设计过程中,针对工艺流程、设备选型、阀门、管道及管件、安全消防系统等主要因素和管道,而不是控制和扑灭火焰。进行了优化,确保安全可靠地向用户供气,合理降低(2)干粉灭火系统干粉灭火剂是扑灭高压力、大流量天然气火灾工程造价,提高了项目的经济效益。的最有效措施。(3)泡沫灭火系统采用高倍数泡沫灭火系统，喷出大量泡沫覆盖[1] 金颖城市LNG气化站主要设备规模及选型的探讨[I上海煤气2006.(3).在泄漏的LNC上面，,减少来自空气的热量，有效降低2] 吴创明LNG气化站工艺设计与运行管理J]煤气与热力2006(49.LNG蒸气产生的速率,减小可燃气体覆盖的范围。若3] 杨双成. LNG气化站设计特色简介[EB]htp:// ww.a.cn Awen条件允许,还可设置固定式低倍数泡沫灭火系统,在Agch /003/303.html.储罐管道等重要设备上方设置泡沫喷淋灭火装置。[4王訾车帆.ING气化站的安全设计切煤气与20050:30-33.