液化天然气气化站设计的改进

第26卷第11期煤气与热力 Vol. 26 No. 112006年11月 GaS HEATNov.2006液化天然气气化站设计的改进兰书彬(上海通达能源集团有限公司,上海200235)摘要:目前国内液化天然气气化站的设计主要参照国外和国内LPG站的标准,还没有形成LNG气化站的设计规范。根据多个LNG气化站设计、建设和运行的经验,针对设计及运行中存在的问题,对LNG气化站的低温管道、出站管道BOG储罐、储罐增压器、围堰、消防水系统及办公用房的设计进行改进,使工艺更趋合理,有利于安全运行和减少造价。关键词:液化天然气;气化站;设计中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号:1000-4416(2006)11-0004-04 Improvement on Design of LNG Vaporizing Station LAN Shu-bin Shanghai Tongda Energy Group Co., Lutd., Shanghai 200235, China) Abstract: Because there is no design criterion of LNG vaporizing stations in China at the present time, the design of domestic LNG vaporizing stations mainly refers to foreign and domestic standards of LPG stations. Based on the experience in the design, construction and operation of LNG vaporizing sta- tions, and directed toward problems existing in the design and operation, the design of cryogenic pipe- line, outgoing pipeline, BOG container, booster for container, dike, fire water system and office build- ings of LNG vaporizing station is improved to rationalize the process, operate more safely and decrease fabrication cost. Key words: LNG; vaporizing station; design液化天然气(LNG)是天然气的液态形式,是一g气化站的设计及运行规范。我公司经过多个种清洁、优质燃料。LNG的体积约为其气态体积的LNG气化站的设计、建设和运行,针对设计及运行1/600,因此LNG更有利于远距离运输、储存,天存在的问题,对LNG气化站设计提出一些改进建然气的应用范围更广。议,现总结如下。国家根据地域分布和能源资源供需情况,在经1g气化站工艺简介济发达的东南沿海(广东、福建、浙江、山东和上海)LNG气化站主要包括卸车台、低温储罐、增压地区积极开展进口LNG的接收与利用工作。第一系统、气化系统及调压、计量和加臭系统,其工艺流个试点工程深圳大鹏湾码头工程于2004年动工建程见图1。LNG通过低温槽车运到气化站,槽车储设,每年接收300×104t的LNG,已于2006年入罐通过增压器进行增压,在压差作用下,通过卸车台商业运营。随着这些项目的实施,未来数年LN将的管道进入站内的低温储罐。低温储罐通过增压器广泛应用于工业和民用的各个领域。使储罐压力达到一定值,罐内LNG通过出液管道进LNG作为天然气应用的重要方式,在国内还处人气化系统,使LNG气化升温达到设定值,再通过于发展初期2-4目前国内LNG气化站的设计主出站调压器将压力降到要求值,通过计量和加臭后要参照国外和国内LPG站的标准还没有形成我国进入燃气管网系统。第11期兰书彬:液化天然气气化站设计的改进第26卷皿放散气加热器g加热器放空管NG槽车空浴式气化器水浴式气化器BOG储罐调压装置计量装置进入城市管加臭装置卸车增压器储罐增压器图1LNG气化站工艺流程 Fig. Process flow of LNG vaporizing station2低温管道设计变化容易产生微小泄漏,因此阀门大多采用焊接连2.1低温管道管径适当缩小接,尽量减少法兰连接的数量,以减少LNG泄漏的减少昂贵的低温管道的使用量是降低造价的有可能性。但是由于周期性检修和临时检修的需要,效方法。由于低温管道的建设费用几乎与管道直径系统内必须要有法兰连接,以便于管道断开、隔离、成比例增长,因此要合理选择管径。置换和吹扫。特别是在储罐和管道连接部位必须在以城市燃气供应为主的气化站,以日供气量根部阀前设置法兰连接,以便管道储罐的周期检验。25000m3/d为例,每天需要供应1车气(约40m目前我公司已经在储罐上进液和气相管道根部阀前的LNG)。目前气化站所设卸液管道通常都为DN设置了法兰连接。65mm,卸1车气的实际时间约3h。卸车速度主要采用法兰连接后为了尽量减少泄漏,增加安全取决于两罐压差,如果提前将准备充液的储罐压力性,法兰宜采用凹凸面法兰,垫片采用聚四氟乙烯降低,提高压差,根据经验,卸车速度按3m/s计板,平面法兰宜采用金属缠绕式垫片(Cr8Ni9+石DN50mm管道卸1车气的理论卸车时间约2h。因墨或聚四氟乙烯带),可以防止由于垫片破坏而造此对于供气量为25000m3/d的气化站,卸车管道成LNG的大量泄漏。可缩小到DN50mm,与槽车管径一致。2.4储罐根部阀门安装方向的改进管道直径缩小后,相应的低温阀门、止回阀、卸①截止阀结构特点车金属软管及管件的通径都相应缩小,节约资金。从阀门结构来看,截止阀密封点有阀座、阀体中2.2取消U型膨胀弯法兰和阀杆处填料函,其中阀体中法兰和阀杆处填原则上LNG管道应当进行热应力分析,在设计料函是最容易外漏的部位,泄漏后很难堵住。LNG时应尽可能使用柔性设计和环行管道,在需要的地储罐根部阀门多为截止阀,在常规安装时下进液阀方增加补偿器(5。目前有部分LNG站在设计时为门的箭头方向与流体方向一致,即朝向罐内。了吸收冷缩量,在卸车管道设置了U型膨胀弯。②常规安装的弊端按照设计要求,卸车台到储罐距离仅为15m,下进液阀门箭头方向与流体方向一致时,阀体不锈钢管道的线膨胀系数为16×10-6-,按温差中法兰和阀杆处填料函就和储罐内液体在同一个空216℃计算,膨胀量为51.84mm此膨胀量完全可间,一旦阀体中法兰和阀杆处填料函发生泄漏,即使以通过储罐前的90°弯头和卸车台的自由端得到吸关闭阀门,也不能切断储罐液体流向阀体中法兰和收和释放,因此可以取消U型膨胀弯。经过几个填料函,无法制止泄漏,这种安装方法存在很大的安LNG站的实践证明,取消U型膨胀弯完全可行。全隐患。江苏省某市天然气公司曾经发生过这样的液态LNG管道上尽量减少阀门,避免产生封闭泄漏,只能在泄漏状况下,进行倒罐操作,现场情形管道致使液态LNG随温度升高而膨胀造成超压。比较危险。2.3合理采用低温法兰③安装方向改变LNG管道中包含大量的阀门,由于法兰随温度在阀门安装时,改变下进液阀门安装方向,改为5第11期煤气与热力第26卷阀门箭头方向朝向罐外。在阀体中法兰和阀杆处填罐的可以逐步取消,将其应用到其他场所。料函外漏时,关闭阀门就可以阻止罐内LNG继续外取消BOG储罐后,消防水设计规模可以相应减漏,更有利于操作安全。小。2.5低温阀门国产化5储罐增压器的配置LNG储罐的根部阀为关键部位,根据国产阀门原设计的增压器基本上是每台储罐配1个增压现状目前仍要采用国外优质阀门,其他部位的阀门器。由于供气时基本是1台储罐向外供气,只使用完全可以国产化。对于LG储罐液相管道的紧急1个增压器,增压器利用率低。因此在站内只设置2切断阀,实践证明国产优良的阀门已经能够满足安个储罐增压器,管道设计适当改变,使每台储罐都可全要求,关闭时间能够达到要求。在满足安全要求以利用这2个增压器,作到1用1备,既节省资金又的前提下,这些阀门的国产化可以降低造价。能减少占地面积。2.6低温保温管托长度缩短在没有配备卸车增压器的气化站内,若站内有目前所用低温管托尺寸较大,长度为400mm,2台以上储罐,可以先给站内1台储罐增压,然后通但长度减小50%仍可以满足需要。过此储罐气相管、卸车管道的气相管同槽车罐气相3出站管道设计的改进相连,给槽车罐增压,这样可以节省卸车增压器和相3.1常规管道设计应低温管道的配置。通常出站管道设有调压器、过滤器、流量计、紧6围堰设计急切断阀,每个装置设有1个旁通阀和前后2个切有的LNG气化站设计存在没有设计围堰、管线断阀,共有12个阀门。或电缆桥架穿透围堰墙体和围堰排水采用重力排水3.2管道设计改进等现象。①取消紧急切断阀6.1围堰设计的重要性出站紧急切断阀是为了在管网泄漏或出站气体1940年美国俄亥俄天然气公司的LNG储罐由温度低时自动关闭。气化站实行24h值班制,同时于材质问题导致储罐破裂,4780m3的LNG大量泄设有压力和温度报警。一旦出现异常操作人员可漏,由于储罐周围没有围堰,LNG涌向工厂和邻近以立即关闭出站阀门。这样就可以取消1个紧急切街道,流入下水道和一些封闭空间,引起燃烧爆炸。断阀和3个相应的切断阀。储罐一个支撑发生破坏,加剧了LNG的外泄。这场②调压器、过滤器、流量计共用1个旁通阀灾难造成148人死亡,400人受伤,财产损失严重,将调压器、过滤器、流量计串联在一起,中间阀公司从此倒闭。由此可以看出围堰设计的重要性。门去掉,只保留两端的2个阀门,并共用1个旁通储罐周围必须设置围堰,阻止一旦外泄的低温液体阀,可以满足操作要求。这样还可以节省6个阀门。流向其他地方。储罐安装位置、储罐间距、围堰设置4取消BOG储罐的重要性应给予高度重视。原设计BOG储罐的目的是回收由于LNG储罐6.2围堰设计从外界吸收热量而产生的蒸发气。①围堰容积应当能够容纳储罐内全部LNG。BO储罐的设计应当按照储罐的蒸发率进行②储罐钢筋混凝土基础高度应当高于围堰内计算。按照日蒸发率0.3%计算61,200m3储罐每的LNG液位高度。防止储罐裙座支撑与低温液体日产生的蒸发气为360m3,即15m3/h。对于以城接触发生脆裂,导致更大事故发生。市居民和商业用户为主的气化站,一般不用气的时③经过围堰的管线或电缆仪表管槽不能经过间为22:005:00,产生蒸发气约105m3,对于2围堰开孔,避免低温液体沿管线间隙泄漏到外面,应104户居民的城市,初期市政管网达到30km管网当从围堰上方通过。容积可以达到1000m3,完全可以储存产生的蒸发④围堰内排水必须通过泵由围堰顶部排出。气。因此可以取消BOG储罐将储罐蒸发气直接排7消防水系统的改进入管网系统,节省大量资金。对于有连续用气的气①原来消防水池设有二氧化氯发生系统,月化站更没有必要设置BOG储罐已经设立OG储于杀菌。经过对我公司消防水池的考察,采用露天6第11期兰书彬:液化天然气气化站设计的改进第26卷水池,水质可以达到要求,完全可以取消二氧化氯发处位置一般都远离市区,公司办公一般都在市内。生系统。从气化站操作角度考虑,设计一间仪表监控室、一间②取消稳压罐和稳压泵。为了稳定消防水压站长室、一间工具室和两间洗手间,面积为150m2,力,原设计设置了1台稳压罐和2台稳压泵。经过就可以满足使用要求。运行发现,消防水泵出口压力基本稳定,稳压泵无须启动。消防水系统在站内相对独立,调节好消防泵参考文献:止回阀,系统泄漏点全部消除,消防水压力可以保持[1]江金华,金颖,冯春强液化天然气在城市燃气的应用住。而且站内消防水管道容积只有12m3左右,即[J].煤气与热力,2003,23(1):53-57使压力很小或无压,消防泵启动后,经过试验,管网[2]王蕾李帆LNG气化站的安全设计[煤气与热压力从零到0.4MPa,时间只有30s,完全可以满足力,2005,25(6):30-33.3]赵淑君,朱万美,王丽娟LNG的应用与气化站设计的消防要求。因此原设计的1台稳压罐和2台稳压泵探讨[J]煤气与热力,2005,25(8):36-38.可以取消。4]时国华,段常贵,赵玺灵,LNG供气技术的经济性分析③借助城市供水管网,减小消防水池设计水[J].煤气与热力,2005,25(8):39-42.量。在有条件的地方,消防水系统与城市供水管网[5顾安忠液化天然气技术[M].北京:机械工业出版相连,在连接处设置止回阀,稳定站内水压,防止站社,2003.内消防水倒流至城市供水管网。[6]gB1842001,低温绝热压力容器[S]④将蓄电池作为备用消防动力改为柴油发电机,提高可靠性,减少由于蓄电池老化而不断更换所作者简介:兰书彬(1968-),男,山东德州人,增加的费用。工程师,学士,从事能源技术应用及管理工作。8气化站办公用房的设计电话:(0216400433目前所建的办公用房都是两层楼,面积较大,考 E-mail: lanshubin@ sinotongda. com. en虑了公司办公功能,大多为400m2。但是气化站所收稿日期:2005-06-30;修回日期:2006-03-09·会讯·《城镇燃气设计规范》GB50028—2006第一期宣贯培训成功举办《城镇燃气设计规范》GB50028—2006(以下简称《规范》)宣贯培训于2006年9月在广东省深圳市召开。此次会议由中国市政工程华北设计研究院、城镇燃气设计规范国家标准管理组中国土木工程学会城市燃气分会和中国国家燃气用具质量监督检验中心联合主办,广东省燃气协会协办来自全国各地(主要是华南地区)的燃气公司、设计院、相关企业的管理人员和工程技术人员共200余人参加了此次培训。中国市政工程华北设计研究院的四位该《规范》的主执笔人金石坚、李颜强、冯长海、高勇分别就用气量燃气质量与输配管网,门站和储配站、压缩天然气供应、液化天然气供应,液化石油气供应,燃气的应用做了详细的讲解;城镇燃气设计规范国家标准管理组陈云玉就执行《规范》中遇到的一些实际问题进行了解答。与会代表结合工作实际,就《规范》的相关内容展开了深入的探讨。(本刊通讯员供稿)