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供應(yīng)LNG氣化站工藝流程

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LNG氣化站工藝設(shè)計(jì)
LNG()已成為目前無法使用管輸天然氣供氣城市的主要?dú)庠椿蜻^渡氣源,也是許多使用管輸天然氣供氣城市的補(bǔ)充氣源或調(diào)峰氣源。LNG氣化站憑借其建設(shè)周期短以及能迅速滿足用氣市場需求的優(yōu)勢,成為供氣設(shè)施或管輸天然氣到達(dá)前的過渡供氣設(shè)施。
1 LNG氣化站工藝流程
1.1 LNG卸車工藝
  LNG通過公路槽車或罐式集裝箱車從LNG液化工廠運(yùn)抵用氣城市LNG氣化站,利用槽車上的空溫式升壓氣化器對槽車儲罐進(jìn)行升壓(或通過站內(nèi)設(shè)置的卸車增壓氣化器對罐式集裝箱車進(jìn)行升壓),使槽車與LNG儲罐之間形成一定的壓差,利用此壓差將槽車中的LNG卸入氣化站儲罐內(nèi)。卸車結(jié)束時,通過卸車臺氣相管道回收槽車中的氣相天然氣。
    為防止卸車時急冷產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力損壞管道或影響卸車速度,每次卸車前都應(yīng)當(dāng)用儲罐中的LNG對卸車管道進(jìn)行預(yù)冷。同時應(yīng)防止快速開啟或關(guān)閉閥門使LNG的流速突然改變而產(chǎn)生液擊損壞管道。
1.2 LNG氣化站流程與儲罐自動增壓
 ?、貺NG氣化站流程
  LNG氣化站的工藝流程見圖1。



圖1 LNG氣化站工藝流程


②儲罐自動增壓與LNG氣化
  靠壓力推動,LNG從儲罐流向空溫式氣化器,氣化為氣態(tài)天然氣后供應(yīng)用戶。隨著儲罐內(nèi)LNG的流出,罐內(nèi)壓力不斷降低,LNG出罐速度逐漸變慢直至停止。因此,正常供氣操作中必須不斷向儲罐補(bǔ)充氣體,將罐內(nèi)壓力維持在一定范圍內(nèi),才能使LNG氣化過程持續(xù)下去。儲罐的增壓是利用自動增壓調(diào)節(jié)閥和自增壓空溫式氣化器實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)儲罐內(nèi)壓力低于自動增壓閥的設(shè)定開啟值時,自動增壓閥打開,儲罐內(nèi)LNG靠液位差流入自增壓空溫式氣化器(自增壓空溫式氣化器的安裝高度應(yīng)低于儲罐的液位),在自增壓空溫式氣化器中LNG經(jīng)過與空氣換熱氣化成氣態(tài)天然氣,然后氣態(tài)天然氣流入儲罐內(nèi),將儲罐內(nèi)壓力升至所需的工作壓力。利用該壓力將儲罐內(nèi)LNG送至空溫式氣化器氣化,然后對氣化后的天然氣進(jìn)行調(diào)壓(通常調(diào)至0.4MPa)、計(jì)量、加臭后,送入城市中壓輸配管網(wǎng)為用戶供氣。在夏季空溫式氣化器天然氣出口溫度可達(dá)15℃,直接進(jìn)管網(wǎng)使用。在冬季或雨季,氣化器氣化效率大大降低,尤其是在寒冷的北方,冬季時氣化器出口
2.3 LNG儲罐
  儲罐是LNG氣化站的主要設(shè)備,占有較大的造價比例,應(yīng)高度重視儲罐設(shè)計(jì)。
2.3.1 LNG儲罐
  LNG儲罐按結(jié)構(gòu)形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬/預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐3類。地上LNG儲罐又分為金屬子母儲罐和金屬單罐2種。現(xiàn)主要將金屬單罐LNG氣化站的儲罐通做一下主要介紹,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于直立的暖瓶,內(nèi)罐支撐于外罐上,內(nèi)外罐之間是真空粉末絕熱層。儲罐容積有60m3和100m3,多采用60m3儲罐。
  60m3立式儲罐參考值,其內(nèi)罐內(nèi)徑為2500mm,外罐內(nèi)徑為2800mm,罐體加支座總高度為15100mm,儲罐幾何容積為59.28m3
2.3.2 設(shè)計(jì)壓力與計(jì)算壓力的確定
  目前絕大部分60m3立式LNG儲罐的工作壓力為0.8MPa。按照GB 150—1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定,當(dāng)儲罐的工作壓力為0.8MPa時,可取設(shè)計(jì)壓力為0.84MPa。儲罐的充裝系數(shù)為0.95,內(nèi)罐充裝LNG后的液柱凈壓力為0.062MPa,內(nèi)外罐之間壓力為5Pa,則內(nèi)罐的計(jì)算壓力為1.01MPa。
  外罐的主要作用是以吊掛式或支撐式固定內(nèi)罐與絕熱材料,同時與內(nèi)罐形成高真空絕熱層。作用在外罐上的荷載主要為內(nèi)罐和介質(zhì)的重力荷載以及絕熱層的真空負(fù)壓。所以外罐為外壓容器,設(shè)計(jì)壓力為-0.1MPa。
2.3.3 60m3LNG儲罐的選材
  正常操作時LNG儲罐的工作溫度為-162.3℃,次投用前要用-196℃的液氮對儲罐進(jìn)行預(yù)冷,則儲罐的設(shè)計(jì)溫度為-196℃。內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力,又要承受LNG的低溫,要求內(nèi)罐材料必須具有良好的低溫綜合機(jī)械性能,尤其要具有良好的低溫韌性,因此內(nèi)罐材料采用0Crl8Ni9,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)的304。
  為便于定期測量真空度和抽真空,在外罐下封頭上開設(shè)有抽真空口(抽完真空后該管口被封閉)。為防止真空失效和內(nèi)罐介質(zhì)漏入外罐,在外罐上封頭設(shè)置防爆裝置。

2.5 氣化器、加熱器選型
2.5.1 儲罐增壓氣化器
  按60m3的LNG儲罐裝滿50m3的LNG后,在30min內(nèi)將10m3氣相空間的壓力由卸車狀態(tài)的0.4MPa升壓至工作狀態(tài)的0.6MPa進(jìn)行計(jì)算。據(jù)計(jì)算結(jié)果,每臺儲罐選用1臺氣化量為200m3/h的空溫式氣化器為儲罐增壓,LNG進(jìn)增壓氣化器的溫度為-162.3℃,氣態(tài)天然氣出增壓氣化器的溫度為-145℃。
  設(shè)計(jì)多采用1臺LNG儲罐帶1臺增壓氣化器。也可多臺儲罐共用1臺或1組氣化器增壓,通過閥門切換,可簡化流程,減少設(shè)備,降低造價。
2.5.2 卸車增壓氣化器
  由于LNG集裝箱罐車上不配備增壓裝置,因此站內(nèi)設(shè)置氣化量為300m3/h的卸車增壓氣化器,將罐車壓力增至0.6MPa。LNG進(jìn)氣化器溫度為-162.3℃,氣態(tài)天然氣出氣化器溫度為-145℃。
2.5.3 BOG加熱器
  由于站內(nèi)BOG發(fā)生量的是回收槽車卸車后的氣相天然氣,故BOG空溫式加熱器的設(shè)計(jì)能力按此進(jìn)行計(jì)算,回收槽車卸車后的氣相天然氣的時間按30min計(jì)。以1臺60m3的槽車壓力從0.6MPa降至0.3MPa為例,計(jì)算出所需BOG空溫式氣化器的能力為200m3/h。一般根據(jù)氣化站可同時接卸槽車的數(shù)量選用BOG空溫式加熱器。通常BOG加熱器的加熱能力為500~1000m3/h。在冬季使用水浴式天然氣加熱器時,將BOG用作熱水鍋爐的燃料,其余季節(jié)送入城市輸配管網(wǎng)。
2.5.4 空溫式氣化器
  空溫式氣化器是LNG氣化站向城市供氣的主要?dú)饣O(shè)施。氣化器的氣化能力按高峰小時用氣量確定,并留有一定的余量,通常按高峰小時用氣量的1.3~1.5倍確定。單臺氣化器的氣化能力按1000m3/h計(jì)算,2~4臺為一組,設(shè)計(jì)上配置2~3組,相互切換使用。
2.5.5 水浴式天然氣加熱器
  當(dāng)環(huán)境溫度較低,空溫式氣化器出口氣態(tài)天然氣溫度低于5℃時,在空溫式氣化器后串聯(lián)水浴式天然氣加熱器,對氣化后的天然氣進(jìn)行加熱[5、6]。加熱器的加熱能力按高峰小時用氣量的1.3~1.5倍確定。
2.5.6 安全放散氣體(EAG)加熱器
  LNG是以甲烷為主的液態(tài)混合物,常壓下的沸點(diǎn)溫度為-161.5℃,常壓下儲存溫度為-162.3℃,密度約430 kg/m3。當(dāng)LNG氣化為氣態(tài)天然氣時,其臨界浮力溫度為-107℃。當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度高于-107℃時,氣態(tài)天然氣比空氣輕,將從泄漏處上升飄走。當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度低于-107℃時,氣態(tài)天然氣比空氣重,低溫氣態(tài)天然氣會向下積聚,與空氣形成可燃性物。為了防止安全閥放空的低溫氣態(tài)天然氣向下積聚形成性混合物,設(shè)置1臺空溫式安全放散氣體加熱器,放散氣體先通過該加熱器加熱,使其密度小于空氣,然后再引入高空放散。
  EAG空溫式加熱器設(shè)備能力按60m3儲罐的安全放散量進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算,60m3儲罐的安全放散量為300m3/h,設(shè)計(jì)中選擇氣化量為300m3/h的空溫式加熱器1臺。進(jìn)加熱器氣體溫度取-145℃,出加熱器氣體溫度取-15℃。
  2.6 調(diào)壓、計(jì)量與加臭裝置
  根據(jù)LNG氣化站的規(guī)模選擇調(diào)壓裝置。通常設(shè)置2路調(diào)壓裝置,調(diào)壓器選用帶指揮器、超壓切斷的自力式調(diào)壓器。
  計(jì)量采用渦輪流量計(jì)。加臭劑采用*,加臭以隔膜式計(jì)量泵為動力,根據(jù)流量信號將加臭劑注入燃?xì)夤艿乐小?/span>

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