液化天然气气化站优化设计

Abstract: the quality of design for LNG vaporizing station is extremely important, runs through the whole life cycle, based on the design of LNG Vaporizing Station of cognition and practice summary, put forward a series of suggestions, promote China's LNG gasification station building design development.

Key words: liquefied natural gas; LNG; optimization

中图分类号：TE89　　　　　　文献标识码：A　　　　　　　文章编号：

液化天然气气化站，即LNG气化站，是一些无法使用管输天然气城镇的主要气源或过渡气源,也是许多使用管输天然气供气城镇的补充气源或调峰气源。与其他方式相比，LNG气化站是启动、培育和抢占市场的最优先期资源。目前国内LNG气化站的应用仍处于初级阶段，而且其设计标准往往参照国外和国内LPG站的标准，国内只有GB50028-2006的液化天然气作为标准，且不完善，另外港华公司的企业标准“SLC0940-LNG气化站设计、施工及运行指引”算是目前国内最全面的标准了。在这样的背景下，本文经过对众多的LNG气化的总结设计及探讨运行存在的问题，对LNG气化站提出系列的设计优化。

一、工艺简介

液化天然气气化站主要包括低温储罐、卸车台、调压、增压系统、空温气化装置、计量和加臭系统。 LNG的工艺主要是通过低温槽车将液化天然气运到气化站，然后通过增压器对槽车储罐进行增压，利用压差作用，通过卸车台的管道进入站内的低温储罐。在低温储罐中，通过增压器使储罐压力达到一定值，让罐内LNG通过出液管道进气化系统，汽化升温达到设定值，再通过出站调压器将压力降到要求值，最后通过计量和加臭系统进入燃气管网系统。

液化天然气气化站有系列的优势。首先，使用槽车，运输方便，成本低;其次，不受上游设施的制约;再次，供应系统安装方便、施工期短，可以随着供气规模的调整而调整，先期投资较低;最后，在管道天然气使用时，LNG气化站可作为调峰和备用气源继续使用。

二、优化设计的必要

项目的设计质量决定其经济效益，要确保LNG流程的先进适用、安全可靠、合理工程造价、以及经济效益，在确定项目的建设方案后，最关键在于工程的设计。设计质量对工程建设极为重要。

而影响液化天然气气化站建设的主要原因有以下几个：总图设计、电气设施、自控方案、设备型号、服务设施等。

三、优化设计的内容

1. 施工方案的优化

工程包括土建、工艺设备安装、消防安装等工程。典型的气化站可分为储存、输送、气化、调压与计量加臭、消防、电器与仪表控制和配套辅助工程系统。气化站的设计储气规模和气化能力，决定其投资。

在工程项目投资的前期应根据长输管线到达时间、气化站性质、建站条件、位置规划、经济分析等，对气化站的方案进行优化设计。

2. 低温管道的优化

由于低温管道的建设费用几乎与管道直径成比例增长，低温大管径管道比小管径投资大的多。因此要合理选用管径。

减少昂贵低温管道的使用是减少投资有效方法。管道直径下降后，其他低温阀门、止回阀、卸车金属软管及管件的通径都可以下降一个等级，节约投资。

3. 低温法兰设计优化

液化天然气管道中包含大量的阀门，由于法兰随温度变化容易产生微小泄漏，因此理想状态是阀门都采用焊接连接，尽量减少法兰接头的数量，以减少液化天然气泄漏的可能性。法兰宜采用凹凸面法兰，采用聚四氟乙烯板垫片，从而达到防止垫片破坏而造成液化天然气的大量泄漏。

4. U型膨胀弯的优化

原则上液化天然气管道应当进行热量应力分析，应能充分吸收热量的膨胀与收缩，在管道设计时应尽可能使用柔性设计和环行管道，在需要的地方增加补偿器。目前有部分LNG站在设计时为了吸收冷缩量，在卸车管道设置了U型膨胀弯。经过几个LNG站实践证明，取消U型膨胀弯完全可行。

同时在设计时尽量减少阀门，避免产生封闭管道，致使液体积聚后随温度升高而膨胀造成压力超高。

5. 储罐根部阀门的优化

1) LNG储罐根部阀门多为截止阀，在安装时下进液阀门安装方向为阀门箭头方向与流体方向一致，即朝向罐内。

2) 阀体中法兰和阀杆处填料和储罐内液体在同一个空间，一旦阀体中法兰和阀杆处填料函发生泄漏，即使关闭阀门，也不能切断储罐液体流向阀体中法兰或填料处，无法制止泄漏，这种安装方法存在很大的安全隐患。

3) 安装时，改变进液阀门的安装方向，改为方向朝向罐外。

6. 低温保温管托的优化

目前所用低温管托尺寸较大，长度在200MM，由于价格贵，长度减小一半，可以满足需要。

7. 出站管线设施的优化

1) 常规的管路设计通常设计有流量计、过滤器、调压器、紧急切断阀，每个部件有一个旁通阀和两个前后切断阀，共有12个阀门。

2) 管路改进

A. 取消紧急切断阀。

B. 调压器、过滤器、流量计共用一个旁通阀。

8. 储罐增压器的配置优化

1) 由于供气时基本是一个储罐向外供气，常见的采用一个增压器或低温泵来实现液相增压，但增压器造价一般大约在6-8w，故使用增压器时备用一个低温泵实现液相增压，这样既节省投资也提高了产品利用率。

2) 在没有配备卸车增压器的站内，可给站内储罐增压，再通过储罐气相管、卸车管道气相管与槽车罐相连，给槽车罐增压的方法，节省卸车增压器和相应低温管道的配置。

9. BOG回收罐

设计BOG回收罐目的是为了回收由于储罐从外界吸收热量使LNG产生蒸发气后压力升高而排入回收罐内。取消BOG回收罐后，消防水设计规模可以相应减小。

10. 围堰设计优化

1) 能够容纳储罐内总的液化天然气量。

2) 储罐钢筋混凝土基础高度应当高于围堰内的液化天然气液位高度。

3) 经过围堰的管线或电缆仪表管槽都不能经过围堰开孔，避免低温液体沿管线间隙泄露到外面。同样，围堰内的排水也必须通过泵由围堰顶部排出，不允许利用重力排水法。

11. 消防水系统优化

1) 将封闭式水池改为露天式，取消了水池顶盖、液位计和液位报警装置。

2) 露天水池取消二氧化氯发生系统，水质可以达到要求。

3) 取消稳压罐和稳压泵

为了稳定消防水压力，原设计设置了一台稳压罐和两台稳压泵，经过运行发现，消防水泵出口压力基本稳定，无须启动。因为消防水系统在站内相对独立，调节好消防泵止回阀，系统泄漏点全部消除，消防水压力可以保持住。而经过试验，消防泵启动后，完全可以满足消防要求，故可以不需要使用一台膨胀罐和两台稳压泵，以及采取以下措施实现他们工作的目的和作用。

4) 借助城市供水管网压力，减小消防水水量设计。

5) 将蓄电池(EPS)作为备用消防动力改为柴油发电机。

6) 在围堰处增加泡沫发生器，一旦发生LNG泄漏，可以通过在LNG表面覆盖泡沫方法，减少LNG蒸发速度。

7) 储罐降温防护目的消防喷淋系统，喷淋过程中应注意节约，因为LNG储罐为真空绝热设备，从外界吸收热量极其微小，即不需要多少喷淋量就可达到目的。

12. 气站办公用房优化

目前在我国所建的气化站办公用房大都是两层楼，面积较大。但气化站所处的位置一般都远离市区，而公司办公却一般都在市内。

从气化站的操作角度进行考虑，一个站长室、一个仪表监控室、一个工具室和两个洗手间，面积在150m2，就可以满足使用要求。为减少一些不必要的投资，可以将两层楼变为单层设计。

四、结束语

LNG行业的发展在我国方兴未艾，还处于发展的初级阶段，应遵行我国现行的《城镇燃气设计规范》，而且在优化设计等方面，依旧需要我们不断的进行实践和总结，并积极学习、吸收国外经验和技术，以期更科学、更环保、更安全的建设液化天然气气化站，尽快形成我国的液化天然气气化站设计和运行的标准。

参考文献：

1. 张殿星液化天然气(LNG)气化站设计优化《科技资讯》 2010.

2. 顾安忠液化天然气技术 [M] 北京：机械工业出版社 2003.