LNG供氣站工藝流程設計及功能水平

為了提高工程建設投資效果，在工藝設計中，要從供氣和用氣工況及氣量平衡、管網(wǎng)壓力級制、工藝流程、輸配管網(wǎng)布置、主要設備和儀表閥門(mén)選型、自控系統設置、管道與選材等方面進(jìn)行多方案比選，從中選取技術(shù)、經(jīng)濟合理的較佳設計方案。設計方案應遵循以下原則。

1)處理好技術(shù)性與經(jīng)濟合理性之間的關(guān)系。由于LNG所具有的超低溫、量密度、泄露后易造成災難性事故的危險特性不允許一味追求經(jīng)濟效果而犧牲設施的功能水平。

2)兼顧建設過(guò)程與使用過(guò)程，應綜合考慮設置費與運營(yíng)使用費，力求項目全壽命費用較低。

LNG供氣站工藝流程設計

按照氣化LNG的熱源是自然熱源(空氣)還是人工熱源(熱水)來(lái)區別，LNG工藝流程分為空溫式氣化和水浴式氣化兩種。前者的優(yōu)點(diǎn)是運行成本低，缺點(diǎn)是氣化器體積大、投資高、在冬季和雨天氣化器出口溫度較低。后者的優(yōu)點(diǎn)是氣化器體積小、投資較低、氣化器出口溫度穩定，缺點(diǎn)是運行費用很高，1臺水浴式氣化器的年運行費用可購買(mǎi)1臺空溫式氣化器。所以，除東北等少數寒冷地區外，基本都采用空溫式氣化LNG流程。為了防止冬季和雨天空溫式氣化器出口氣的溫度低，損壞后續的管道并加大供銷(xiāo)差，在空溫式氣化器的出口常串接1臺水浴式加熱器。

LNG供氣站工藝設計

1.LNG儲罐的設計

(1)LNG儲罐結構設計

LNG儲罐按結構形式可分為：地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬/預應力混凝土儲罐3大類(lèi)!3]。地上LNG儲罐又分為金屬子母儲罐和金屬單罐2種。LNG供氣站采用何種儲罐方式，主要取決于其儲存量。儲存量在1200一5000m3可采用子母罐帶壓儲存和常壓儲槽儲存，子母罐的單罐容積一般在600一1750m3。子母罐帶壓儲存與常壓儲存相比其流程簡(jiǎn)單、設備數量少、運營(yíng)費用低，但儲罐投資較大。儲存量在1200m3以下的城市LNG供氣站，基本都采用真空罐帶壓儲存。為便于儲罐自增壓操作，帶壓真空罐通常采用立式雙層金屬罐。其內部結構類(lèi)似于直立的暖瓶，內罐支撐于外罐上，內、外罐之間是真空粉末絕熱層。受運輸和整體吊裝條件的限制，單罐容積多采用100m3，個(gè)別站用50m3。常用的100m3立式儲罐，內罐內徑為3000mm，外罐內徑為3200mm，罐體加支座總高度17100mm，儲罐幾何容積為105.28m3。

(2)設計壓力與計算壓力的確定

目前絕大部分100m3立式LNG儲罐的較高工作壓力為0.8MPa(個(gè)別為0.5MPa)。按照GB150一1998《鋼制壓力容器》的規定，當儲罐的較高工作壓力為0.8MPa時(shí)，設計壓力為0.84MPa；充裝系數0.95，考慮液柱凈壓力和內外罐間的高真空，內罐的計算壓力為1.01MPao外罐的主要作用是通過(guò)吊掛或支撐形式固定內罐與絕熱材料，同時(shí)與內罐之間形成高真空絕熱層。作用在外罐上的荷載主要為內罐和介質(zhì)的重力荷載以及絕熱層的真空負壓。因此，外罐為外壓容器，設計壓力為一0.1MPa。

(3)LNG儲罐的選材

正常操作時(shí)LNG儲罐工作溫度為一162.3℃，一次投用前要用-196℃的液氮對儲罐進(jìn)行預冷，取儲罐的設計溫度為-196℃。內罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受LNG的低溫，內罐材料具有良好的低溫綜合機械性能。因此內罐材料采用OCr18Ni9(相當于A(yíng)SME標準的304)。據內罐的計算壓力和所選材料，內罐的計算厚度和設計厚度分別為11.1mm和12.0mm。作為常溫外壓容器，外罐材料選用16MnR，設計厚度為10mm。

(4)接管設計

開(kāi)設在儲罐內罐上的接管口有：上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、出液口、氣相口、測滿(mǎn)口、上液位計口、下液位計口、工藝人孔等8個(gè)接管口。其中：在內罐上封頭開(kāi)設有上進(jìn)液口、閥氣相口、液位計氣相口、測滿(mǎn)口、工藝人孔；下封頭開(kāi)設有下進(jìn)液口、液位計液相口、出液口。所有內罐上的接管材料都為OCr18Ni9。

為便于定期測量真空度和抽真空，在外罐下封頭上開(kāi)設有抽真空口(抽完真空后該管口被封結)。為防止真空失效和內罐介質(zhì)漏入外罐，在外罐上封頭設置有裝置。

(5)液位測量裝置設計

為防止儲罐內LNG充裝過(guò)量或運行中罐內LNG太少危及儲罐和工藝系統，在儲罐上分別設置有測滿(mǎn)口與差壓式液位計2套單獨液位測量系統。這是觀(guān)測儲罐內部液位的“眼睛”，對LNG儲罐的運行至關(guān)重要。在向儲罐充裝LNG和日常運行時(shí)，通過(guò)差壓式液位計所呈現的靜壓力讀數，可從靜壓力與充裝重量對照表上直觀(guān)方便的讀出罐內LNG的液面高度、容積和重量。當達到充裝上限時(shí)，LNG液體會(huì )從罐頂測滿(mǎn)口溢出，操作工應立即手動(dòng)切斷進(jìn)料。為充裝和運行，儲罐設置有高限警報(充裝量85%)、緊急切斷(充裝量)、低限警報(剩余10%LNG)。