中小型LNG接收站设计浅析N

1、中小型LNG接收站设计浅析一、前言为适应我国天然气市场日益增长的需求、调整优化中国能源结构及环境保护的需要，我国大规模LNG接收站项目建设已经起步。我国正在规划和实施的沿海大型L N G 接收站20 多个, L N G 储罐库容正在形成规模, 这些接收站大多分布在东南沿海地区, 采用进口气源, 不过受条件制约目前天然气市场覆盖有限。因此，大型L N G 接收站需要安全可靠、灵活机动的中小型L N G 接收站作为配套，与此同时随着西部大开发战略的实施和东北等老工业基地的振兴, 近年来我国中西部地对区天然气需求的逐年增加, 在管道输送能力不足或者缺乏天然气储备的地区, 依靠槽车周转的中小型L N

2、G 项目可以起到重要保供和补充作用。中小型L N G 接收站是通常位于市场中心或交通枢纽, 建有一定规模的储罐和配套的码头设施, 接收站的L N G 资源可以通过专用运输船从大型接收站转运, 或者直接从海外采购, 可以作为区域主要供应气源和应急调峰保障气源。天然气是易爆易燃品, 随着L N G 接收站的快速发展, 大型L N G 接收站的运行给周围环境可能带来的安全隐患受到了公众关注, 另一方面一些中小城市天然气市场潜力很大，依托大型L N G 接收站, 采用中小型L N G 运输船舶向沿海和沿江地区转运L N G , 扩大L N G 市场覆盖增加L N G 供应量, 有利于优化我国能源结构和

3、能源供应的多元化调整, 保障天然气资源的供应安全。广汇能源位于江苏启东吕四港的LNG接收站项目也已经上报国家发改委，海南中油深南LNG储备库的建设象征着我国中小型LNG接收站时代的到来。目前，我国已经投运的中小型LNG接收站项目仅有上海五号沟，在建的、报批和拟建的项目多达10个以上。中石油在全国规划的LNG周转/储备库达11座，而且大多分布在我国沿海地区。年接转能力为1百多万吨的东莞九丰LNG接收站是继上海五号沟后，第一个即将投运的以民营资本为主的LNG接收站。接收站方面已经基本完成了小型LNG运输船的租赁，并且计划从中石油大连LNG或如东LNG接收站进行接驳。小型LNG接收站也称作LNG周转

4、或储备中心，多建于拥有港口和大型输气管道末端的地区，以调峰作用为主。与以往大型的LNG接收站相比，中小型转运站的资金投入和储存能力较小，审批流程相对较为简单。从功能性来看，大型接收码头主要以接收进口船货为主，投资规模较大，基本上拥有2个以上的16万立方米LNG储罐，年接转能力为200万吨以上。而中小型的LNG周转储备中心的建设以满足当地调峰用气为目标，或是地区性的LNG用气调配中心，储罐以1-5万立方米为主，年接转能力在120万吨以下。中小型LNG周转储备中心建设的港口条件有限，加之罐容较小，短期内只能接收5万吨以下的LNG运输船。由于中小型LNG接收站LNG贸易的多样化，输出形式的多样性，因

5、此，中小型LNG接收站对功能和适应性相对于大型LNG接收站的要求更高，因此工艺流程设计上更为复杂；由于中小型LNG接收站的站址选择和总图平面布置的制约，同时，还要更多的顾及投资主体在投资规模上的严格控制，因此在设计中对设备选型也有自己的特点。在此，广东寰球广业工程有限公司以东莞某典型的中小型LNG接收站为例，简单谈谈中小型LNG接收站的设计思路。二、工程实例广东寰球广业工程有限公司设计的东莞某LNG接收站是迄今国内自主设计的首个LNG接收站项目，其专有技术是我国唯一拥有自主知识产权的LNG接收站设计技术，达到目前世界上同类生产装置设计的先进水平，宣告我国LNG接收站装置需要从国外引进的历史的结

6、束，对我国LNG接收站的发展具有重大意义。1、项目提出的背景业主在液化石油气（LPG）的经营管理等方面积累了丰富的经验，在国内外市场形成了较高的品牌和知名度，同时在整个LPG销售网络方面，已形成了二级批发、三、四级分销、零售和自有门市一体化的销售体系。业主正在东莞某地建设一级码头和LPG低温库，业主采购可在内外、终端方面形成完善的产业经营链。随着国际原油价格的不断攀升，液化石油气的进口价格也不断上扬，单纯依靠液化石油气这一单一能源模式已开始不能完全满足业主运作的需要。特别是大量依靠进口这一模式存在着很大的不可预见性。相比而言，以LNG这种更清洁环保且更便宜的能源替代部分液化石油气市场，具有较大

7、的潜力。因此，业主根据市场发展需要及对未来液化石油气进口市场的评估，决定在东莞某地在建的LPG库区和东边空地上建设2×80000m3的LNG冷冻仓储罐区，并改扩建现LPG库区的公用设施和储运设施，用最节省的投资达到最大的经济效益，并以此缓解公司对LPG运作依赖程度。在东莞某地建设LNG仓储库区，作为本地区清洁能源供应的补充也是十分必要的。我公司以良好的信誉和相关业绩、在低温储运方面雄厚的技术实力和丰富的经验，及一期LPG项目设计所取得的好评，使业主决定再次选择了广东寰球广业工程有限公司。本项目对于广东寰球广业工程有限公司来讲，又一次低温领域的突破，具有十分重要的战略意义。通过执行好本

8、项目，将为我公司完全靠自己的技术在国内承接中小型LNG接收站工程建立和巩固明显的优势地位。2、LNG接收站能力LNG周转能力：151万吨/年储存能力： 2x8万m3外输能力：天然气（NG）最大输送能力：95万吨/年液化天然气（LNG）外输能力：56万吨/年3、设计思路拟建LNG项目位于LPG、油品贮罐及二甲醚装置厂区内，本项目是在一期LPG在建工程上改扩建。根据本LNG接收站的选址特点、能力规模、业主要求等，其设计思路如下：3.1 码头本厂区码头为内河码头，水源来自珠江。码头是集油品、化工品、LPG于一体的多功能码头。利用其LPG工程在建的一座5万吨级LPG码头泊位作为本LNG接收站的卸船公用

9、码头。在其LPG卸船臂旁预留LNG卸船设施位置。接收站的L N G 来源可以通过专用运输船从大型接收站转运, 或者直接从海外采购，无固定船型。因此本LNG接收站码头设施设计为可停靠23000116000 m3的LNG运输船。设计船型为82,000m3的LNG运输船，卸船能力约为4400m3/h 。LPG库区与LNG接收站在同一厂区内，应业主要求新增建的LNG接收站系统要求具备接收LNG和LPG的双重功能。在各LNG储罐入口管线、BOG管线、泵输出总管均预留LPG接口。3.2 LNG储罐根据本项目储存能力设置2x8万m3LNG储罐。LNG的储存，按照储罐的安装形式不同，分为地上、半地下、地下三种

10、形式。地下储罐比地上储罐具有更好的抗震性和安全性，不易受到空中物体的撞击，不会受到风荷载的影响，占地小。但是地下储罐的罐底应位于海平面及地下水位以上，事先需要进行详细的地质勘察，且地下储罐的施工周期较长，投资较高。故本项目采用地上罐形式。通常地上储罐有全包容式混凝土顶储罐（简称FCCR）和单包容式双壁金属储罐两种形式。全包容式混凝土顶储罐（简称FCCR），内罐采用9%Ni钢，外罐是混凝土材料建成。为有效控制LNG泄漏，所有与罐体连接的管道，包括进料和出料的管线都从罐顶连接。单包容式双壁金属储罐，内罐主要材质为9%Ni低温钢（或奥氏体不锈钢），外罐材料为16MnDR。本LNG接受站是以民营资本为

11、主，业主资金有限，储罐罐容较小，且本项目工期紧，要求LNG储罐施工周期短。因此依据国内外成熟的LNG低温储存技术、本项目的储存要求和特点以及厂址的地理环境，采用了造价比较低、施工周期短、安全可靠的常压低温、吊顶单包容双壁金属罐，从而降低了投资，减少工期。由于单包容式储罐的最大操作压力较低。在卸船操作时，需设置返回气风机加压。2x8万m3单包容式双壁金属储罐3.3 BOG处理方式对于有气相输出的LNG接收站，经济合理的BOG处理方式可分为直接输出式和再冷凝式两种。主要区别在于根据输气管网终端用户压力要求不同，而选择不同的方案。本项目输气管网终端与城市管网相连接，输出压力较高，因此BOG处理方式采

12、用再冷凝式方案。项目进行中，由于厂区外的市政管网没有到位，因此本接收站气化输出部分划为LNG二期工程，目前先不施工。仅对于LNG一期工程来说，无气化输出，BOG再冷凝式与直接输出式均不可行。对于无气相输出的LNG接收站，BOG处理系统分为再液化回收和CNG外输两类。再液化工艺主要是通过制冷剂经压缩后，在冷箱中节流为BOG提供冷源，从而达到BOG液化的目的。国内有许多深冷液化设备公司，此再液化装置可由设备厂家成套供应。CNG外输工艺主要是BOG气体经CNG压缩机压缩至250barg，通过CNG槽车外输。再液化回收方案的耗电量以及设备成本高于CNG外输方案。再液化回收不需要下游用户，操作灵活。CN

13、G外输受下游用户限制。本项目无CNG子站，且业主也没有CNG销售渠道，因此，本项目LNG一期工程设置了一套再液化装置用来处理BOG气体。增加一套再液化装置，在LNG二期工程建好后，业主可根据自身需要选择，BOG即可进入再液化装置也可进入再冷凝器冷凝。3.4 气化系统气化器是气化系统的主要设备。被国内外LNG接收站广泛应用的主气化器是开架式气化器(ORV)和浸没燃烧式气化器(SCV)。开架式气化器(ORV)是以水为热源的气化器。浸没燃烧式气化器(SCV)是以天然气做燃料，采用燃烧加热，运行成本高。本项目建设地处南方，全年江水平均温度较高。而且二甲醚装置有大量的蒸汽、循环水，LPG库区有大量循环水

14、。在考虑气化器的选型时，应当有效的实施库区内LPG、LNG和二甲醚装置间的冷热源的综合利用。因此，本项目采用开架式气化器(ORV)为主气化器，备用气化器为蒸汽加热水浴气化器。利用从二甲醚装置和LPG库区来的循环水作为ORV气化LNG所需的加热源。经过ORV换热后，循环水温度降低，自流到ORV下面的集水池，再由设置在池中的循环水泵送回至二甲醚装置和LPG库区的循环水给水总管再次进行换热。当二甲醚装置和LPG库区不工作时，为了保证LNG接收站的气化输出能力，在码头及栈桥旁的江水取水泵站取水，通过管道送至开架式气化器(ORV)。3.5 LNG槽车站按照本项目液化天然气（LNG）外输能力56万吨/年，

15、设置10个装车位。我公司合理紧凑布置厂区设备，从而使装车站能够设置14个装车位，液化天然气（LNG）外输能力达到84万吨/年。考虑项目初期业主可能没有LNG来源，我公司将其中4个装车位设计为既能装车又能卸车，业主可用卸车方式预冷LNG储罐和储存LNG以便应急。我公司在原有设计基础上为业主多增加了4个既能装车又能卸车的装车位，提高了液化天然气外输能力，增加了卸车功能。此设计得到业主高度赞赏和认可。3.6 火炬系统火炬是LNG接收站事故泄放系统中必不可少的一部分。火炬按照燃烧器是否远离地面可分为地面火炬和高架火炬。地面火炬处理量比高架火炬小，不能燃烧有毒气体。本项目火炬气无毒，泄放量较小。因此地面

16、火炬与高架火炬都适用于本项目。本项目用地紧张，全厂看来，只有西北角可以设置火炬。火炬设置地点与LPG库区中容积为4.3542万m3的C4储罐相邻，火炬燃烧炉边界与C4储罐外壁距离约为84米。石油化工企业设计防火规范（GB 50160-2008）中提到：封闭式地面火炬的设置按明火设备考虑。高架火炬的防火间距应根据人或设备允许的辐射热强度计算确定，对可能携带可燃液体的高架火炬的防火距离不应小于表4.2.12的规定。表4.2.12中规定：地面火炬与C4储罐外壁防火间距不应小于70米，高架火炬与C4储罐外壁防火间距不应小于90米。由此可见，高架火炬不适用于本项目，因此本项目采用地面火炬。全厂区用地紧凑

17、，只有一个位置可以设置火炬，为了节省业主投资，全厂区二甲醚装置、LPG库区、LNG接收站共用一个联合火炬。地面火炬可以分级燃烧，更有利于联合火炬的实施。 地面火炬4、LNG接收站功能 结合本LNG接收站的地理位置、联合厂区的特点、业主要求以及LNG接收站能力，通过上述设计思路的分析，本LNG接收站具有LNG卸船、LNG储存、LPG储存、再液化、气化输出、LNG装车、LNG卸车等功能。5、工艺流程简述LNG运输船停靠码头后，经过液体卸船臂、卸船管线，进入LNG储罐储存。储罐内产生的蒸发气一部分通过回气风机加压后，经过气相返回臂，回到运输船的LNG船舱中，以保持卸船系统的压力平衡。另一部分蒸发气经

18、再液化装置（一期）液化后，返回LNG储罐储存。在二期工程建好后，业主可根据自身需要选择，BOG即可进入再液化装置也可进入再冷凝器冷凝。储罐内LNG经低压输送泵增压后一部分通过LNG槽车外输，另一部分与再冷凝器冷凝后的LNG一起经高压输出泵增压后，利用开架式气化器使LNG气化成天然气，经调压、计量后输至高压天然气城市管网。下图为本LNG接收站全景图。三、低温领域公司业绩中国寰球工程公司涉及低温项目起步于深圳市华安液化石油气库。经过十多年的发展，中国寰球工程公司在承建大型低温罐区工程方面，在国内处于明显技术领先优势，已联合或独立完成了多项低温储罐工程的建设。中国寰球工程公司十分重视LNG低温储存工

19、程技术的开发，设有LNG低温储罐技术的开发课题组，并成立了LNG事业部，把该领域作为公司业务发展的一项战略目标。中国寰球工程公司在LNG领域的技术积累也随着LNG在国内的的发展而不断提升，特别是在LNG工程的设计过程中，对LNG工程国内外相关标准、规范的理解和把握的能力也在不断提升，培养了一大批LNG领域的技术人才，编制了液化天然气接收站工程初步设计内容规范等多个标准规范和LNG领域的多个工程规定，同时也正在参与编制用于LNG储罐的国际低温环境混凝土应用技术规范。中国寰球工程公司在国内第一个LNG接收站工程中，通过与国外工程公司的合作，不断地消化吸收国外先进技术，目前正在独立执行的LNG接收站

20、项目有大连、唐山和东莞等项目，EPC总承包的江苏LNG接收站项目、大连LNG接收站项目已顺利开车、运行正常。寰球广业工程有限公司是中国寰球工程公司的控股公司，依托寰球总部技术支持，寰球广业在LNG领域也积累了丰富的经验。近年来，中国寰球工程公司在低温领域的业绩表见表1-1，中国寰球工程公司低温领域业绩表。表1-1，中国寰球工程公司低温领域业绩表工程名称规模开竣工日期获何种荣誉鄂尔多斯市达拉特旗和巴彦淖尔市天然气液化项目30万立法米/日2008唐山LNG项目5 x160,000 m32005.10-江苏LNG项目3 x160,000 m32006.10-201111 大连LNG项目3 x160,

21、000 m32006.8-201111上海燃气LNG扩建项目2 x50,000 m32005.9-2006.4广东大鹏LNG项目二期2 x160,000 m32005.5-2006.3广东珠海LNG项目2 x160,000 m3200508-广东LNG接收/气化站项目2 x160,000 m32006广西中远投资有限公司液化气低温储库工程2X30000 m32004湛江液化氨中转站2*30,000 m32003中国石油天然气集团公司优秀工程设计北京市氧气厂液化天然气（LNG）工程2003中石油大港石化分公司液化气分离项目2002中国石油天然气集团公司优秀工程设计宁波华东BP液化石油气公司LPG基地站工程2x25万 m3库5万吨码头5千吨码头2002上海石油天然气总公司东海平湖油气田天然气处理厂扩建工程2200000