液化天然气技术讲义(5.6)-复件

1、液化天然气技术与应用张增刚张增刚20142014年年7 7月月第第5章章 液化天然气（液化天然气（LNG）接收站）接收站一、一、LNG接收站的功能及构成接收站的功能及构成1、功能功能：接收海上来气，转供特定用户 *储存能力大，可兼做调峰和应急气源2、构成构成： LNG船专用码头、快速连接/脱卸装置、LNG管道、LNG储罐、LNG再气化装置、输气设备、计量设备、压力控制站、BOG回收装置、控制系统、安全保护系统、维修保养系统二、二、LNG接收站工艺流程接收站工艺流程1、*直接输出式工艺流程 特点：特点：BOG用压缩机增压送至站外BOG 压缩机LNG 储罐LNG 运输船气化器工业、民用及发电返回气

2、体BOG 泵工业、民用及发电2、*再冷凝式工艺流程再冷凝式工艺流程LNG运输船浸没燃烧式气化器潜液泵蒸发气压缩机卸船压缩机火炬蒸发器-再冷凝器输出泵海水来自海中海水往 海中加臭天然气 计量输气管开架式气化器卸船码头uBOG的处理： 增压后送入再冷凝器，与LNG罐泵出的LNG换热后被冷却液化成LNG，如果没有足够LNG冷却，则被压缩至高压管网或烧掉 BOG处理的先后顺序： 船罐转移再液化进管网燃烧掉三、三、LNG储罐储罐1、全容式储罐结构（以、全容式储罐结构（以16万万m为例）为例） 构成： 平底双壁圆柱形，内罐：9%镍钢，外罐：预应力钢筋混凝土，罐顶设悬挂式绝热支撑平台，内外罐间用膨胀珍珠岩、

3、弹性玻璃纤维或泡沫玻璃砖绝热保温。 国际上14万m以下的储罐日蒸发率0.08%三、三、LNG储罐储罐1、全容式储罐结构（以、全容式储罐结构（以16万万m为例）为例） 125981011121334764050020001400126508200050087100R=820002、建造建造3、技术特性：技术特性： 设计压力29KPa（内）-1.5KPa（外） 设计温度：-16565 工作容积：160000m 日蒸发率：0.05%4、液位、压力、温度的控制液位、压力、温度的控制四、四、LNG气化器气化器1、开架气化器开架气化器： 以海水为热源，进、出温差72、浸没燃烧气化器浸没燃烧气化器： 加热气

4、化器、在开架气化器维修或增量调峰时与开架气化器并联运行、备用设备 消耗燃气五、五、LNG接收站操作方式接收站操作方式1、正常输出操作正常输出操作 无卸船作业操作，有卸船作业操作2、零输出操作零输出操作 停止向站外供气的状态。不安排卸船。若卸船时输出停止，则卸船应同时停止。3、备用操作备用操作 用少量的LNG循环保护系统的冷状态，BOG燃料六、LNG卸船作业程序 较复杂七、七、LNG储罐储运过程中的影响因素储罐储运过程中的影响因素1、翻滚：事故翻滚：事故 预防措施： 恰当的进液方式温度监控密度监控蒸发率监控2、压力、初始充满率的影响因素压力、初始充满率的影响因素 时间增加，罐内压力增大 小于合理

5、充满率范围（70-90%），充满率越小，安全 储存时间越短 环境温度越高，安全储存时间越短，蒸发率越大 保冷性能 含N2量及外界大气压八、八、LNG接收站站址的选择接收站站址的选择九、海上九、海上LNG接收站简介接收站简介 1、浮式接收站： 浮动储存和再气化，不受水深的限制 2、可转换的LNG运输船 3、重力基座型接收站 4、平台式接收站第第6章章 液化天然气（液化天然气（LNG）储配站）储配站一、一、LNG储配站的功能及构成储配站的功能及构成1、功能：城镇燃气 LNG供气站、气化站、卫星站、分布式供气站、储存站、储配站 5000m以下 接收（卸车）储存气化调压、计量、加臭管网2、构成（构成（

6、*根据使用功能分区）根据使用功能分区） 生产区生产区： 卸（装）车区、储存区、气化区、调压计量加臭区 辅助区辅助区： 消防设施区、锅炉设施区、变配电室、中央控制室、办公区二、二、LNG储配站工艺流程储配站工艺流程1、工艺流程分类工艺流程分类 自增压（气相）式、低温泵（液相）工艺流程 联合方式2、自增压（气相）式工艺流程自增压（气相）式工艺流程 2001年日本引进，多数储配站采用自增压器LNG槽车自增压器LNG储罐空温式气化器调压、计量水浴式气化器加臭燃气管网BOG加热器卸车装车锅 炉冷水热水工艺流程说明工艺流程说明 卸车过程：对槽车气相增压，P0.5MPa 增压器 气化过程：LNG出罐空温式气

7、化器（相变、升温） 出站NG温度5，水浴式气化器 调压、计量过程：调压装置、流量计 加臭过程：四氢噻吩（THT）、自动控制、随动 城镇燃气加臭技术规程CJJ/T148子流程子流程： 增压： LNG储罐出液前的 增压 降压：BOG的泄放增压器降压阀增压阀加热器气化器液相管气相管气相管储罐LNG 降压：BOG的泄放 *LNG储罐在储存LNG过程中，罐内温度一般在-140162，尽管对储罐进行了绝热保冷处理，但外界环境的热量还是会进入储罐内，使少量LNG气化成蒸发气体（BOG）。随着BOG的不断增加，罐内气相空间压力不断增大，当增大到一定数值时必须及时将其泄放以降低压力，否则将危及到储罐的安全。为此

8、，在储罐BOG气相管上设置降压调节阀，完成降压操作。倒罐：留20%余液液相增压器气相气化器储罐1储罐2101102301211201自增压（气相）式工艺流程特点自增压（气相）式工艺流程特点 工艺流程简单、可靠 节能效果显著 成本低3、低温泵（液相）式工艺流程、低温泵（液相）式工艺流程 升压快、流量大 泵需进口、费用高、消耗电能三、三、LNG储配站主要设备设施储配站主要设备设施1、LNG真空粉末绝热储罐真空粉末绝热储罐u总体要求总体要求： 较高强度、耐低温性、加工性、价格低易采购u结构结构： 多为立式、双层、内罐0Cr18Ni9、外罐16MnR、夹层绝热材料（珠光砂）抽真空MS外罐夹层内罐LGh

9、ia ce b dfu特点特点：双层结构；保冷措施得当；工艺操作维修方 便，安全可靠；运输灵活，安装方便u几项重要参数几项重要参数 静态蒸发率静态蒸发率：1/2有效容积、静置热平衡、 24h，自然蒸发损失的低温液体质量 100m储罐的静态蒸发率0.3%/d 测量方法：湿式气体流量计法、气体质量流量计法、 称量法 参数的意义：检测内罐低温钢材的强度、焊缝的牢固程度、夹层的保冷效果真空度真空度：负表压 封结真空度：50mV100m：5Pa 10mV50m：3Pa 测量方法：直接测量法、间接测量法u技术特性技术特性2、LNG气化器气化器 空温气化器空温气化器：环境气化器，从大气中取热u 构成构成：

10、传热管焊接而成，分气化部分和加热部分 星形翅片，铝合金LNG低温天然气 或NG汇管传热管传热管翅片内壁外壁60 最大气化量时的出口设计温度： 大气环境温度-10u特点特点：结构简单，传热效率高；运行节能； 自动操作 水浴气化器水浴气化器 热水、远程加热器u构成构成：壳体+换热管 壳体走热水，管程走LNG热水出口热水进口壳体换热管排污低温天然气或天然气u常用于空温式气化器后续的升 温，要求：出口NG温度5 大型LNG储配站还可用蒸气式 气化器 增压器增压器 气化器传热面积：气化器传热面积：t.q .wKA 3、LNG低温泵低温泵 作用作用：增压输送LNG 类型类型： 活塞泵：流量小、扬程高 离心

11、泵：流量大、扬程不高 达到高扬程使用多级离心泵 结构结构： 离心泵：全浸润型（潜液泵）和非全浸型 潜液泵：泵体和电机浸没于LNG中，干膜润滑，没有传动轴的密闭问题，外壳采用真空夹套保冷4、调压设备、调压设备 按1.2-1.3倍的正常供 气量确定供气能力 在20-80%运行 安全放散，超压切断 工作原理工作原理P21P3214765影响调压器通过能力的因素影响调压器通过能力的因素： 阀孔的面积、阀门前后压力降及燃气的性质配置配置： 1+0；1+1；2+0；2+1；其他5、计量设备、计量设备分类分类容积式膜式表、罗茨流量计、湿式流量计速度式平叶轮式（涡轮流量计）、文丘里流量计流体振动式涡街式流量计

12、、射流式流量计压差式节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式和射流式u膜式计量表：民用户u罗茨流量计：民用户及有波动的小工业用户u涡轮流量计： 在一定条件下，叶轮转速与气体体积流量成正比，测出叶轮转速就可求得流量计量设备的选择与配置注意事项计量设备的选择与配置注意事项 对于LNG储配站的计量设备，应根据供气规律（间断供气还是连续均衡供气）、供气对象（居民用户还是工业用户）及供气量的大小、流量计的结构特点及使用说明书等因素综合选定。不论对于哪一种流量计，合理的流量范围通常在其额定流量的20%-80%之间。同时，流量计的公称压力应高于计量介质的最高工作压力不论罗茨流量计还是涡轮流量计，其进

13、气端均应设置过滤器，过滤器的过滤精度应满足流量计说明书的要求。为了保证计量的准确性，有的流量计前、后应安装一定长度的直管段，如涡轮流量计。但有的流量计前后就不要求有直管段，如罗茨流量计，该流量计宜垂直安装，上进下出。LNG储配站属易燃易爆场所，所选流量计应满足防爆的要求。6、加臭设备、加臭设备组成组成： 加臭机储罐、加臭泵、加臭管线、加臭喷嘴、控制系统工艺流程工艺流程储罐加臭剂装入阀阻火器控制器排污阀过滤器液位计加臭泵止回阀控制开关加臭管线止回阀加臭喷嘴7、工艺管道及阀件工艺管道及阀件 工艺管道工艺管道u 低温管道：0Cr18Ni9，设计温度-196，设计 压力1.6MPa 安装前的检验u 常

14、温管道 阀门阀门 低温阀门：长轴截断阀、球阀、紧急切断阀、增压阀、降压阀、安全阀、止回阀8、蒸发气体（蒸发气体（BOG）储罐）储罐 作用： 回收卸车余液和管道内的气相天然气 回收储罐产生的BOG 进入前需要加热 设置BOG储罐的必要性 卸车结束，槽车储罐内压力0.10.3MPau站外管网压力较高（0.1-0.3MPa）： 余液气相 进入BOG储罐；站内储罐BOG不断进入升压，高于站外管网时外输。有时站内锅炉用u站外管网压力较低（0.1-0.3MPa ）： 进入站外管网，不设BOG储罐u站外管网压力很高： 经济技术分析后确定四、四、LNG储配站安全技术监控系统储配站安全技术监控系统1、工艺控制点

15、及相关参数、工艺控制点及相关参数2、主要安全技术监控系统、主要安全技术监控系统 紧急切断系统紧急切断系统 紧急切断阀、调压器切断阀、紧急切断按钮 储罐液位监控系统储罐液位监控系统 高、低液位报警切断 20-90%（体积分数）空温气化器出口气体温度监控系统空温气化器出口气体温度监控系统 温度变送器、与进口紧急切断阀联锁、5以上 水浴气化器出口气体温度监控系统水浴气化器出口气体温度监控系统 5以上，热水循环泵 压力监测系统压力监测系统：现场与中央控制室数值一致 气体安全放空系统气体安全放空系统： 储罐产生的BOG、液相封密管段 放空前应加热 安全阀的放空压力为最高工作压力的1.051.0倍，回座压

16、力为最高工作压力的0.8倍可燃气体检测报警系统可燃气体检测报警系统加臭工艺控制系统加臭工艺控制系统u 依天然气流量设定加臭量运行检测天然气流量比对调整加臭量随动过程u 加臭剂最小量：20%能察觉；一般20mg/mu城镇燃气加臭技术规程CJJ/T148-2010 消防系统消防系统 包括消防水系统、LNG泄漏收集系统、LNG灭火系统u消防水系统消防水系统： 消防水池（罐）、消防水泵、管网、喷淋装置、消防栓、水泵结合器、消防水炮等uLNG泄漏收集系统泄漏收集系统： 为了控制和抑制LNG泄漏后四处流淌、降低危害防火堤、集液池、气化区卸车区内的导流沟槽u LNG灭火系统灭火系统： a、小型和零星火灾小型

17、和零星火灾： 干粉灭火器（装置） b、抑制抑制LNG蒸发速率、辅助灭火蒸发速率、辅助灭火： 固定式全淹没高倍数灭火装置 移动式高倍数灭火装置 高倍数泡沫发器的发泡倍数：300-500 C、当出现冻伤时，立即将冻伤部位浸入4146的热水中，决不可使用干燥加热的方法。混合液进口发泡网泡沫群喷嘴原动机风叶气流五、五、LNG储配站站址的选择储配站站址的选择 项目应符合城市总体规划和燃气专项规划，符合环境保护的要求。 站址应选在城镇边缘或用气负荷区域的边缘。应处于上述区域的全年最小风向的上风侧，且与站外建构筑物、居民区、工业企业的安全防火间距满足国家相关规范的要求。 站址应考虑交通便利，以及附近的供水、

18、供电等公用条件。 站址应避开油库、铁路桥梁、铁路枢纽、汽车站等主要目标。 *站址应避开地震带以及地基凹陷、废弃矿井等不良地带。 *站址不得选在陡坡、断层、淤泥等不良地质区域，且站址不受洪水和山洪等的冲刷，站址土壤的地耐力应达到技术要求。 站址初步选定后，应组织专业人员对站址方案进行讨论、评估，然后将项目报请相关部门进行手续审批。六、六、液化天然气（LNG）储配站的相关设计1、总体要求：uLNG储配站属重要城镇燃气场站，应符合上述选址原则和城镇燃气规划。u在工艺设计时，应重点从工艺流程的技术经济的合理性、预防LNG的危害性出发，强化重点环节的控制。u同时LNG储配站应具备卸车、装车、储存、气化、

19、增压、降压、BOG回收、倒罐等基本功能。2 重点设计内容u1）LNG 储罐、空温式气化器、增压器、LNG气体加热器、LNG管道等的设计温度应、设计压力。u2）站区应按生产区和辅助生产区分区布置。u3）液化天然气（LNG）储罐和储罐区的布置u3 ）气化器、放散总管的设置u4 ）*安全阀的设置：要求单罐容积 100 m3 的储罐应设置2个或2个以上的安全阀。安全阀与储罐之间应设置截断阀，但截断阀应常开。六、六、液化天然气（LNG）储配站的相关设计u5 ）紧急切断阀的设置要求u6 ）低温工艺管道（管件）的要求u7 ）防雷、防静电的要求u8 ） LNG 储罐的基础设计u9 ） LNG储配站的设计，应严

20、格按相关设计规范执行。对于设计规范标准中没有规定的问题，应组织专家评审后确定，并报相关部门备案。六、六、液化天然气（LNG）储配站的相关设计3 关于LNG储配站防火间距1）总容积不大于2000m3u 液化天然气气化站的站址选择应符合下列要求：u 1 站址应符合城镇总体规划的要求。u 2 站址应避开地震带、地基沉陷、废弃矿井等地段。u 液化天然气气化站的液化天然气储罐、集中放散装置的天然气放散总管与站外建、构筑物的防火间距不应小于下表的规定。六、六、液化天然气（LNG）储配站的相关设计 名称名称项目项目储罐总容积（储罐总容积（m3）集中放散集中放散装置的天装置的天然气放散然气放散总管总管101030305050200200500500100010002000居住区、村镇和影剧院、体育馆、学校等重居住区、村镇和影剧院、体育馆、学校等重要公共建筑（最外侧建、构筑物外墙）要公共建筑（最外侧建、构筑物外墙）3030353545455050707090901101104545工业企业（最外侧建、构筑物外墙）工业企业（最外侧建、构筑物外墙）22222525272730303535404050502020明火、散发火花地点和室外变、配电站明火、散发火花地点和室外变、配电站30303535454550505555606070703030民用建筑，甲、乙类液体储罐，甲、乙类生民用建筑，甲、乙类