LNG超低温管道的设计

1、龙源期刊网 HYPERLINK / LNG超低温管道的设计作者：张寅秋 蔡贞玉来源：中国科技纵横2019 年第 06 期摘要：LNG 超低温管道是LNG 接受站内工艺介质流动和传输的主要方式，低温管道的设计情况关系着整个接受站的设计质量。LNG 超低温的特点关于管道的工艺设计计算和管道部署设计提出了较高要求。本文从低温管道材质选择、管道水力学计算及绝热设计三方面总结了LNG 管道的工艺设计计算方法;从管道部署和应力分析两方面总结了LNG 管道部署设计方法。关键词：LNG 管道;低温材料选择;水力学计算;管道绝热;管道部署;应力分析中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1671-206

2、4（2019）06-0058-02在 LNG 储运系统中，从船舶装卸载、储存直至槽车装卸载，各个环节的输送进程都是由低温管道完成。因此，在LNG 储运系统工艺设计时必需充分考虑LNG 的低温特性，才能保证整个系统能够安全、合理、长久地运行。超低温管道的定义龙源期刊网 龙源期刊网 HYPERLINK / 1的管道称为低温管 -100的管道，可称为超低温管道。以LNG 的一段高压泵至汽化器段的管道设计为例，该段介质工作温度约为-169，属于超低温管道。工艺设计计算材质选用不锈钢管道和 9%镍钢管道具有较佳的低温性能，在工程领域获得了广泛应用2-5。比较二者的性能、经济性和应用成熟度： Ni 钢的强

3、度较高、线膨胀系数较低，使用该材料可以大如不锈钢。从二者在LNG 镍钢目前多用于LNG 管道材料的选择以不锈钢为主。目前，国内LNG 接受站内LNG 低温管道所用材料多为奥氏体不锈钢，尤以双牌号不锈钢（如 304/304L 和 316/316L）较为普遍。水力学计算管径计算合理流速。由于低温管道材料成本高，一般在设计时尽快采用较高的流速来降低一 次投资。关于LNG 最高流速为 8m/s6。但是流速越高，压降越大，会。合理压降。关于于流量大于 150m3/h 4550kPa/100m7。计算方法。首先依照合理流速计算管径=18.81W0.5u-0.5-0.5; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

4、 ; ; ;然后依照每百米压降控制值来计算管径，计算公式如下：=18.61W0.380.033-0.207 Pf100-0.207; ; ; ; ; ; ; （2）管道压力降计算根据所选管径计算管网压力降，计算公式如下： P=（100/+）u2/2; ; ; ; ; ; ; ; ; ; （3）绝热设计绝热材料的选择在工程设计中，应根据具体工程实际情况，择优选用合适的绝热材料，低温LNG 管道绝热材料必需具有以下特性：;由于输送液化天然气的管路的管材为奥氏体不锈钢，关于Cl-2510-6;此外，综合经济效益、现场切割或裁剪加工性能以及再利用程度也需考虑。国内早期的LNG 接受站项目多采用聚异氰脲

5、酸酯泡沫塑料作为 LNG 低温管道保冷材料，如浙江LNG 和广东大鹏LNG PIR 是以聚醚多元醇、聚合异氰酸酯为主要原材料20 世纪 90 在部分工程项目中使用PIR 年，我国已掌握了性能指标达到CINI2.7 要求的PIR 生产技术8。绝热结构设计LNG 保冷一般采用结构简单、成本低廉且运行维持方便的堆积绝热法，一般由绝热层、防潮层和保护层等构成。典范的PIR 保冷结构是以PIR 为保冷层，然后用玻璃纤维带缠绕后再敷设防潮层，最后用不锈钢板作为保护层9-10。管道的部署与应力分析管道部署一般要求LNG管线应避免袋形（可能引起气流滞留），保证气体流通顺畅。低温主管的设计应考虑坡度，便于排液。

6、坡度大小由P&I确定。LNG管沟边缘，便于形成平坦回路。 置。保护相应管件。管道的柔性部署在设备出入口附近的管道，应尽快增加管系的柔性，以减少转移到设备管嘴的荷载和力 的柔性。尽快依靠管道的自然填补，如 形，Z 形等部署方法增加柔性。在管道部署空间受到限制无法部署 形填补或为避免因增加管道长度使管道压力降增加造成 LNG 气化时，可管道多转弯来增加管系的柔性。应力分析LNG 管道的设计温度为-196，属于超低温管道，在设计时须采用计算机软件（如CAESAR II 软件）进行管道应力分析，保证管道的安全稳定运行。区别于普通管道的应力分析，关于于低温LNG 管道的应力分析来说，尤其应当注意以下几点

7、11-13：低温LNG 力学参数的选择。LNG 管道应力分析的载荷工况（特别是偶然载荷工况）考虑接受站的安全，设计时需根据NFPA 59A 标准的要求考虑;此外，还需考虑水锤力、安全阀泄放反力等的影响。边界条件的描述：管系应根据管道实际走向和管道柔性的要求，合理地设置平面和 算时应根据计算结果随时调整支架位置及型式。参考文献1 M.2010，4：117.2 曾国修.低温用金属材料J.天津商学院学报，1986（02）：36-42.M.374-382.M.杭州：浙江大学出版社，1998，2：93-147.LNGJ.（02）：32-34+41.S.2008.7 HG/T 20570.6-95，管徑选择S.北京：中国标准出版社，1995.LNGJ.（02）：32-34