第28卷2007年第5期有色冶金設(shè)計(jì)與研究10 月LNG氣化站的設(shè)計(jì)胡炯華(南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院,江西南昌330002)[摘要]論述了LNG氣化站的工藝流程、主要設(shè)備的特點(diǎn)及氣化站的安全消防措施。(關(guān)鍵詞]LNG氣化站;工藝;設(shè)備選型;安全中圖分類號(hào):TK174文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1004 4345(2007)05- 0001-03Design of LNG Gasification StationHU Jiong-hua(Nanchang Engineering & Research Inetitule of Nonferoue Metals, Nanchang, Jiangxi 330002. China)Abstract Process flow of LNG gasification station, characteristics of main equipment and safety and fre measures taken forgasification station are disetated in the paper.Keywords LNG gasifation station; process; equipment selection; safety主要為新疆廣匯集團(tuán),運(yùn)輸方式主要采用低溫槽車公1前言路運(yùn)輸,氣化站儲(chǔ)配量- -般為7~10天的用氣量。2.2其他因素LNG即液化天然氣，是天然氣在常壓、-162C時(shí)與以居民公建為主導(dǎo)用氣的氣化站相比,工業(yè)用的液化產(chǎn)物,主要成分為甲烷,另有少量乙烷、丙烷等氣化站具有用量大、用氣均勻穩(wěn)定氣質(zhì)要求高等特點(diǎn)，烴類,幾乎不含水巰、二氧化碳等物質(zhì),是一種潔凈、在工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型 上也有不同的特點(diǎn)和要求。利于環(huán)保的能源。液化天然氣常壓下儲(chǔ)存溫度為- 1629C,液化后體積約為標(biāo)準(zhǔn)狀況下天然氣的3 LNG氣化站工藝設(shè)計(jì)1/600。由于天然氣具備以上的優(yōu)勢(shì),在諸多工業(yè)中,受至今我國尚無LNG的專用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)到了青睞。將其用低溫槽車進(jìn)行運(yùn)輸，到達(dá)LNG氣LNG 氣化站設(shè)計(jì)時(shí),基本參照CB50028- -2006《城鎮(zhèn)化站后氣化供應(yīng)，解決了天然氣管道無法到達(dá)的城燃 氣設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50183- 2004《石油天然氣工程市利用天然氣的問題。本文著重闡述企業(yè)生產(chǎn)用氣設(shè)計(jì)防 火規(guī)范》設(shè)計(jì),實(shí)踐證明安全可行吧?；镜脑O(shè)計(jì)特點(diǎn)。3.1工藝流程LNG儲(chǔ)配站的工藝流程如圖1。2氣化站規(guī)模的確定(1)LNG增壓卸車系統(tǒng)氣化站規(guī)模需綜合考慮用氣量、氣源、供氣安LNG采用罐式集裝箱槽車運(yùn)送至站內(nèi)，槽車增壓方式卸車。站內(nèi)卸車增壓器給集裝箱槽車增壓至全、經(jīng)濟(jì)評(píng)估及輸配系統(tǒng)等因素!。2.1儲(chǔ)配規(guī)模0.6 MPa,利用壓差將LNG送入低溫儲(chǔ)罐。通常情況下,根據(jù)從氣源到氣化站的運(yùn)輸方式的(2)儲(chǔ)存增壓系統(tǒng)不同,LNG儲(chǔ)配量也不盡相同。目前,我國LNG供應(yīng)商正常供氣操作中為保持儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定,必須收稿日期:2007-06-15作者簡介:胡炯華(1976- -),男,江西人,工程師，主要從事熱能工程設(shè)計(jì)與研究工作。有色冶金設(shè)計(jì)與研究第28卷不斷地向儲(chǔ)罐補(bǔ)充氣體,對(duì)LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行增壓,維持0.3~0.35 MPa的壓力,保證LNG輸出量滿足需求。LNG椿車EAG 加熱器一放敢塔卸車增壓器→←LNG儲(chǔ)E-r+LNG空溢氣化器NG燕汽加熱器]ma調(diào)壓計(jì)量如臭力儲(chǔ)罐增樂器LNG 蒸汽氣化器用戶一JBOG加熱器l圖1 LNG儲(chǔ)配站工藝流程當(dāng)LNG儲(chǔ)罐壓力低于升壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定開啟壓點(diǎn)溫度為-161.5C,常壓下儲(chǔ)存溫度為-162.3C,密度力時(shí),壓力調(diào)節(jié)閥開啟,LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐增壓器，氣化約430 kg/m。當(dāng)LNG氣化為氣態(tài)天然氣時(shí)其臨界的NG通過儲(chǔ)罐頂部的氣相管進(jìn)入罐內(nèi),使儲(chǔ)罐壓力浮力溫度為- 107%。當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度高于-1079C上升;當(dāng)LNG儲(chǔ)罐壓力高于設(shè)定壓力時(shí),調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，時(shí)氣態(tài)天然氣比空氣輕將從泄漏處上升飄走。當(dāng)氣儲(chǔ)罐增壓器停止氣化,隨著罐內(nèi)LNG的排出,儲(chǔ)罐壓態(tài)天然氣溫度低于-107C時(shí)，氣態(tài)天然氣比空氣重,力下降。通過調(diào)節(jié)閥的開啟和關(guān)閉,從而將LNG儲(chǔ)低溫氣態(tài)天然氣會(huì)向下積聚，與空氣形成可燃性爆罐壓力維持在設(shè)定壓力范圍內(nèi)。炸物。為了防止安全閥放空的低溫氣態(tài)天然氣向下(3)BOG回收系統(tǒng)積聚形成爆炸性混合物，設(shè)置1臺(tái)空溫式EAG加熱低溫槽車內(nèi)LNG卸完后,尚有高壓低溫天然氣,器,放散氣體先通過該加熱器加熱,使其密度小于空為節(jié)約資源,增加經(jīng)濟(jì)效益,在卸車臺(tái)特設(shè)計(jì)一-路低氣,然后再引入放散塔高空放散。溫氣體天然氣回收管線。，槽車及儲(chǔ)罐排 出的BOG氣體為低溫狀態(tài),壓力4設(shè)備選型在0.3~0.6MPa之間，且流量不穩(wěn)定,BOG工藝將其4.1 LNG 儲(chǔ)罐加熱至0~5C常溫后,同氣化加熱工藝的常溫NG一儲(chǔ)罐是LNG氣化站的主要設(shè)備，占有較大的造并輸入調(diào)壓系統(tǒng)。價(jià)比例，按結(jié)構(gòu)形式可分為地下儲(chǔ)罐、地上金屬儲(chǔ)罐(4)氣化系統(tǒng)采用兩組空浴式氣化器組，同樣利用空氣為熱和金屬/預(yù)應(yīng)力混凝土儲(chǔ)罐3類。源,當(dāng)一組使用時(shí)間過長,氣化器結(jié)霜嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致氣對(duì)于中、小型氣化站,- -般選用真空粉末絕熱低化器氣化效果降低,出口溫度達(dá)不到要求,人工(或自溫儲(chǔ)罐,儲(chǔ)罐內(nèi)分為內(nèi)外兩層,填充珠光砂粉末,夾動(dòng)或定時(shí))切換到另一組使用,本組進(jìn)行自然化霜(或?qū)映檎婵?有效防止外界熱量傳入罐內(nèi)，保證罐內(nèi)熱水化霜)。在夏季，經(jīng)空浴式氣化器氣化后天然氣溫LNG日氣化率低于0.3%(VNV),保障儲(chǔ)罐安全國。度可達(dá)15C左右,可以直接進(jìn)管網(wǎng);在冬季或雨季,由4.2儲(chǔ)罐增壓器于環(huán)境溫度或濕度的影響，氣化器氣化效果大大降每臺(tái)儲(chǔ)罐配用1臺(tái)空溫式氣化器為儲(chǔ)罐增壓，低,氣化后天然氣溫度太低,經(jīng)水浴式加熱器加熱,達(dá)LNG進(jìn)增壓氣化器的溫度為-162.3C，氣態(tài)天然氣出增壓氣化器的溫度為-145C。到允許溫度,再進(jìn)管網(wǎng)。4.3卸車增壓氣化器(5)調(diào)壓系統(tǒng)常規(guī)LNG集裝箱罐車上不配備增壓裝置,因此調(diào)壓器系統(tǒng)采用雙閥組設(shè)置,調(diào)壓器閥后壓力站內(nèi)必須設(shè)置卸車增壓氣化器,將罐車壓力增至設(shè)定為0.12 MPa,計(jì)量、加臭后送入廠區(qū)天然氣管,供0.6MPa。LNG 進(jìn)氣化器溫度為-162.3C氣態(tài)天然氣用戶使用。出氣化器溫度為-145C。(6)安全放散系統(tǒng)4.4 BOG加熱器LNG是以甲烷為主的液態(tài)混合物，常壓下的沸為節(jié)約能耗,B0G加熱采用空溫式,BOG加熱器第5期LNC氣化站的設(shè)計(jì)加熱或空溫式BOG加熱器+NG蒸汽加熱器加熱根后溫差高達(dá)180C,存在著較大的冷收縮量和溫差應(yīng)據(jù)季節(jié)的不同,選擇不同的加熱方式。力通常采用“門形”補(bǔ)償裝置補(bǔ)償工藝管道的冷收縮。4.5 LNG氣化器氣化器以空溫式氣化器為主，輔以蒸汽加熱氣6安全及消防系統(tǒng)網(wǎng)化器。在環(huán)境溫度較低時(shí),開啟蒸汽加熱氣化器,提高LNG泄漏后會(huì)造成凍傷及窒息等人身傷亡事供氣的可靠性。故,且與空氣混合后如遇火源,極易燃燒及爆炸,所以4.6調(diào)壓計(jì)量裝置調(diào)壓裝置采用“2+1”結(jié)構(gòu),即一一開一備一旁通。氣化站的安全及消防系統(tǒng)就顯得極為重要。計(jì)量設(shè)旁路即“1+1”結(jié)構(gòu),便于在流量計(jì)校驗(yàn)或6.1 總圖布置檢修時(shí)不中斷正常供氣。流量計(jì)選用渦輪流量計(jì)1臺(tái),將儲(chǔ)存區(qū)、生產(chǎn)及輔助區(qū)和辦公區(qū)分開設(shè)置,做具有壓力溫度的校正和補(bǔ)償功能，現(xiàn)場(chǎng)顯示流量數(shù)值到功能分區(qū)合理、又緊湊統(tǒng)-。 綜合考慮防火間距、并預(yù)留遠(yuǎn)傳接口,量程比為20:1,系統(tǒng)精度1.5級(jí)。消防車道及防火防爆要求。加臭設(shè)備為撬裝- -體設(shè)備。 根據(jù)燃?xì)饬髁孔兓?，LNG氣化站總平面布置與工藝流程相適應(yīng),做按比例加臭,加臭控制器采用單片機(jī),實(shí)現(xiàn)燃?xì)饬髁康絻?nèi)外物流向合理,生產(chǎn)管理和維護(hù)方便,確保氣化站與廠內(nèi)建(構(gòu))筑物的安全間距、氣化站設(shè)備布置安變化的自動(dòng)控制。全間距滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。5閥門、管道及管件6.2電氣系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝5.1閥門選型置設(shè)計(jì)規(guī)范》和其他現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)。選用性能優(yōu)工藝系統(tǒng)閥門應(yīng)滿足輸送LNG的壓力和流量良、密封絕緣良好的電纜及電氣設(shè)備以杜絕火災(zāi)隱要求，同時(shí)必須具備耐-196C的低溫性能。常用的患。用于爆炸性氣體環(huán)境的電氣設(shè)備和燈具是與該LNG閥門主要有增壓調(diào)節(jié)閥、減壓調(diào)節(jié)閥、緊急切斷區(qū)域的級(jí)別相適應(yīng)的防爆電氣設(shè)備和燈具。閥、低溫截止閥、安全閥、止回閥等。閥門材料為確保站內(nèi)的消防用電及通信設(shè)施正常工作,消0Cr18Ni9。防控制系統(tǒng)、消防水泵等主要用電設(shè)備有備用電源，5.2管道及管件站內(nèi)控制室設(shè)外線報(bào)警電話,站內(nèi)生產(chǎn)裝置及輔助(1)介質(zhì)溫度≤-20C的管道采用輸送流體用不銹設(shè)施、工業(yè)建筑物均安裝避雷裝置。鋼無縫鋼管(GB/T 14976- -2002),管件均采用無縫熱6.3儀表控制壓管件(GB/T 12459 -2005),法蘭采用凹凸面長頸對(duì)分布控制系統(tǒng)(DCS)用于顯示和控制LNG裝置焊鋼制管法蘭(HG 20592- 97)，法蘭密封墊片采用金的溫度、壓力、液位流量等主要和重要的控制參數(shù)。屬纏繞式墊片,緊固件采用專用雙頭螺柱、螺母,以上緊急關(guān)閉系統(tǒng)(ESD) 與DCS系統(tǒng)相互獨(dú)立,在材料材質(zhì)均為0Crl8Ni9。LNG裝置發(fā)生緊急狀況時(shí)啟動(dòng)，用于隔離和關(guān)斷(2)介質(zhì)溫度>- 20C的工藝管道,當(dāng)公稱直徑LNG或其他可燃危險(xiǎn)物質(zhì)的來源，并關(guān)閉那些如果≤200 mm時(shí),采用輸送流體用無縫鋼管(GB/T8163-繼續(xù)運(yùn)行可能維持或加劇災(zāi)情的設(shè)備。1999),材質(zhì)為20#鋼;當(dāng)公稱徑>200mm時(shí)采用焊接在工藝設(shè)備特別是LNG儲(chǔ)罐附近設(shè)置的可燃鋼管(GB/T 3041-2001),材質(zhì)為Q235B。管件均采用氣體濃度檢測(cè)報(bào)警器,在生產(chǎn)區(qū)設(shè)置的火焰探測(cè)器、材質(zhì)為20#鋼的無縫沖壓管件,法蘭采用凸面帶頸火災(zāi) 報(bào)警器以及用來檢測(cè)LNG是否泄漏的過冷檢對(duì)焊鋼制管法蘭,材質(zhì)為20#鋼，法蘭密封墊片采用測(cè)器。檢測(cè)信號(hào)均送入DCS系統(tǒng)與設(shè)定報(bào)警值比較,柔性石墨復(fù)合墊片(HG 20629 97)。部分重要信號(hào)再送入ESD系統(tǒng),便于單元設(shè)備停機(jī)LNG工藝管道安裝除必要的法蘭連接外，均采或全站聯(lián)鎖停車。用焊接連接。低溫工藝管道用聚氨酯絕熱管托和復(fù)6.4通風(fēng)系統(tǒng)合聚乙烯絕熱管殼進(jìn)行絕熱。碳素鋼工藝管道作防設(shè)有LNG工藝設(shè)備的建構(gòu)筑物應(yīng)采取機(jī)械排腐處理。風(fēng)、自然排風(fēng)或多種方式相結(jié)合的通風(fēng)措施,使危險(xiǎn)氣站區(qū)LNG管道在常溫下安裝,在低溫下運(yùn)行,前(下轉(zhuǎn)第6頁)有色冶金設(shè)計(jì)與研究第28卷從表2可以看出，高料層燒結(jié)有效地強(qiáng)化了焙理范圍之內(nèi)。生產(chǎn)實(shí)踐表明,實(shí)施高料層生產(chǎn)后,燒燒過程,脫硫能力大大增加,同時(shí)料層提高后，燒結(jié)機(jī)結(jié)原料中小礦山礦和氧化物料的配入比例比低料層焙燒過程中高溫時(shí)間延長，床層蓄熱能力比低料層時(shí)有明顯增加(見表4),不但很好地解決了礦源緊張高,因而有利于粘結(jié)相的生成,小時(shí)產(chǎn)塊和有效塊率與工藝穩(wěn)定之間的矛盾,而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。比以往有較大提高，從而實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能大幅度表4高低料層處理小礦山礦和雜料對(duì)比提升(見表3)。項(xiàng)目低料層,380 mm高料層,450 mm表3高低料層燒結(jié)產(chǎn)能對(duì)比情況小礦山礦占原料比例,%5-6 .9-11年份,年040:D607,02 07,03氧化物料比例,%10-1525~-30料層高度, mm3804505結(jié)論產(chǎn)能,Ud660681662 854840(1)韶冶一-系統(tǒng)采用高料層燒結(jié)的工藝模式有效4.2燒結(jié)工藝的強(qiáng)化使得經(jīng)濟(jì)效益顯著燒結(jié)工藝處理小礦山礦和雜料比例增加，經(jīng)濟(jì)地強(qiáng)化了工藝,實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能的明顯提升，燒結(jié)效益顯著。料層提高后,需要通過合理的手段來降低塊產(chǎn)量和質(zhì)量都較好滿足了鼓風(fēng)爐的需求。精礦含硫,以維持燒結(jié)工藝的熱平衡和實(shí)現(xiàn)燒結(jié)與(2)生產(chǎn)實(shí)踐證明高料層燒結(jié)對(duì)原料的依賴程度降硫酸之間的協(xié)調(diào)作業(yè)，而增大小礦山礦和雜料這類低,能增大小礦山礦和雜料的處理量,不但緩解了礦源價(jià)格相對(duì)便宜的低硫物料的配入比例，能很好地解緊張與工藝穩(wěn)定之間的矛盾,而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。決這一問題，雖然小礦山礦和雜料的制粒效果較其他礦差,對(duì)燒結(jié)料層的透氣性造成一定影響,但圓簡[0]云正寬,等冶金 工程設(shè)計(jì)第2刪[M.北京:泊金工業(yè)出版社2006,6.[參考文獻(xiàn)]燒結(jié)機(jī)的改造使得混合物料制粒效果明顯改善,這2] 袁學(xué)敏.混合制粒機(jī)制粒機(jī)理及其內(nèi)襯材料的選擇[].稀有金屬樣小礦山礦和雜料配入后料層阻力仍然能維持在合與硬質(zhì)合199.12;29.. (_上接第3頁)(4)移動(dòng)式滅火器材體聚積所具有的潛在危害性降到最低。如果蒸發(fā)氣體在LNG設(shè)備和汽車槽車等處屬于嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)密度大于空氣,應(yīng)在其聚積部位最低處設(shè)通風(fēng)裝置。別的關(guān)鍵位置，設(shè)便攜式或手推式滅火器?？刂剖?、6.5消防系統(tǒng)變配電室內(nèi)配置手提式二氧化碳滅火器，以保證迅消防系統(tǒng)主要包括消防水系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)、速有效地?fù)錅绯跗诨馂?zāi)。泡沫滅火系統(tǒng)和移動(dòng)式滅火器材。(1)消防水系統(tǒng)7結(jié)語消防水系統(tǒng)由消防泵房、消防水池、消防管道及消火栓、消防水炮等組成,主要用于冷卻儲(chǔ)罐等設(shè)備在LNG氣化站設(shè)計(jì)過程中,針對(duì)工藝流程、設(shè)備選型、閥門、管道及管件、安全消防系統(tǒng)等主要因素和管道,而不是控制和撲滅火焰。進(jìn)行了優(yōu)化,確保安全可靠地向用戶供氣,合理降低(2)干粉滅火系統(tǒng)干粉滅火劑是撲滅高壓力、大流量天然氣火災(zāi)工程造價(jià),提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。的最有效措施。(3)泡沫滅火系統(tǒng)采用高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，噴出大量泡沫覆蓋[1] 金穎城市LNG氣化站主要設(shè)備規(guī)模及選型的探討[I上海煤氣2006.(3).在泄漏的LNC上面，,減少來自空氣的熱量，有效降低2] 吳創(chuàng)明LNG氣化站工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理J]煤氣與熱力2006(49.LNG蒸氣產(chǎn)生的速率,減小可燃?xì)怏w覆蓋的范圍。若3] 楊雙成. LNG氣化站設(shè)計(jì)特色簡介[EB]htp:// ww.a.cn Awen條件允許,還可設(shè)置固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng),在Agch /003/303.html.儲(chǔ)罐管道等重要設(shè)備上方設(shè)置泡沫噴淋滅火裝置。[4王訾車帆.ING氣化站的安全設(shè)計(jì)切煤氣與20050:30-33.