张挺
新地能源工程技术有限公司
摘要：LNG气化站工程是对LNG进行卸车、储存、气化并向用户提供天然气的工程。
关键词：LNG气化站，设计，优化，安全
引言
目前国内很多城市都建设了LNG气化站，具备了成熟的技术和经验，作者参与过多项此类工程，针对此类项目做一些安全优化设计探讨。
一、气化站工艺流程
LNG主要成分为甲烷，另有少量乙烷、丙烷等烃类，几乎不含水、硫、二氧化碳等物质，是一种洁净、环保的能源。液化天然气常压下储存温度为-162℃,液化后体积缩小为原来的600多倍，运输方便，使用经济。 LNG由低温槽车运至气化站，在卸车台利用槽车自带的增压器对槽车储罐加压，利用压差将LNG送入LNG储罐储存，罐内LNG通过出液管道进入气化器,LNG经过气化器汽化后变成气态,然后通过调压、计量和加臭后输送城市中压燃气管道。在管道天然气使用时，LNG气化站可作为调峰和备用气源继续使用。
二、优化设计的必要
项目的设计质量决定其经济效益，要确保LNG流程的先进适用、安全可靠、合理工程造价、以及经济效益，在确定项目的建设方案后，最关键在于工程的设计。设计质量对工程建设极为重要。
而影响液化天然气气化站建设的主要原因有以下几个：总图设计、电气设施、自控方案、设备型号、服务设施等。
三、优化设计的内容
1.施工方案的优化
工程包括土建、工艺设备安装、消防安装等工程。典型的气化站可分为储存、输送、气化、调压与计量加臭、消防、电器与仪表控制和配套辅助工程系统。气化站的设计储气规模和气化能力，决定其投资。
在工程项目投资的前期应根据长输管线到达时间、气化站性质、建站条件、位置规划、经济分析等，对气化站的方案进行优化设计。
2.低温管道的优化
由于低温管道的建设费用几乎与管道直径成比例增长，低温大管径管道比小管径投资大的多。因此要合理选用管径。
减少昂贵低温管道的使用是减少投资有效方法。管道直径下降后，其他低温阀门、止回阀、卸车金属软管及管件的通径都可以下降一个等级，节约投资。
3.低温法兰设计优化
液化天然气管道中包含大量的阀门，由于法兰随温度变化容易产生微小泄漏，因此理想状态是阀门都采用焊接连接，尽量减少法兰接头的数量，以减少液化天然气泄漏的可能性。法兰宜采用凹凸面法兰，采用聚四氟乙烯板垫片，从而达到防止垫片破坏而造成液化天然气的大量泄漏。
4.U型膨胀弯的优化
原则上液化天然气管道应当进行热量应力分析，应能充分吸收热量的膨胀与收缩，在管道设计时应尽可能使用柔性设计和环行管道，在需要的地方增加补偿器。目前有部分LNG站在设计时为了吸收冷缩量，在卸车管道设置了U型膨胀弯。经过几个LNG站实践证明，取消U型膨胀弯完全可行。
同时在设计时尽量减少阀门，避免产生封闭管道，致使液体积聚后随温度升高而膨胀造成压力超高。
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5.储罐根部阀门的优化
1)LNG储罐根部阀门多为截止阀，在安装时下进液阀门安装方向为阀门箭头方向与流体方向一致，即朝向罐内。
2)阀体中法兰和阀杆处填料和储罐内液体在同一个空间，一旦阀体中法兰和阀杆处填料函发生泄漏，即使关闭阀门，也不能切断储罐液体流向阀体中法兰或填料处，无法制止泄漏，这种安装方法存在很大的安全隐患。
3)安装时，改变进液阀门的安装方向，改为方向朝向罐外。
6.低温保温管托的优化
目前所用低温管托尺寸较大，长度在200MM，由于价格贵，长度减小一半，可以满足需要。
7.出站管线设施的优化
1)常规的管路设计通常设计有流量计、过滤器、调压器、紧急切断阀，每个部件有一个旁通阀和两个前后切断阀，共有12个阀门。
2)管路改进
A.取消紧急切断阀。
B.调压器、过滤器、流量计共用一个旁通阀。
8.储罐增压器的配置优化
1)由于供气时基本是一个储罐向外供气，常见的采用一个增压器或低温泵来实现液相增压，但增压器造价一般大约在6-8w，故使用增压器时备用一个低温泵实现液相增压，这样既节省投资也提高了产品利用率。
2)在没有配备卸车增压器的站内，可给站内储罐增压，再通过储罐气相管、卸车管道气相管与槽车罐相连，给槽车罐增压的方法，节省卸车增压器和相应低温管道的配置。
9.BOG回收罐
设计BOG回收罐目的是为了回收由于储罐从外界吸收热量使LNG产生蒸发气后压力升高而排入回收罐内。取消BOG回收罐后，消防水设计规模可以相应减小。
10.围堰设计优化
1)能够容纳储罐内总的液化天然气量。
2)储罐钢筋混凝土基础高度应当高于围堰内的液化天然气液位高度。
3)经过围堰的管线或电缆仪表管槽都不能经过围堰开孔，避免低温液体沿管线间隙泄露到外面。同样，围堰内的排水也必须通过泵由围堰顶部排出，不允许利用重力排水法。
11.消防水系统优化
1)将封闭式水池改为露天式，取消了水池顶盖、液位计和液位报警装置。
2)露天水池取消二氧化氯发生系统，水质可以达到要求。
3)取消稳压罐和稳压泵
为了稳定消防水压力，原设计设置了一台稳压罐和两台稳压泵，经过运行发现，消防水泵出口压力基本稳定，无须启动。因为消防水系统在站内相对独立，调节好消防泵止回阀，系统泄漏点全部消除，消防水压力可以保持住。而经过试验，消防泵启动后，完全可以满足消防要求，故可以不需要使用一台膨胀罐和两台稳压泵，以及采取以下措施实现他们工作的目的和作用。
4)借助城市供水管网压力，减小消防水水量设计。
5)将蓄电池(EPS)作为备用消防动力改为柴油发电机。
6)在围堰处增加泡沫发生器，一旦发生LNG泄漏，可以通过在LNG表面覆盖泡沫方法，减少LNG蒸发速度。
7)储罐降温防护目的消防喷淋系统，喷淋过程中应注意节约，因为LNG储罐为真空绝热设备，从外界吸收热量极其微小，即不需要多少喷淋量就可达到目的。
12.气站办公用房优化
目前在我国所建的气化站办公用房大都是两层楼，面积较大。但气化站所处的位置一般都远离市区，而公司办公却一般都在市内。
从气化站的操作角度进行考虑，一个站长室、一个仪表监控室、一个工具室和两个洗手间，面积在150m2，就可以满足使用要求。为减少一些不必要的投资，可以将两层楼变为单层设计。
四、结语：
LNG行业的发展在我国还处于发展的初级阶段，在优化设计等方面，依旧需要我们不断的进行实践和总结，并积极学习、吸收国外经验和技术，以期更科学、更环保、更安全的建设液化天然气气化站，尽快形成我国的液化天然气气化站设计和运行的标准。
参考文献：
[1] 张殿星， 液化天然气气化设计优化 《科技咨讯》 2010
[2] 顾安忠，液化天然气技术[M].北京：机械工业出版社，2003
[3]《城镇燃气设计规范》GB50028-2006
论文作者:张挺
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：管道论文; 低温论文; 储罐论文; 围堰论文; 天然气论文; 阀门论文; 法兰论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;