淺析LNG瓶組站設計

摘 要：經濟的發展離不開能源的開發，在最近幾年以來，世界對能源的需求和依賴愈來愈大。而液化天然氣作為地球上至今為止最純凈的能源，被廣泛地應用于眾多領域，液化天然氣瓶組站的設計優化自然也得到了關注和重視，但是瓶組站的設計中還存在著一些問題，有待解決和提高。文章以LNG的工藝流程為切入點，就液化天然氣瓶組站設計中的幾個主要環節進行簡單地說明和介紹。

關鍵詞：液化天然氣；LNG；瓶組站設計

中圖分類號：TU996 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）11-0166-02

液化天然氣（Liquified Natural Gas，簡稱LNG）是經過壓縮、冷卻的天然氣，因為其無色、無味、無毒又無腐蝕性等特點，在世界范圍內被承認為至今為止地球上最干凈的能源，因而受到國內外市場的追捧和青睞。從20世紀40年代美國建成世界第一套LNG裝置后，液化天然氣生產、存儲運輸等技術于20世紀60年代得到迅猛的發展。而后世界各地相繼組建了諸多大規模的LNG瓶組站。我國于20世紀60年代引入液化天然氣后，在四川、吉林、陜北、天津、哈爾濱等地區都建有液化天然氣裝置。雖然在過去的半個世紀里，LNG的研究得到了長足的發展，但是在LNG瓶組站設計中依舊存在著一些問題。

1 LNG瓶組站

1.1 概念

LNG瓶組站作為液化天然氣最重要的供氣設施，主要采用鋼瓶進行供氣，在我國的瓶組站中使用的供氣設備大部分是LNG氣化撬，其所具有的功能比較全面，包括氣化、調壓、計量、加臭等一系列的多項功能，在設計生產的時候更加簡單方便，也節省了更多的勞動力，同時也節約了生產成品所需的時間，間接地減少了生產的成本。除此之外，LNG瓶組站還具有諸多優點，其投入資金少、占地面積小、操作便捷又安全可靠、傳輸速度快、供氣范圍廣，相對傳統裝置，其投入產出比較高，因此在國內得到快速發展。

1.2 工藝介紹

1.2.1 設備

主要涉及的設備有LNG鋼瓶、瓶組撬和氣化撬。

LNG鋼瓶是儲存液化天然氣的載體，其雙層瓶身設計耐低溫又隔熱，方便液化天然氣的運輸和存儲。瓶組撬主要由LNG鋼瓶組、瓶組匯管以及閥門構成，節省了瓶組的占地面積。而氣化撬是多功能的設備，是現今瓶組站中使用最為廣泛的供氣設備，包括氣化、調壓、計量、加臭等一系列的多項功能。

1.2.2 工藝流程

首先，在氣化站將液化天然氣裝進LNG鋼瓶內，經專用運輸車運至LNG瓶組站，而后經過增壓處理壓進空溫式氣化器中，此時液化天然氣由液態加熱轉換為氣態，接著需要再次調壓、計量、加臭等工序，最后，經管道傳輸至液化天然氣用戶使用。具體流程如圖1所示。

2 LNG瓶組站工程設計

LNG瓶組站工程設計的范圍主要涉及三個分區，設瓶組氣化區、回車場以及控制室，主要涉及的領域則包括配電系統、給排水系統、防雷防靜電系統等。

2.1 水電及排水設計

2.1.1 配電系統設計

在設計LNG瓶組站的時候，選址的基本原則和LNG氣化站相一致，而在配電上的條件也是不容忽視的選址要求，在實際設計的時候由于瓶組站的規模較小，配電常常并不被重視，而是將工作重心過多地傾向于組建LNG瓶組中。首先，在LNG瓶組站的配電系統設計方面要考慮的問題是，將設計圖紙細化，標出瓶組站中所有需要用電用水的設備，在敷設電線以及管道的時候，施工更加具體便捷。其次，需要注意的是，在氣化撬連接的鋼瓶周圍是需要配備防爆路燈的，兩側一邊一盞，在設計防爆燈的時候其高度和亮度都是有一定技術要求的，能見度要保持在鋼瓶的安裝和拆換的基本要求范圍內。LNG 瓶組站屬于 “二級負荷”，電源進線應采用二回路進線并在配電箱處靜態轉換開關以保證電氣設備的正常運行，從而保障場站的安全運營。配電系統主要構成部分就是照明系統和設備用電系統等，要嚴格參照一定的標準，經過計算各回路的電流等，進行設計安裝，保證瓶組站的正常運行。

2.1.2 供水系統設計

而在供水方面，除卻要保證LNG瓶組站中的基本日常用水以外，還需要考慮在現實運行過程中可能出現的情況。根據經驗，在使用液化天然氣的高峰時段，會有積霜，因此就需要用水清潔，這樣一來，在設計LNG瓶組站的時候靠近氣化撬的位置至少安裝一個接水口，以便保證日后在用氣高峰期的時候沖去積霜的用水的供應。而液化天然氣本身是能源，是高度危險的，易燃易爆，因此消防安全措施是必不可少的一個環節，尤其是在設計預計投入使用持續時間較長的LNG瓶組站的時候，由于要保障其使用壽命，在設計消防設備和選址的時候就需要考慮靠近消防設施的因素。

2.1.3 排水設計

繼供水問題之后，排水問題亦是設計時不可忽略的問題之一，但實際情況是，在設計LNG瓶組站的時候，綜合各方面的考慮選址相對偏僻，常常沒有設計排水系統，而氣化撬都是事先安裝在基礎承臺上的，在這樣的情況下，氣化撬空溫式氣化器運行過程中產生的積霜融化后的水便沒有辦法排出，從而產生了積水。另外，在用氣高峰時段氣化撬空溫式氣化器中的積霜可以用水進行沖洗，以保證安全穩定地供氣，但是在實際建設過程中若是沒有排水設施，同樣會形成積水，由此可見，在設計LNG瓶組站中排水設施是亟需要解決的問題。在設計的時候在氣化撬基礎承臺設計出一定的坡度，并且在其四周挖設排水渠，以保證在積霜融化或者用水除霜的時候能及時將水排出，以免積水影響作業，出現不必要的故障。

2.2 防雷防靜電設計

同消防措施一樣的，液化天然氣是易燃易爆的高度危險品，設計LNG瓶組站還需要十分注意防雷防靜電。LNG瓶組站內的建筑物根據相關規范和標準歸屬為第二類防雷建筑物，必須設計有相關的防雷防靜電的接地和感應措施等，具體包括防直擊雷接地、電氣工作接地、電氣保護接地、防靜電、防雷電感應等。

2.3 氣化器選型

氣化器是LNG氣化撬的主要設備之一，通常采用的是空溫式氣化器，其選型的主要依據便是液化天然氣用戶的一般用氣量，也就是用戶每小時使用的液化天然氣的量，取其最大值。因為空溫式氣化器的熱量幾乎全部來源于空氣，而氣化撬又具有通風性能較差的弱勢，在運作時就增加了積霜的可能性，積霜是氣化器運作時的正常現象，但是卻是一大弊端，因為積霜后供氣的各方面受到影響，氣化的能力也會隨之降低，若是積霜過多則容易結成塊，塊狀結構融化速度慢，對氣化撬工作的影響持續時間自然較長，出氣口因為溫度下降的原因，供氣安全可靠性降低，造成供氣管道網的安全隱患，所以根據用戶的實際情況進行氣化器選型是十分必要的。

2.3.1 居民和公司用途

這類用戶的用氣量相對較小，選型的時候由于居民和公司用戶較為分散，用氣的時間段具有一定的規律性，高峰時段比較集中、持續時間比較短，因此只需要按照一臺氣化器或者一開一備的一般選型原則即可。若出現特殊情況，解決方案也比較簡單、容易實施，主要采取的措施是在速度上利用水來促進積霜融化，保證供氣或者開啟兩臺空溫式氣化器，保證供氣量。

2.3.2 工業用途

工業用途的液化天然氣通常供應量較大，在選型時，除卻考慮其供氣量的問題之外還需要考慮工業中作業穩定性的要求，所以選型的時候需要滿足這兩點需求，由于工業用氣量大，積霜的速度也快，若外界溫度不高則會影響正常化霜，氣化器的氣化能力也將受到影響，所以，選型需參照居民和公司最大的用氣量，選擇的氣化器的氣化能力要比居民和公司用途的高出三分之一，按照兩臺氣化器以及一開一備的選型原則。

2.4 操作中常出現的問題

①LNG鋼瓶是儲存液化天然氣的主要容器，其質量的高低不僅關系到耐低溫隔熱的效果，更重要的是，若是質量不過關還可能關系到操作人員的生命和財產安全。除此之外，因為LNG瓶組站大多數的作業是在低溫環境中運行的，所以還需要小心低溫傷害，在操作過程中必須穿著專業工作服以及佩戴專用的手套。

②鑒于打開閥門開始供氣的時候產生的氣流沖擊對流量計可能產生的損傷的情況，團劑量裝置的閥門需要緩慢開啟，完全開啟前僅開啟一小部分，注意壓力表的變化，在管道的氣壓平衡后方能完全開啟。

③而安全閥為了保證其正常運行，需要長期開啟根部的閥門，而旁通閥則在大部分時間中里都處于關閉狀態，只在人工操作時開啟，而在停止作業的時候則在確保關閉所有進口閥門后方能開啟放空閥。

3 結 語

近年來，世界對能源需求的加大也提高了對能源站的開發要求。液化天然氣因為其特有的屬性在眾多能源中脫穎而出，成為新世紀的能源“新寵”，裝置的設計、LNG瓶組站的設計以及液化的流程工藝都成為重點研究對象，因此對LNG瓶組站設計中出現的問題進行探析是具有現實意義的。

參考文獻：

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