LNG管道系統設計

劉俊（連云港沃利帕森工程技術有限公司，江蘇連云港222000）

LNG管道系統設計

劉俊（連云港沃利帕森工程技術有限公司，江蘇連云港222000）

通過介紹LNG加氣站的管道結構及工藝流程，對LNG管道系統設計應遵循原則和注意的問題進行探討。對儲罐選型和低溫高壓管道的選型進行介紹，從LNG氣化、LNG冷卻措施、防泄漏措施四個方面介紹LNG管道設計的特點，從管道設計和泄露收集措施進行分析總結，并展望管道設計的新技術趨勢。

LNG；管道設計；安全措施

引言

天然氣與其他化石燃料相比具有含硫、氮極少，熱值高，作為一種新型清潔能源被廣泛的用在工業、民用之中。天然氣作為汽車燃料具有操作方便、技術容易掌握、續航能力強、運輸方便等優勢，同時還有價格和環境保護的優勢。因此天然氣正得到越來越廣泛的應用。無論是從保護環境還是從改善能源消費結構。由于LNG罐區屬于超低溫的可燃流體區域，因此對罐區設備的功能、安全、經濟型等方面要求甚嚴，作為運輸液化天然氣的管道顯得尤為重要，在此重點介紹LNG管道的設計和執行規范。

一、管道結構及工藝流程

LNG管道的建設除遵守一般管道建設的要求和規范外，還具有自身獨特的設備和建設流程。LNG由于超低溫，一般并不用管道進行長途運輸，本文的LNG管道系統是指氣化站、加氣站、接收站等區域的管道系統。國內目前以氣化站的建設為主，因此主要介紹以氣化站內LNG管道系統的建設。

1.管道結構

氣化站內LNG管道系統主要設備有主要以吊臂為主的裝卸設備、LNG泵、LNG氣化設備、儲存設備、熱值調節設備、煮沸氣體處理設備、除臭設備、管道［1］等。

2.工藝流程

裝卸臂將LNG船上液化天然氣移至LNG儲罐，經過LNG升壓后進入汽化器，在此以海水作為熱源，吸熱氣化為天然氣輸送。天然氣在熱值調節設備中與液化石油氣混合調節到一定熱值后送往用戶。

3.設計規范

目前國際通用的天然氣液化裝置和接收站的的設計標準主要參照美國的NFPA 59A和歐盟的EN 1473兩個標準［2］。我國設計標準主要有GB/T20368-2012《LNG生產、儲存和裝運》。SY/ T6711-2008《LNG接收站安全技術規程》。

二、LNG管道設計

LNG是液化天然氣的簡稱，是對天然氣進過精制、冷卻、液化而成。常壓沸點為-162℃，無色無味無腐蝕性，對LNG管道設計時主要考慮管道內LNG的氣化、低溫和泄露三個方面。

1.LNG氣化

LNG受溫度影響較大，容易氣化，會造成壓力異常升高，是控制系統失去調控能力。因此管道的設計必須考慮因異常氣化造成的氣體累積和壓力異常，使氣體可以及時排出、回收和循環。

2.LNG冷卻措施

區域內的LNG管道系統是在低溫下運行的，因此要考慮低溫對管道材質、應力、支架和保溫層的影響。普通管道采用碳鋼、低合金鋼等鐵素體鋼材就以足夠，目前LNG管道鋼材多選用奧氏體不銹鋼，另外加9%鎳的鋼材和殷鋼也具有一定的耐超低溫性能。

3.防泄漏措施

LNG屬于甲A類危險性可燃氣體，管道之間盡量少用法蘭連接，多采用焊接連接。對異種材料之間或者需要經常拆換的部件之間采用密封性能好的墊圈和法蘭。系統設置泄露檢測和壓力波動檢測裝置，及時發現泄露。

4.保冷措施

對LNG管道進行保冷可以有效地減少LNG氣化和泄露，使LNG的輸送保持在較低溫度下。目前對管道和系統的保冷材料有聚氨酯泡沫、丁腈橡膠和泡沫玻璃。聚氨酯泡沫主要用于硬質保溫，丁腈橡膠和泡沫玻璃主要用于柔性保溫系統。

三、LNG裝置區安全措施

1.法蘭連接部位的泄露

LNG管道設計時要特別注意法蘭連接部位的泄露。一般情況下法蘭密封圈足以保障密封性能，但是出現異常振動，壓力異常升高時會出現載荷遠大于設計值，或者長期使用應力松弛造成法蘭面壓緊力不足引起流體泄露。在這種情況下可以采用其他特殊類型的法蘭。

2.LNG泄漏收集措施

對事故發生后的LNG液體進行排放是一項重要的關鍵技術，通常采用圍堰和溝渠實現這一技術要求。根據NFPA 59A和EN1473的要求，集液池的溶劑應設置為在任意事故中排放的流體體積或者因停工排到該區域的最大體積［5］。

四、LNG管道的技術趨勢

1.自動焊接

LNG厚徑比很小，手工焊具有較大難度，對接困難，同時勞動強度大、成本高，近年來隨著LNG直徑越來越大，管線越來越長，采用自動焊接成為一種趨勢。自動焊接具有減輕勞動者強度、工作效率高、焊接質量好的優勢。現在自動焊接已經在某些領域得到應用，相信不久的將來會在LNG管線焊接中進行實用化應用。

2.LNG管線保溫

目前廣泛采用的硬質聚氨酯材料雖然具有保溫效果好的優點，但是防潮性能不好，安裝強度大等缺點。需要更加高效、防潮性能好的新型保溫材料。

五、結語

隨著天然等清潔能源的廣泛使用，加氣站、接收站和氣化站等設計工作在城市建設中越來越重要。這無論對我國經濟的可持續發展還是對能源消費結構調整都具有重要意義。LNG管線系統的設計既要遵循國內外相關標準，又要符合項目自身特點。總之，LNG管道設計是一個系統性問題，需要綜合考慮，做到安全無誤。

［1］顧安忠.液化天然氣技術［M］.北京：機械工業出版社.2003：160—167.

［2］裘棟.LN G項目氣化器的選型［J］.化工設計，2011.21（4）：19—22.