LNG氣化站工藝設計與安全技術措施

摘要：城市燃氣是現階段城市居民生活和工業生產非常重要的能源，天然氣具有高效、潔凈、經濟等優點，在全國各地城市越來越普及。LNG氣化站具有儲存量大，供應靈活，建設周期短等特點，成為管輸天然氣到達前的城鎮過渡性天然氣氣源。LNG具有低溫的特性，氣化后的常溫天然氣有易燃易爆的特征，這也就決定了其生產、儲存、運營管理方面應當嚴格采取措施，避免安全事故的發生。

關鍵詞：LNG；氣化站；工藝設計；安全技術措施

1、LNG簡概

1.1LNG的特性

（1）在大氣壓下，LNG溫度較低，常壓下沸點一般為-162℃，泄漏時產生低溫蒸汽，其密度大于空氣密度。

（2）LNG從液態轉變為常溫的氣態時，體積會增大到600倍，與空氣的相對密度約為0.55。

（3）天然氣屬于易燃、易爆氣體，與空氣混合的爆炸極限濃度為5%～15%。

1.2LNG的優點

（1）LNG在液化過程中幾乎完全脫除原料氣中H2O，H2S以及重烴類等雜質，天然氣燃燒尾氣主要為H2O和CO2，不會對大氣造成污染。

（2）LNG能量密度較大，適合天然氣的遠距離運輸。

（3）LNG氣源豐富，供應穩定。自新疆廣匯LNG液化工廠于2004年投產運行以來，國內已建設液化工廠160余座，沿海省份已建成投產LNG接收站約12座，形成北方國產LNG資源向東向南供應，沿海進口LNG向沿海及內陸省份供應的格局。

1.3LNG的危險性

（1）LNG具有低溫危險性。LNG的操作和儲存一般都是低溫下實施，一旦發生了泄漏，會致使接觸到設備及構筑物遇冷收縮以及脆性斷裂的現象，從而使設備受到損害。LNG為深冷液體，皮膚直接與之接觸會產生嚴重的低溫灼燒、凍傷、體溫降低、肺部傷害窒息等。

（2）火災、爆炸危險。天然氣與空氣相混合，就會形成爆炸性混合氣體。如果具有一定的火源，易著火燃燒，甚至發生爆炸。

（3）窒息性。天然氣的主要成分為甲烷，不具有毒性，但是一旦人吸進大量，引發缺氧窒息；特別是當低溫LNG蒸汽比空氣密度低，在空氣流通受限的空間聚集時，工作人員可能還來不及察覺，就會逐漸地窒息直至死亡。

2、LNG氣化站工藝流程簡述

LNG氣化站主要工藝流程為LNG卸車、儲存以及氣化，然后經調壓、計量加臭等，為下游用戶輸送常溫天然氣。

LNG從液化工廠用低溫運輸槽車將LNG運至氣化站，利用卸車增壓氣化器將LNG槽車升壓，使槽車內的LNG卸至站內LNG儲罐。再通過儲罐增壓氣化器，將LNG儲罐內壓力升至所需要的工作壓力，將LNG送至空溫式氣化器進行氣化。氣化后的低溫天然氣升溫后，經調壓、計量、加臭后進入市政管網，供給用戶使用；在冬季的運行中，如果氣化后的天然氣溫度過低，則低溫的天然氣需要通過NG加熱器將天然氣溫度升到5℃以上，再經調壓、計量、加臭后進入出站中壓管道，供給下游用戶使用。運行過程中產生的安全放散氣體，經EAG加熱器升溫后集中放散。

3、LNG氣化站工藝設計

3.1設計參數

（1）設計壓力：LNG儲罐設計壓力為0.76MPa；調壓器前后管道系統設計壓力分別為1.6MPa、0.4MPa。

（2）設計溫度：液化天然氣液相及低溫氣相管道為-196℃；常溫天然氣氣相管道為-40℃。

3.2主要設備

（1）LNG儲罐

目前國內城市LNG儲存氣化站主要采用真空粉末隔熱儲罐，隔熱方式為夾層抽真空，填充粉末（珠光砂）。真空粉末隔熱儲罐由于其生產技術與液氧、液氮等儲罐基本一樣，因而目前國內生產廠家的制造技術也很成熟，由于其運行維護相對方便、靈活，在國內中小型氣化站中應用廣泛。

（2）LNG氣化器

LNG氣化器是LNG氣化站的主要設備，一般選用空溫式氣化器，利用大氣環境中自然對流的空氣作為熱源，通過導熱性良好的鋁合金星形翅片管與低溫液體進行熱交換并使其汽化成一定溫度的氣體，以節約能源，降低運行費用。作為城鎮燃氣管網氣源時，LNG空溫式氣化器的配置分為兩組，一用一備。

（3）BOG加熱器

BOG加熱器的作用是將站內LNG槽車、儲罐以及工藝系統運行時產生的BOG經加熱升溫后，作為站內自用氣或回收至中壓出站道。

（4）NG加熱器

NG加熱器用于LNG氣化站冬季運行時，將空溫室氣化器后天然氣溫度提升至5℃以上，以保證下游工藝設備正常運行。NG加熱器可采用循環水、蒸汽、電加熱等熱源。

5）卸車/儲罐增壓氣化器

卸車/儲罐增壓氣化器是輔助完成LNG槽車或儲罐系統升壓升溫的設備，增壓器選用臥式空溫式加熱器，增壓借助于翅片外的空氣給熱，使儲罐或槽車內升溫升壓，從而使槽車/儲罐內的LNG利用壓差輸送至下游設備。

6）EAG加熱器

為保證液化天然氣儲存氣化系統設備和管道的正常使用及生產安全，在設備和管道上安裝有安全放散裝置。低溫液體和低溫氣體放散通過安全放散閥后管道連接匯集，經EAG加熱器加熱后，轉化成比空氣輕的常溫氣體，以利于快速擴散。 EAG加熱器常采用空溫式。

7）調壓計量加臭裝置

調壓計量加臭裝置用以將氣化后的天然氣調壓至0.3MPa，并加臭后輸送至城市天然氣中壓管網。

4、LNG氣化站工藝安全技術措施

1）自動控制系統

在LNG儲罐進出液管線上設置超低溫氣動緊急切斷閥門，在工藝管線系統出現緊急狀況時，可在現場和控制室緊急切斷工藝管線，防止LNG大量泄露而引起的安全事故。

2）安全放散系統

LNG儲罐設置組合式安全閥，組合式安全閥由2個全啟式安全閥組成，當LNG儲罐內壓力超過設定壓力時，低溫氣態天然氣通過組合式安全閥放散，放散的氣體通過EA加熱器加熱后經放散管排至高空。

在低溫管道任意兩個切斷閥之間設置全啟式安全閥，當工藝管線運行壓力超過設定壓力時，天然氣通過全啟式安全閥放散，放散的氣體通過EAG空溫式氣化器加熱升溫后經放散管排至高空。

3）壓力檢測系統

LNG氣化站在卸車進液總管、儲罐、空溫氣化器進液總管、空溫氣化器出氣總管、出站天然氣總管設置現場顯示壓力表并遠傳至控制室，實時監測LNG系統運行壓力。在卸車口BOG管、儲罐增壓閥前后、BOG加熱器后調壓器前后、出站調壓器后設置現場顯示壓力表，便于操作人員現場檢查LNG系統運行壓力。

4）溫度檢測系統

LNG氣化站在空溫式氣化器出氣總管、出站總管、BOG加熱器出氣總管上設置溫度監測并遠傳至控制室，當監測溫度低于系統設定溫度時，控制室發出聲光報警，現場控制盤指示燈報警。在儲罐區防護堤內、氣化區及控制室（生產輔助用房）外設置環境溫度監測并遠傳至控制室，當監測環境溫度低于系統設定溫度時，控制室發出聲光報警。

5、結語

對于LNG的工藝設計與安全技術措施方面，應當著重考慮因泄漏引發的低溫傷害、火災、爆炸等危險，只有嚴格按照標準規范進行工藝設計，降低工藝系統事故風險的同時，建立健全有效的運行以及管理制度，才能達到LNG氣化站安全運行、平穩供氣的目的。

參考文獻

[1]李恩娟，唐維華，鄭沖. LNG氣化站工藝系統模塊化設計[J]. 煤氣與熱力，2013，（08）：8-12.

[2]劉淑亭，管方波. 小型LNG氣化站工藝設計簡介[J]. 內江科技，2010，（12）：121+118.