基于模塊化的LNG供氣系統設計安裝

羅星星　潘燃陽

摘 要：液化石油氣又被稱為LNG，其要先汽化后經過一系列的調壓、計量、加臭等處理，使LNG能夠輸送至管網系統當中。不過，由于管網系統存在較大溫差，并且含有易燃易爆介質，這就需要相關人員在LNG供氣系統安裝時對工藝管線及設備等的布置有著嚴格的要求，不然會造成供氣系統安裝過程中存在安裝質量較差、系統布置混亂等問題。針對這些問題，文章提出了模塊化設計安裝理念，以此確保LNG供氣系統得以正確合理的設計與安裝，以期能夠為相關人員帶來借鑒。

關鍵詞：模塊化；LNG；供氣系統；系統設計

中圖分類號：TE973 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0081-02

Abstract： Liquefied petroleum gas（LPG） is also called LNG， which is vaporized first and then passed through a series of pressure regulation， metering and odorization treatment， so that LNG can be transported to the pipe network system. However， due to the large temperature difference in the pipe network system and the presence of flammable and explosive media， it is necessary for the relevant personnel to have strict requirements for the layout of process pipelines and equipment when installing the LNG gas supply system. As a result， there are some problems in the process of gas supply system installation， such as poor installation quality， system layout confusion， and so on. In view of these problems， the paper puts forward the idea of modular design and installation， in order to ensure the correct and reasonable design and installation of LNG gas supply system.

Keywords： modular； LNG； gas supply system； system design

引言

目前，LNG已經成為民眾生產生活中的重要清潔能源，在我國經濟發展中起到至關重要的作用。LNG是通過供氣系統輸送到管網中進行使用的，由于LNG是以液體狀態存在的，這能夠使其運輸與存儲變得更加方便，不過在使用時卻需要將其進行汽化處理，以使其成為氣態天然氣，而這就需要通過調壓、計量、加臭等一系列的措施才能完成，由此可見，LNG供氣系統的設計及安裝相比于其他工藝管道來說是相對復雜的，并且在設計與安裝時也有著更加嚴格的要求。為了確保LNG供氣系統的設計及安裝變得規范化、合理化、安全化，本文通過對LNG供氣系統的設計與安裝進行經驗總結，并結合模塊化設計理念，以此深入探討LNG供氣系統的設計與安裝工作。

1 LNG供氣系統設計安裝中的模塊化思想

在LNG供氣系統設計安裝中，需要借助于模塊化思想來進行規范，以此確保供氣系統的設計與安裝能夠合理。模塊化思想本質上是采取了分而治之的理念，其是將一個整體劃分為若干個子體，這些子體都是該整體的組成部分，這樣對這些子體進行控制也就變得比較簡單了。對LNG供氣系統進行模塊化設計與安裝，需要將該系統中功能相同或相似的單元部分進行分離處理，然后按照統一的標準化規范來進行簡化及歸并等操作，以使這些分離后的單元能夠獨立出來，而這些單元便是所謂的模塊。通過對這些模塊進行不同的組合，能夠產生許多新的工藝，而在模塊組合與分解過程中，便是所謂的模塊化。系統設計中的新工藝其實質便是通用模塊與專用模塊組成后的整體。

2 基于模塊化的LNG供氣系統設計

根據模塊化設計思想，在LNG供氣系統設計中，需要將其劃分為九個模塊，分別是LNG裝卸模塊、回收加熱模塊、天然氣出站模塊、灌瓶模塊、儲存增壓模塊、放散模塊、調壓計量加臭模塊以及氮氣模塊，以下便對這些模塊的設計進行分析。

2.1 LNG裝卸模塊

在LNG供氣系統中，裝卸模塊由安全放散管、卸車增壓氣化裝置、氣相管道、LNG槽車、液相管道、止回閥等組成，該模塊利用公路槽車來實現LNG的運輸，并通過卸車增壓氣化裝置進行升壓，此時LNG槽車中的氣壓較高，而低溫儲罐的氣壓較低，這就會使兩者之間產生壓差，通過該壓差便可實現LNG從槽車卸入到低溫儲罐中。此外，如果低溫儲罐發生泄漏或需要進行檢修時，也可通過該模塊系統將LNG反向裝入到槽車中。

2.2 LNG儲存增壓模塊

LNG儲存增壓模塊包括低溫截止閥、低溫儲罐、增壓氣化裝置、放散管及切斷閥等，該模塊能夠通過自增壓與低溫泵增壓兩種方法來增加低溫儲罐中的氣壓，在這兩種增壓方法中，低溫泵增壓對安裝條件有著很嚴格的要求，因此在小型的LNG供氣系統中并不適用。因此在LNG供氣系統設計中，通常都是采用自增壓方式來進行增壓。

2.3 LNG氣化加熱模塊

LNG氣化加熱模塊包括低溫截止閥、空溫室氣化裝置、液相管道、水浴加熱裝置及氣相管道等，其中，空溫室氣化裝置是LNG供氣系統中的主要氣化設施，一般需要根據當地氣候特點及使用條件來選擇氣化裝置。

2.4 BOG回收加熱模塊

BOG回收加熱模塊包括放散管、低溫截止閥、空溫室加熱裝置及安全閥等，該模塊能夠根據LNG的卸車方式、LNG存儲條件、BOG氣體的來源途徑等來確保BOG氣體始終處于低溫高壓狀態，并通過調壓及加熱等方式將LNG輸送到管網中。

2.5 調壓計量加臭模塊

調壓計量加臭模塊包括球閥、調壓器、加臭器、渦輪流量計等，該模塊中的調壓裝置一般需要設置兩路，并且調壓裝置需要配備超壓切斷與指揮器，計量功能則是利用渦輪流量計來實現的，該模塊在進行加臭處理時所使用的加臭劑為四氫噻粉，并通過隔膜式計量泵來驅動，該模塊會根據流量計中的流量信號來定量注入加臭劑。

2.6 天然氣出站模塊

天然氣出站模塊包括絕緣接頭、球閥、切斷閥三個部分，當調壓計量加臭模塊將天然氣注入到天然氣管道時，該模塊會在供氣系統出現故障時利用緊急切斷閥進行自動切斷。

2.7 放散模塊

在放散系統模塊中，分為低溫放散模塊、常溫放散模塊與安全泄放模塊三種，在低溫放散模塊中，其是由阻火裝置、安全閥、EAG加熱裝置、截止閥、放散塔組成，低溫天然氣會通過EGA加熱器、放散塔和阻火裝置處理后在空氣中放散。常溫放散模塊則是由安全閥、阻火器以及放散塔共同組成，常溫天然氣不需利用EAG加熱裝置進行升溫處理，該模塊可直接與阻火裝置入口管道連接，并通過放散塔將天然氣放散至大氣中。安全泄放模塊則由EGA加熱裝置、放散塔、放散閥、減壓閥、安全閥及阻火裝置組成，為了確保低溫儲罐具備良好的密封性與安全性，在對其進行設計時，需要配套安裝放散閥、減壓閥與安全閥，以此實現對低溫儲罐的三級安全防護。

2.8 LNG灌瓶模塊

LNG灌瓶模塊則由放散管道、LNG鋼瓶、液相管道、連接管與氣相管道組成，該模塊在將LNG灌入到鋼瓶時，會先將軟管與鋼瓶連接，然后開啟回氣閥與進液閥，待LNG裝滿后關閉，并將軟管卸下后將鋼瓶稱重后存儲。對于某些燃氣管網覆蓋范圍以外的用戶，大多都是利用LNG鋼瓶進行供氣的。

2.9 氮氣模塊

氮氣模塊包括減壓閥、放散閥、氮氣瓶及管道四個主要組成部分，儲罐中的氮氣會在減壓處理后經由管道提供給氣動閥門。

3 基于模塊化的LNG供氣系統安裝

在基于模塊化的LNG供氣系統安裝中，對于儲存增壓模塊，可依據低溫儲罐的具體數量來采取不同的組合形式進行安裝。當低溫儲罐的數量不超過四臺時，可在每臺低溫儲罐中配備一個增壓氣化裝置，以便于操作，不過這種組合形式需要占據較大的面積。當低溫儲罐的數量超過四臺時，則可將所有低溫儲罐集中在一起，利用兩個增壓氣壓裝置來進行集中控制，該組合形式不需要配備較多的增壓氣化裝置，不會占用過多的空間，但操作起來卻不如第一種組合形式便捷。需要注意的是，由于低溫儲罐為真空粉末壓力儲罐，因此會受到吊裝與運輸的限制，為了便于吊裝和運輸，每個低溫儲罐的容積最高不能超過150m3，某些供氣系統所使用的低溫儲罐容積量甚至只有50m3。在安裝氣化加熱模塊時，需要結合安裝現場的氣候條件來進行，當LNG供氣系統所處環境溫度較高時，則需要采用空溫式氣化裝置，儲罐中的低溫LNG會在進入到空溫式氣化裝置時和外界溫度進行換熱，從而使液化LNG轉變為氣化LNG。當LNG供氣系經所處的環境溫度較低時，則需要采用水浴式加熱裝置和水浴式氣化裝置，此時低溫LNG進入水浴式加熱裝置時會通過熱水進行加熱，并由水浴式氣化裝置將LNG從液化狀態轉變為氣化狀態。當LNG供氣系統所處環境存在四季變換時，則可選擇空溫式氣化裝置與水浴式加熱裝置，此時，春季、夏季和秋季只需采用空溫式氣化器即可，冬季則需采用水浴式加熱裝置進行加熱。對于氣化裝置的氣化量及臺數選擇，則要結合工程實際情況及安裝要求來確定，除此之外還要結合運輸條件、供氣需求等因素來考慮。在安裝氮氣模塊時，需要根據低溫儲罐的具體種類來進行設計，氮氣模塊主要用于管道和儀表風的置換以及對低溫氮氣進行保護。如果選擇真空粉末壓力儲罐，則可不利用氮氣來保護絕熱層，但需要在常壓罐夾層及其子母罐中注入氮氣，以確保絕熱材料不會受潮。通常來說，如果供氣系統不需要氮氣保護，則可采用瓶組氮氣即可，如果需要氮氣保護，則采用自帶液氮保護的供氣系統。

4 結束語

本文基于模塊化設計思想將LNG供氣系統進行了模塊劃分，并依據用戶需求提出了不同模塊的組合安裝形式，以此確保LNG供氣系統在正常運作的情況下，能夠有效滿足不同用戶的供氣需求，進而大大減少了LNG供氣系統的設計安裝量，使設計人員能夠更加便捷靈活的對供氣系統進行設計與安裝。

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