液化天然氣點供站設計優化

李洋 程新求

摘 要：本文首先從LNG點供的工作流程、LNG點供的特點以及LNG點供設備的選擇對什么是LNG點供進行了闡述，然后說明了點供LNG供應站的主要供氣方式，其次結合現狀分析了LNG點供站設計中目前存在的問題，最后提出了優化LNG點供站設計的有效途徑，希望對LNG點供站設計優化工作有所幫助。

關鍵詞：LNG供應站;LNG點供;LNG

天然氣市場近年來由于加大清潔能源的使用、調整能源結構以及改善環境污染等原因而發展迅速。由于天然氣管網建設和氣源建設時間長、投資大遠不能滿足城市發展的需求。點供LNG供應站由于其經濟性與便利性的優勢，在管道氣暫時無法達到的區域，工業企業和城鎮補充氣源的優先選擇就是點供LNG供應站。雖然不少LNG點供站已經建設使用，然而很多在設計時卻存在一定的問題，因此本文對于LNG點供站設計優化進行的研究具有一定的現實意義與重要性。

1 什么是LNG點供

1.1 LNG點供的工作流程

LNG點供是為了供應城鎮居民的使用，而對從接收站或者液化工廠運輸來的液化天然氣進行氣化、儲存等[1]。LNG點供的工作流程為壓力0.4～0.6MPa的LNG通過LNG槽車卸液口進入潛液泵，LNG在增壓后進入儲罐時分別通過LNG儲罐的上、下進液口。0.4MPa為LNG槽車內的最低壓力值，當低于這個值時，槽車內的LNG進入增壓器進行氣化，天然氣返回給槽車增壓，這一過程為自增壓流程。潛液泵的卸車時間可以通過增大槽車內壓力而縮短。LNG從 LNG儲罐出液口出來的在卸車完成后流入空溫式氣化器，在空溫式氣化器里面LNG發生相變，升高溫度并進行等壓氣化，后續工藝則在達到要求后輸入。天然氣溫度在空溫式氣化以后通常要求在五度或者五度以上[2]。當低于五度時，還應采用水浴式氣化器或者其他加熱設備再對天然氣進行加熱，這一過程為氣化過程。天然氣在經過氣化后要輸入燃氣管網還要再通過調壓計量加臭等工藝。

1.2 LNG點供的特點

LNG點供主要有以下兩個特點：第一，便于運輸和儲存，這是由于得到的LNG是在天然氣經過凈化并在-162℃低溫條件下，LNG的體積只有氣態LNG體積的1/600，

因此氣化比極高;第二，在低溫情況下由于天然氣極易液化，所以在存儲過程中LNG更加安全，所需要的壓力也更低。除此之外，氣化后的LNG密度比空氣小，很容易在發生泄漏情況時放散[3]。

1.3 LNG點供設備的選擇

在儲罐的選擇方面，通常根據日用氣量乘以二或三，并同時考慮到運營需求，也就是卸車考慮。在氣化器的選擇方面，根據小時用氣量除以四分之三，作為氣化器氣化量的選擇，單雙路考慮用戶特點，水浴氣化器的選擇根據所在地的冬季溫度來選擇，建議長江以北增設水浴[4]。

在流量計調壓器的選擇方面，單雙路考慮用戶的用氣間斷性，同時如果單路計量，考慮加一路旁通。另外量的選擇根據小時用氣量來確認。在卸車增壓氣化的選擇方面，建議選擇300的氣化器，時間及成本合適，在bog、eag的選擇方面則需根據具體用氣量及管路來進行確認。對于低溫儲罐來說，LNG儲罐是主要的氣化站設備，該設備對絕熱性和密封性要求很高。廣泛應用于LOX，LN2，LNG，LAr氣化站，調峰站，加氣站以及液化工廠。根據現場情況需要一般分為立式儲罐或臥式儲罐。目前LNG加氣站分類是按照儲罐的容積大小來分類的，如三級站定義為儲罐溶劑小于等于60m3的加氣站。二級站是儲罐大于60m3小于120m3，一級站通常就是3個60m3的儲罐。對于氣化器來說，LNG的主要換熱方式，來自于環境溫度的熱量交換。

LNG主氣化器的功能就是讓低溫的LNG通過低溫鋁管道及翅片與空氣對流換熱，從而達到換熱的目的。主氣化器的材質是LF21鋁合金，耐腐蝕故能確保長期良好運行。由于LNG是零下162度的低溫液體，因此在氣化過程中經常會看到結霜現象。購買LNG氣化器時主要要注意每小時的用氣量，如：300m3/h，500m3/h，1000m3/h。對于調壓計量系統來說，經過主氣化器氣化后的氣體，壓力基本保持和儲罐壓力相近，一般用戶需求壓力是一個恒定的范圍內的值，需要進行壓力調節和穩壓。同時為了計量核算所用天然氣的量，對氣化后的LNG流量進行計量，實現以上的功能組合在一起的裝置叫調壓計量撬。由安全放氣閥、排污管、出氣匯管、進氣口、進氣匯管、出氣管、過濾器、調節管、調節閥、流量計、計量管、控制閥、調節匯管以及矩形撬塊組成。有的裝置內需要加入加臭系統。對于卸車增壓系統來說，由于LNG槽車自身不帶增壓系統，所以卸車過程需要將車內液體LNG經氣化后返回槽車內，通過氣體增壓，來實現卸車功能，這個撬裝系統叫做卸車增壓系統。卸車增壓系統將槽車的壓力提高至工作狀態的0.6MPa，使槽車內液體在壓力作用下流入儲罐，一般需要300m3/h型號的空溫汽化器。

2 點供LNG供應站的主要供氣方式

LNG常規小型氣化站與整體成橇的氣化站，簡稱橇裝氣化站是LNG氣化站供氣方式的兩種主要模式。

2.1 橇裝氣化站

橇裝氣化站把卸液、放散、計量、調壓、氣化以及儲存等所有功能均集成為一體，其儲罐容積一般小于等于15m3。1m3、2m3、3m3、5m3、10m3和15m3等為一般為儲罐容積的常見規格。通常在儲罐的四周設置氣化器，在儲罐與氣化器下方設置調壓計量裝置。在儲罐的四周無法安裝空溫式氣化器是在當氣化量大于150m3/h時，橇裝氣化站在這種條件下也因此無法采用。

2.2 LNG常規小型氣化站

當氣化量大于150m3/h，儲罐容積大于15m3時，整體成橇由于無法安裝，調壓計量裝置、氣化器以及儲罐等均分開設置，也就是常規小型氣化站。

3 優化LNG點供站設計的有效途徑

3.1 明確監管部門

應當由專門的管理部門對這些點供的供應站進行監督管理，并且相應的合法手續也是小型點供LNG供應站按程序必須要取得的。同時明確規定小型點供LNG供應站的運行要求，對管理和運行人員必須進行專業的培訓。

3.2 按國家的相關標準執行設計與施工

小型點供LNG供應站的設計應當按照GB50028《城鎮燃氣設計規范》、GB50016《建筑設計防火規范》的要求進行，與此同時，編制一套能適應小型點供LNG供應站的規范是目前首要的任務。根據LNG的安全特性以及LNG供應站的規?？梢院侠淼恼{整防火間距并重新論證LNG供應站防火間距。

3.3 明確相關要求

為了使設備使用更加安全，規范使用橇裝氣化站，對整體成橇設備作出以下要求：首先，增強外罐剛度，減少氣化器結冰對儲罐安全產生的影響，在設置外圍氣化器時，保證外罐與氣化器的距離;其次，為保證氣化器泄漏時不損壞儲罐，須采用不銹鋼材料制作整體成橇的儲罐內外罐;第三，在設置調壓計量裝置時，用適合低溫的管道與設備或者在儲罐與氣化器的下方來調壓計量裝置是不合適的。與此同時，為了做好記錄，確保安全無泄漏，站內操作人員應當定時定期的進行巡回檢查。開關閥門時嚴禁用助力工具，操作閥門時應緩慢開關。解凍閥門、管道以及設備時，嚴禁電加熱、火烤以及敲打，只能用水沖。壓力表下閥門和安全閥在檢測周期內應保持壓力表和安全閥處于完好工作狀態，嚴禁關閉。對于儀表、管道以及閥門在正常使用的情況下，進行全面檢查和維護的頻率應為每半年一次。液化天然氣氣化站區域，非工作人員一律不得進入，同時操作人員應持證作業。

綜上所述，為了使小型點供LNG供應站合規化、合法化，應當按規范要求進行設計和施工，并要求監管小型點供LNG供應站，從而提高清潔能源的使用率。與此同時，相關政策要允許傾斜，政府政府應鼓勵并支持燃氣經營單位有序、規范發展LNG點供。

參考文獻：

[1]林須忠.LNG點供的定位校準與轉型升級[J].中外能源， 2018，23（12）：1-7.

[2]王書淼，徐發忠，王建宇，劉宏波.LNG點供站的自控系統[J].煤氣與熱力，2018，38（10）：23-26.

[3]張順強.關于LNG點供在中小城市的應用研究[J].化工管理，2018（14）：245.

[4]李言偉.LNG點供場站的安全生產和運營管理探討[J].天然氣與石油，2017，35（06）：113-116.