LNG气化站设计总结温华武

LNG气化站设计总结温华武

温华武

华蓝设计（集团）有限公司化工能源工程设计所广西南宁530011

摘要：本文对LNG气化站设计过程详细分析，从总图布置到工艺流程、设备布置、工艺计算及管道阀门选材等方面进行总结，重点工程设计与运行中需要注意的点。

关键词：总平布置；工艺流程；设备布置；管道阀门选材；安全阀选型计算

1.概述

液化天然气（LNG）以其能量密度高、运输方便、环保、经济等优点，已成为管输天然气供应范围以外城市的主气源和过渡气源，也是管输天然气供气城市的补充气源和应急气源，随着广西北海LNG接收站的运行及中海油防城港LNG储运中心的建成，广西可利用的LNG资源将更加丰富。

2017年，国内天然气在冬季出现气慌，受供求关系影响，LNG价格一度至10000元/吨，部分地区出现断供现象，为保证城市天然气稳定供应，国家发改委发布了《关于加快储气设施建设和完善储气调峰辅助服务市场机制的意见〔2018〕637号》，随即广西壮族自治区人民政府办公厅也相应印发了《广西天然气产供储销体系建设实施方案的通知》，以上两个文件均强调要求抓紧推进分层次应急保供储气设施建设。上游供气企业根据国家相关要求，按照到2020年完成不低于其年合同销售量10%的储气能力目标；各设区市人民政府要求建立健全燃气应急储备，形成不低于保障本行政区域人均3天用气量的应急储气目标；下游城市燃气企业根据储能与负荷相匹配原则，形成不低于年用气量5%的应急储气能力目标，开展天然气储备建设。因此未来几年内广西将建设一大批LNG气化站，本文对已完成的诸多LNG气化站设计过程进行总结，提出设计过程中注意事项，避免一些新人设计时少走弯路。

2.总平布置

LNG气化站总平面布置主要采取分区布置的原则，生产工艺区与生产辅助区分开布置的原则，生产区与辅助区采用非燃烧实体墙隔开。

生产工艺区主要有LNG储罐区、空温式气化器、NG复热器、卸车口、卸车增压器、储罐增压器、EAG、BOG、调压计量加臭撬及放散管等设备组成。

总图工艺区生产区布置时主要注意以下几点：

1）储罐、放散管、气化器与站内、外建（构）筑防火间距应能满足《城镇燃气设计规范》GB50028的要求。

2）储罐与储罐间距尽量大于1.5倍储罐外径，以便减小消防水池水量。

3）空温式气化器间距尽量布置空旷一些，提高空气传热系数，提高设备运行效率，气化能力较大的（3000标方以上）空温式气化器设备中心间距在6~7米之间，气化能力较小的（3000标方及以下）空温式气化器设备中心间距在4~5米之间

4）消防车道尽量布置成环形，不可避免时应设消防回车场地，要考虑槽车的行车动线、消防车道转弯半径大于等于9米，供槽车行驶的道路转弯半径尽量采用12米。

5）储罐区防护堤高度0.8-1.2之间，不宜过高，防护堤内需要建设集水池。

6）储罐与消防道路按主要道路间距考虑，切莫按次要道路考虑。

7）放散管尽量布置在边缘地带，注意放散管与卸车口的防护间距。

8）气化设备尽量集中布置在一块区域，避免杂乱布置。

9）竖向布置尽量合理，满足排水需求。

10）工艺生产区应采用实体围墙与辅助区分隔开。

生产辅助区主要包括：消防泵房、消防水池、发电间、变配电间、空压机间、门卫室、控制室等生产所需必要的功能建筑，也包含一些非必要的办公、生活建筑如办公楼、食堂、宿舍、仓库等。

总图辅助区布置时主要注意以下几点：

1）建筑物与挡土墙要保持2米以上距离，以便施工图不影响。

2）消防水池水量由给排水专业提前计算提供参数，消防水池宜采用半地下式建设，避免消防泵房深度过深，水池与水池间距保持1米以上以便施工支模。

3）消防泵房、发电间、变配电间、控制室尺寸大小要提前与给排水、电气、仪表专业进行沟通，确定落实后再布置，避免方案确定后施工图无法落实，方案反复报建修改。

4）其他单体方案应与建设方确认内部布局后，再调整总图，避免单体方案的修改导致总图方案的修改。

3.工艺流程

LNG气化站目前主要采用等压强制气化工艺流程，其流程框图如下：

图3：LNG气化站工艺流程框图

工艺流程设计时需要注意以下几点：

1）卸车流程要有旁路阀门，避免储罐泄漏后无法倒回槽车。

2）储罐布置过多时卸车口要适当增加1~2个，以便快速卸车。

3）储罐增压器可共用，也可一罐一台设计，根据业主需求确定。

4）NG复热器根据项目所在地区不同而议，桂林以南常年温度较高的地区（最冷月平均气温大于10℃以上的），可不采用NG复热器。

5）调压计量结构采用2+1结构（即两用一旁路结构），两条使用路的计量路分别采用一大一小结构，以适应近远期用气需求。

6）储罐出液管要与进液管相连接，连接处设阀门，要设计倒罐工艺，避免一台储罐泄漏后无法倒进其他储罐。

7）储罐进出液口、空温式气化器进液口要设置气动切断阀，经常需要操作的阀门也可设置成气动阀远程控制。

4.设备布置

LNG气化站设备布置需要结合管道安装、运行操作、通行等方面考虑。

1）储罐基础安装高度：卧式储罐通常为高出地面0.5m，立式储罐通常为高出地面0.8米高。

2）空温式气化器基础安装高度通常为高出地面0.4米，避免结冰结露侵蚀。

3）其他储罐增压器、EAG、BOG、卸车增压器等设备基础安装高度通常为高出地面0.2米。

4）储罐增压器可布置在防护堤内，也可以布置在防护堤外，各有利弊。

5.管道阀门选材

LNG气化站涉及管道输送的介质为气态天然气、液态天然气、仪表空气等。其中液态天然气为-162.3℃的低温液体，无腐蚀性。输送低温液化天然气及低温的BOG、EAG及NG气体管道应采用耐低温的不锈钢管（06Cr19Ni10），外径系列宜采用Ⅰ系列；阀门采用不锈钢长杆低温截止阀（DJ61Y-40P）、不锈钢低温安全阀（DAH-25）等。

式中：

a—最小泄放面积，mm2

w—质量泄放流量，kg/h（气化器的设计额定流量的1.5倍×天然气密度0.656

X—气体特性系数，天然气取344

P—泄放压力，MPa，取0.63MPa

Z—气体压缩因子，取0.98

T—泄放温度，K，取293

M—分子量，天然气取19。

经过计算得到最小泄放面积即为安全阀的喉径，根据安全阀的喉径选取安全阀即可。

参考文献：

[1]胡炯华.LNG气化站设计［J］.有色金属设计与研究.2007（5）

[2]吴创明.LNG气化站工艺设计与运行管理［J］.煤气与热力.2006（4）