LNG供氣站工藝流程設(shè)計(jì)及功能水平
為了提高工程建設(shè)投資效果，在工藝設(shè)計(jì)中，要從供氣和用氣工況及氣量平衡、管網(wǎng)壓力級(jí)制、工藝流程、輸配管網(wǎng)布置、主要設(shè)備和儀表閥門選型、自控系統(tǒng)設(shè)置、管道與防腐選材等方面進(jìn)行多方案比選，從中選取技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的較佳設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案優(yōu)選應(yīng)遵循以下原則。
1)必須處理好技術(shù)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)合理性之間的關(guān)系。由于LNG所具有的超低溫、高能量密度、泄露后極易造成災(zāi)難性事故的危險(xiǎn)特性不允許一味追求經(jīng)濟(jì)效果而犧牲設(shè)施的功能水平。
2)必須兼顧建設(shè)過(guò)程與使用過(guò)程，應(yīng)綜合考慮設(shè)置費(fèi)與運(yùn)營(yíng)使用費(fèi)，力求項(xiàng)目全壽命費(fèi)用較低。
LNG供氣站工藝流程設(shè)計(jì)
按照氣化LNG的熱源是自然熱源(空氣)還是人工熱源(熱水)來(lái)區(qū)別，LNG工藝流程分為空溫式氣化和水浴式氣化兩種。前者的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行成本低，缺點(diǎn)是氣化器體積大、投資高、在冬季和雨天氣化器出口溫度較低。后者的優(yōu)點(diǎn)是氣化器體積小、投資較低、氣化器出口溫度穩(wěn)定，缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用很高，1臺(tái)水浴式氣化器的年運(yùn)行費(fèi)用可購(gòu)買1臺(tái)空溫式氣化器。所以，除東北等少數(shù)寒冷地區(qū)外，基本都采用空溫式氣化LNG流程。為了防止冬季和雨天空溫式氣化器出口天然氣的溫度低，損壞后續(xù)的管道并加大供銷差，在空溫式氣化器的出口常串接1臺(tái)水浴式加熱器。
LNG供氣站工藝設(shè)計(jì)
1.LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)
(1)LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
LNG儲(chǔ)罐按結(jié)構(gòu)形式可分為：地下儲(chǔ)罐、地上金屬儲(chǔ)罐和金屬/預(yù)應(yīng)力混凝土儲(chǔ)罐3大類!3]。地上LNG儲(chǔ)罐又分為金屬子母儲(chǔ)罐和金屬單罐2種。LNG供氣站采用何種儲(chǔ)罐方式，主要取決于其儲(chǔ)存量。儲(chǔ)存量在1200一5000m3可采用子母罐帶壓儲(chǔ)存和常壓儲(chǔ)槽儲(chǔ)存，子母罐的單罐容積一般在600一1750m3。子母罐帶壓儲(chǔ)存與常壓儲(chǔ)存相比其流程簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，但儲(chǔ)罐投資較大。儲(chǔ)存量在1200m3以下的城市LNG供氣站，基本都采用真空罐帶壓儲(chǔ)存。為便于儲(chǔ)罐自增壓操作，帶壓真空罐通常采用立式雙層金屬罐。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于直立的暖瓶，內(nèi)罐支撐于外罐上，內(nèi)、外罐之間是真空粉末絕熱層。受運(yùn)輸和整體吊裝條件的限制，單罐容積多采用100m3，個(gè)別站用50m3。常用的100m3立式儲(chǔ)罐，內(nèi)罐內(nèi)徑為3000mm，外罐內(nèi)徑為3200mm，罐體加支座總高度17100mm，儲(chǔ)罐幾何容積為105.28m3。
(2)設(shè)計(jì)壓力與計(jì)算壓力的確定
目前絕大部分100m3立式LNG儲(chǔ)罐的較高工作壓力為0.8MPa(個(gè)別為0.5MPa)。按照GB150一1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定，當(dāng)儲(chǔ)罐的較高工作壓力為0.8MPa時(shí)，設(shè)計(jì)壓力為0.84MPa；充裝系數(shù)0.95，考慮液柱凈壓力和內(nèi)外罐間的高真空，內(nèi)罐的計(jì)算壓力為1.01MPao外罐的主要作用是通過(guò)吊掛或支撐形式固定內(nèi)罐與絕熱材料，同時(shí)與內(nèi)罐之間形成高真空絕熱層。作用在外罐上的荷載主要為內(nèi)罐和介質(zhì)的重力荷載以及絕熱層的真空負(fù)壓。因此，外罐為外壓容器，設(shè)計(jì)壓力為一0.1MPa。
(3)LNG儲(chǔ)罐的選材
正常操作時(shí)LNG儲(chǔ)罐工作溫度為一162.3℃，一次投用前要用-196℃的液氮對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行預(yù)冷，取儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為-196℃。內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受LNG的低溫，內(nèi)罐材料必須具有良好的低溫綜合機(jī)械性能。因此內(nèi)罐材料采用OCr18Ni9(相當(dāng)于ASME標(biāo)準(zhǔn)的304)。據(jù)內(nèi)罐的計(jì)算壓力和所選材料，內(nèi)罐的計(jì)算厚度和設(shè)計(jì)厚度分別為11.1mm和12.0mm。作為常溫外壓容器，外罐材料選用16MnR，設(shè)計(jì)厚度為10mm。
(4)接管設(shè)計(jì)
開(kāi)設(shè)在儲(chǔ)罐內(nèi)罐上的接管口有：上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、出液口、氣相口、測(cè)滿口、上液位計(jì)口、下液位計(jì)口、工藝人孔等8個(gè)接管口。其中：在內(nèi)罐上封頭開(kāi)設(shè)有上進(jìn)液口、安全閥氣相口、液位計(jì)氣相口、測(cè)滿口、工藝人孔；下封頭開(kāi)設(shè)有下進(jìn)液口、液位計(jì)液相口、出液口。所有內(nèi)罐上的接管材料都為OCr18Ni9。
為便于定期測(cè)量真空度和抽真空，在外罐下封頭上開(kāi)設(shè)有抽真空口(抽完真空后該管口被封結(jié))。為防止真空失效和內(nèi)罐介質(zhì)漏入外罐，在外罐上封頭設(shè)置有防爆裝置。
(5)液位測(cè)量裝置設(shè)計(jì)
為防止儲(chǔ)罐內(nèi)LNG充裝過(guò)量或運(yùn)行中罐內(nèi)LNG太少危及儲(chǔ)罐和工藝系統(tǒng)安全，在儲(chǔ)罐上分別設(shè)置有測(cè)滿口與差壓式液位計(jì)2套單獨(dú)液位測(cè)量系統(tǒng)。這是觀測(cè)儲(chǔ)罐內(nèi)部液位的“眼睛”，對(duì)LNG儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行至關(guān)重要。在向儲(chǔ)罐充裝LNG和日常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)差壓式液位計(jì)所呈現(xiàn)的靜壓力讀數(shù)，可從靜壓力與充裝重量對(duì)照表上直觀方便的讀出罐內(nèi)LNG的液面高度、容積和重量。當(dāng)達(dá)到充裝上限時(shí)，LNG液體會(huì)從罐頂測(cè)滿口溢出，操作工應(yīng)立即手動(dòng)切斷進(jìn)料。為確保安全充裝和運(yùn)行，儲(chǔ)罐設(shè)置有高限警報(bào)(充裝量85%)、緊急切斷(充裝量95%)、低限警報(bào)(剩余10%LNG)。