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LNG点供方案

600m^3现场供气项目

600m^3现场供气项目

  一、LNG简介
  LNG(Liquefied Natural Gas),即液化天然气的英文缩写。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃,使之凝结成液体。液化后的天然气其体积大大减少,约为0℃、1个大气压时天然气体积的1/600,也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本,而且具有热值大、燃点高、安全性能强、清洁性好等特点。LNG无色无味,主要成份是甲烷,很少有其它杂质,是一种非常清洁的能源。其液体密度约426kg/m3 ,此时气体密度约1.5 kg/m3.爆炸极限为5%-15%(体积%),燃点约450℃。

图1  LNG成分占比
  二、LNG供气优势
  1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存。
  2、1标准立方米的天然气热质约为8500大卡,1吨LNG可产生1350标准立方米的天然气。
  3、安全性能高—由LNG优良的理化性质决定的,气化后比空气轻,无色、无嗅、无毒。燃点较高:自燃温度约为450℃;爆炸极限范围较窄:5%-15%;轻于空气、易于扩散。
  4、LNG燃烧后基本上不产生污染。
  5、LNG供应的可靠性,由整个链系的合同和运作得到保证LNG的安全性是通过在设计、建设及生产过程中,严格地执行一系列国际标准的基础上得到充分保证。LNG运行至今30年,未发生过恶性事故。三、LNG供气工艺流程
  LNG气化供气是指具有将槽车或槽船运输的LNG进行卸气、储存、气化、调压、计量和加臭,常用于无法使用管道气供气用户。

  LNG气化供气是下游LNG应用时采用的主要模式,主要作用是储存、气化LNG。它包括卸车台、低温储罐、增压系统、气化系统及调压、计量和加臭系统。下边介绍LNG气化的卸车工艺、储罐自增压工艺、气化加热工艺、BOG、EAG工艺及LNG储罐。
  1、LNG卸车工艺
  LNG通过公路槽车或罐式集装箱车从LNG液化工厂、海运接收终端运抵用气城市LNG气化站,经过汽车衡称重计量。用金属软管将槽车与卸车台相应管线连接,利用站内卸车增压气化器给槽车进行增压,使槽车与LNG储罐之间形成一定的压差,利用此压差将槽车中的LNG卸入气化站储罐内。卸车结束时,通过卸车台气相(BOG)管道回收槽车中的气相天然气。
  卸车时,为防止LNG储罐内压力升高而影响卸车速度,采用不同的卸车方式。当槽车中的LNG温度低于储罐中LNG的温度时,采用上进液方式。槽车中的低温LNG通过储罐上进液管喷嘴以喷淋状态进入储罐,将部分气体冷却为液体而降低罐内压力,使卸车得以顺利进行。若槽车中的LNG温度高于储罐中LNG的温度时,采用下进液方式,高温LNG由下进液口进入储罐,与罐内低温LNG混合而降温,避免高温LNG由上进液口进入罐内蒸发而升高罐内压力导致卸车困难。
  实际操作中,由于目前LNG气源地距用气城市较远,长途运输到达用气城市时,槽车内的LNG温度通常高于气化站储罐中LNG的温度,因此采用下进液方式。

图3增压卸车工艺流程
  2、储罐自动增压工艺
  随着储罐内LNG不断流出到气化器,罐内压力不断降低,LNG出罐速度逐渐变慢直至停止。因此,正常供气操作中必须不断向储罐补充气体,将罐内压力维持在一定范围内,才能使LNG气化过程持续下去。储罐的增压是利用自动增压调节阀和自增压空温式气化器实现的。当储罐内压力低于自动增压阀的设定开启值时,自动增压阀打开,储罐内LNG靠液位差流入自增压空温式气化器,在自增压空温式气化器中LNG经过与空气换热气化成气态天然气,然后气态天然气流入储罐内,将储罐内压力升至所需的工作压力。在自增压过程中随着气态天然气的不断流入,储罐的压力不断升高,当压力升高到自动增压调节阀的关闭压力时,自动增压阀关闭,增压过程结束。随着气化过程的持续进行,当储罐内压力又低于增压阀设定的开启压力时,自动增压阀打开,开始新一轮增压。
  3、LNG的气化和加热工艺
  气化装置是LNG供气系统向外界供气的主要装置,设计中我们通常采用空温式气化器,其气化能力宜为用气城镇高峰小时计算流量的I.3~1.5倍,不少于2台,并且应有1台备用。当环境温度较低时,空温式气化器出口天然气温度低于5℃时,应将出口天然气进行二次加热,以保证整个供气的正常运行。一般天然气加热器采用水浴式加热器。



图4  气化器 加热器
  4、自然蒸发工艺
  BOG是英文B0il Off Gas的缩写,即自然蒸发天然气。BOG主要来源于LNG槽车回气和储罐每天0.3%的自然气化。现在常用的槽车容积为40m3,回收BOG的时间按照30min计算,卸完LNG的槽车内气相压力约0.55MPa,根据末端天然气压力的不同,回收BOG后槽车内的压力也不同,一般可以按照0.2MPa计算。回收槽车回气需要BOG加热器流量为280m3/h,加LNG储罐的自然蒸发量,则可计算出BOG加热器流量。LNG的储存温度为-163℃,即BOG的温度约为-163℃,为保证设备的安全,要将BOG加热到15℃。根据流量和温度可以确定BOG加热器的规格。回收的BOG经过调压、计量、加臭后可以直接进入管网,如果用户用气非连续则需要设置BOG储罐进行储存。
  5、紧急放散工艺
  EAG是英文Escape Air Gas的缩写,即紧急放散天然气。低温系统安全阀放空的全部是低温气体,在大约-113℃以下时,天然气的重度大于常温下的空气,排放不易扩散,会向下积聚。因此需设置一台空温式放散气体加热器,放散气体先通过该加热器,经过与空气换热后的天然气比重会小于空气,高点放散后将容易扩散,从而不易在靠近地面处形成爆炸性混合物。
  6、LNG储罐
  LNG贮罐(低温贮罐)是LNG的贮藏设备,目前绝大部分100 m3立式LNG储罐的最高工作压力为O.8 MPa。按照GB 150《钢制压力容器》的规定,当储罐的最高工作压力为0.8 MPa时,可取设计压力为0.84 MPa,储罐的充装系数为最高为0.95一般取0.9。
  LNG储罐的特殊性:大容量的LNG贮罐,由于是在超低温的状态下工作(-162℃),因此与其他石油化工贮罐相比具有其特殊性。同时在运行中由于贮藏的LNG处于沸腾状态,当外部热量侵入时,或由于充装时的冲击、大气压的变化,都将使贮存的LNG持续气化成为气体,为此运行中必须考虑贮罐内压力的控制、气化气体的抽出、处理及制冷保冷等。
  此外,LNG贮罐的安全阀、液面计、温度计、进出口管的伸缩接头等附属件也必须要耐低温。贮罐的安全装置在低温、低压下,也必须能可靠的起动。
  LNG储罐是气化的关键设备,其绝热性及密封性的好坏直接影响到LNG的蒸发和泄漏速度,即LNG的损耗速度和使用率。储罐的性能参数主要有真空度、漏率、静态蒸发率。作为低温容器,LNG储罐必须满足国家及行业标准中的相关技术要求。储罐的真空封结度反映储罐的真空性,但真空度随时间推移而降低;储罐的漏率影响储罐真空寿命,即储罐真空度的变化速度;静态蒸发率则能够较为直观的反映储罐在使用时的保冷性能。以一台50m3储罐为例说明:
  (1)漏率1x10-9Pa.m3/s。
  (2)静态蒸发率0.3%/d。一台50m3的LNG储罐装满LNG时,在不使用的情况下,完全蒸发需要近一年的时间。
  四、LNG供气装置介绍
  1、储罐容量:10~20m3,
  供气能力:200~500Nm3/h或更高

工艺流程图


图5 工艺流程图
  2、储罐容量:1~5m3
  供气能力:100~200Nm3/h


工艺流程图



图6工艺流程图
  小型的LNG供气装置可根据场地灵活布置,适应性强,占地小,适用管道气无法到达的工业、居民等用户。
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