LNG的应用与气化站设计的探讨

祖力皮卡尔•,艾力

一、我国LNG应用的现状为了改变能源结构，改善生态环境状态，发展西部经济，我国政府十分重视对西部天然气的开发和利用。近几年，天然气的液化和储运方面发展迅速。

1LNG的生产

20世纪90年代初，中国科学院等单位先后为四川和吉林石化企业建成了2座LNG中试装置，生产LNG的能力分别为0．3m3／h和0．5m3／h。20世纪90年代中期，长庆石油勘探局在陕北建立1座示、范性LNG工厂，日处理量为3×10。m3／d。20世纪90年代末，在上海浦东建造了l座日处理量为10×104ma／d的天然气液化工厂，主要作调峰备用气源。该装置是由德国燃气公司提供的工艺设计、设备供给及技术服务。2001年11月，中原石油勘探局为了将天然气资源用于城市燃气和汽车代用燃料，在河南省濮阳市建造了1座生产LNG的装置，其日处理天然气量为30×10。m3／d，用LNG汽车槽车向山东、河南和江苏等地供气。2003年末，新疆广汇集团在吐哈油田建设了1座日处理量为150×lO。m'／d的LNG工厂，储罐设计容量为3x104m。，其生产的LNG现通过汽车槽车运往各地。

2LNG的接收终端

为了满足日益增长的能源需求，我国计划从国外进口天然气。现正在广东深圳大鹏湾称头角建造的我国第l座LNG接收终端站，预计在2006年建成。从澳大利亚年进口LNG量为300×10。t／a，主要用于民用、工业和发电。在福建的湄洲湾正在筹建第2个LNG终端站，气源将来自印度尼西亚，年进口LNG量为250×104t／a。长江三角洲的第3个终端站目前也已在计划建设中。

3LNG的运输

我国现已研制开发了LNG运输汽车槽车¨0、LNG铁路和海运罐式集装箱，并已着手建造LNG运输船。

4LNG的供应市场

由于国内已建成多个LNG工厂，提供了充足的气源保证。因此，在山东、江苏、河南、湖南、浙江、广东和福建等地的一些中心城镇已建立了数座LNG气化站，向城镇居民或工业企业提供天然气旧叫。。另外，为了降低燃油汽车尾气排放带来的城市大气污染，国家正积极推动LNG汽车及加气站的研究开发工作‘引。目前在北京、上海等地已进入到示范性试验阶段。因此，我国LNG市场的前景是十分广阔的。

二、LNG的主要特性参数由中原油田提供的LNG组成和主要特性参数见表1、2。

表1LNG的组成

组分CH.CzH6C3H8C4H8、CsHl2N2C02

体积分数/％93.634.101.201.000.060.01

表2LNG的主要特性参数

液态密度（一162℃）/（k•m13）447

气态密度/（kg•m。）0.7729

沸点（常压）/℃一162

凝固点（常压）/℃一184

燃点/℃650

爆炸极值/％5～15

气化潜热/（I【J•kg）522

低热值/（kJ•m。）37681

高热值/（kJ•m。）49355

临界温度/℃一80

临界压力/MPa4.58

三、LNG气化站的主要设备LNG气化站的主要设备有储罐、气化器和增压器等。

1储罐

储罐容积根据用气量、储存天数、运输距离和运输工具等因素确定。储罐主要分金属储罐和钢筋}昆凝土储罐2类。

目前我国现有LNG气化站常用的储罐为立式LNG储罐，储罐的隔热方式有真空粉末隔热、正压堆积隔热和高真空多层隔热3种类型。现在国内大多采用50m。和100m。的圆筒型双金属真空粉末隔热型储罐㈧，LNG日蒸发率一般小于等于总储量的0．3％。储罐内筒及管道的材质0Crl8Ni9奥氏体不锈钢，外筒选用优质碳素钢16MnR压力容器用钢板，内筒内直径为3000mm，外筒内直径为3450mm，夹层填充珠光砂并抽真空。100m。储罐技术特性参数见表3。

表3-1储罐技术特性参数项目内筒外筒

容器类别三类

储罐介质LNG

最高工作压力/MPa0.50常压

设计压力/MPa0.75常压

气密性试验压力/MPa0.75

管路气密性试验压力/MPa0.75

安全阀启排压力/MPaO．55

最低工作温度/℃一196

设计温度/℃一196

工作温度/℃一162

几何容积/m⒊105

有效容积/m⒊100

设计厚度/mm8.9311.20

主体材质0Crl8Ni916MnR

满质量/kg85×10'

2LNG气化器

LNG的气化应满足当地的气候条件及工艺要求，可选用的气化器有加热式气化器和环境式气化器。加热式气化器的气化热源为蒸汽或热水等。现通常采用的加热式气化器是水浴式气化器。环境式气化器采用自然环境的热源，如大气、海水或地热水。现通常采用的环境式气化器是空温式气化器。冬季环境温度较低时，即当空温式气化器出口天然气温度低于5℃时，则需要在空温式气化器后串联加热式气化器加热天然气。空温式气化器和加热式气化器的选型，应根据高峰小时用气量和气化器的气化能力来确定。

3增压器

当储罐内的低温液体向外排出时，储罐内的压力会逐渐下降。为了保持储罐内的压力稳定，必须对储罐进行增压。低温容器的增压系统主要有低温泵增压系统、外部气源增压系统和自增压系统。低温泵增压系统是在排液口设置低温泵，利用泵的机械功使低温液体增压，并向气化器输液。但低温泵要求外部安装条件比较严格，不适于小型供气系统。外部气源增压系统是利用外来的气源实现增压和排液过程，但需要额外的CNG储罐和高压天然气。自增压系统是目前各种低温储罐最常用的增压系统，是将部分的LNG排出储罐，经气化器气化后，再返回至储罐的气相空间，从丽达到储罐增压的目的。

4管材及附件

LNG为低温液体，低温部分的管道和阀门必须耐一162℃低温。设计采用无缝不锈钢管，材质为0Crl8Ni9，标准号为GB／T14976--94。阀门为耐低温阀门，材质也为0Crl8Ni9，在一196℃温度下阀门开闭自如。经凋压器后管道采用无缝钢管，其标准号为GB／T8163—1999，阀门采用常温阀门即可。

四、LNG气化站的安全设计

对于LNG的储运和气化供应环节，主要考虑的是安全问题，所以工程设计和LNG气化站运行的安全就是防止天然气泄漏、消除引发燃烧的基本条件以及满足LNG设备的防火及消防要求。由于涉及相变过程，为了防止低温LNG设备超压，引起超压排放和爆炸，在装置中还应设有BOG系统、放散系统和氮气欧扫系统等蹲j。另外，根据LNG的低温特性，除对材料选择和设备制作方面提出相关要求外，在进行LNG操作时，操作人员应做好防护。为此，为保证LNG气化站的安全运行，在设计时必须做到以下几点：

①气化站的生产区（储罐区、气化区、装卸区）与站内、外建、构筑物的安全防火距离必须达到规范要求；

②工艺设备（如储罐）上必须设置紧急关闭系统，以控制LNG的连续释放产生的危害；

③在生产区易产生LNG溢出和泄漏的部位应设置可燃气体泄漏检测仪及低温检测仪，并设有报警装置；

④低温设备和材料必须根据低温条件进行选定，根据目前国内LNG气化站运行情况，关键部位的低温阀门应选进口阀门；

⑤建设消防给水系统，配备灭火器；

⑥建立健全各项规章制度，对员工必须进行操作规程和常规事故处理方法的培训，经考试合格取得上岗证后方可上岗。

五、结语

作为城镇燃气，LING的发展前景是广阔的。LNG的气化工艺技术成熟，安全可靠。LNG为那些远离天然气输气管道或暂时无法建设输气支线的中小城镇提供了气源保证。在今后管道天然气到来时，已建的LNG气化站可作为有效的调峰气源。