LNG氣化站主要設(shè)備及選型LNG儲罐LNG儲罐結(jié)構(gòu)LNG儲罐按結(jié)構(gòu)形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬/預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐3類。地上LNG儲罐又分為金屬子母儲罐和金屬單罐2種。金屬子母儲罐是由3只以上子罐并列組裝在一個(gè)大型母罐（即外罐）之中，子罐通常為立式圓筒形，母罐為立式平底拱蓋圓筒形。子母罐多用于天然氣液化工廠。城市LNG氣化站的儲罐通常采用立式雙層金屬單罐，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。儲罐容積有50m3和100m3，多采用100m3儲罐。對于100m3立式儲罐，其內(nèi)罐內(nèi)徑為3000mm，外罐內(nèi)徑為3200mm，罐體加支座總高度為17100mm，儲罐幾何容積為105.28m3。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儲罐的工作壓力為0.8MPa。按照GB150—1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定，當(dāng)儲罐的工作壓力為0.8MPa時(shí)，可取設(shè)計(jì)壓力為0.84MPa。儲罐的充裝系數(shù)為0.95，內(nèi)罐充裝LNG后的液柱凈壓力為0.062MPa，內(nèi)外罐之間絕對壓力為5Pa，則內(nèi)罐的計(jì)算壓力為1.01MPa。外罐的主要作用是以吊掛式或支撐式固定內(nèi)罐與絕熱材料，同時(shí)與內(nèi)罐形成高真空絕熱層。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。所以外罐為外壓容器，設(shè)計(jì)壓力為-0.1MPa。100m3LNG儲罐的選材、接管設(shè)計(jì)及液位測量裝置正常操作時(shí)，LNG儲罐工作溫度為-162.3°C，第一次投用前要用-196°C的液氮對儲罐進(jìn)行預(yù)冷，取儲罐的設(shè)計(jì)溫度為-196C。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，故采用0Cr18Ni9（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12mm.作為常溫外壓容器，外罐材料選用16MnR，設(shè)計(jì)厚度為10mm。開設(shè)在儲罐內(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。為便于定期測量真空度和抽真空，在外罐下封頭上開設(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。為防止儲罐內(nèi)LNG充裝過量或運(yùn)行中罐內(nèi)LNG太少危及儲罐和工藝系統(tǒng)安全，在儲罐上分別設(shè)置測滿口與差壓式液位計(jì)兩套獨(dú)立液位測量裝置［8］其靈敏度與可靠性對LNG儲罐的安全至關(guān)重要。在向儲罐充裝LNG時(shí)，通過差壓式液位計(jì)所顯示的靜壓力讀數(shù)，可從靜壓力與充裝質(zhì)量對照表上直觀方便地讀出罐內(nèi)LNG的液面高度、體積和質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到充裝上限時(shí)，LNG液體會從測滿口溢出，提醒操作人員手動切斷進(jìn)料。儲罐自控系統(tǒng)還設(shè)有高限報(bào)警（充裝量為罐容的85%）、緊急切斷（充裝量為罐容的95%）、低限報(bào)警（剩余LNG量為罐容的10%）。絕熱層LNG儲罐的絕熱層有以下3種形式：高真空多層纏繞式絕熱層。多用于LNG槽車和罐式集裝箱車。正壓堆積絕熱層。這種絕熱方式是將絕熱材料堆積在內(nèi)外罐之間的夾層中，夾層通氮?dú)猓ǔ＝^熱層較厚。廣泛應(yīng)用于大中型LNG儲罐和儲槽，例如立式金屬LNG子母儲罐。真空粉末絕熱層。常用的單罐公稱容積為100m3和50m3的圓筒形雙金屬LNG儲罐通常采用這種絕熱方式。在LNG儲罐內(nèi)外罐之間的夾層中填充粉末（珠光砂），然后將該夾層抽成高真空。通常用蒸發(fā)率來衡量儲罐的絕熱性能。目前國產(chǎn)LNG儲罐的日靜態(tài)蒸發(fā)率體積分?jǐn)?shù)W0.3%。LNG儲罐總?cè)萘績蘅側(cè)萘客ǔ０磧Υ?d高峰月平均日用氣量確定。同時(shí)還應(yīng)考慮氣源點(diǎn)的個(gè)數(shù)、氣源廠檢修時(shí)間、氣源運(yùn)輸周期、用戶用氣波動情況等因素。對氣源的要求是不少于2個(gè)供氣點(diǎn)。若只有1個(gè)供氣點(diǎn)，則儲罐總?cè)萘窟€要考慮氣源廠檢修時(shí)能保證正常供氣。BOG緩沖罐對于調(diào)峰型LNG氣化站，為了回收非調(diào)峰期接卸槽車的余氣和儲罐中的BOG（BoilOffGas，蒸發(fā)氣體），或?qū)τ谔烊粴饣鞖庹緸榱司鶆蚧鞖猓Ｔ贐OG加熱器的出口增設(shè)BOG緩沖罐，其容量按回收槽車余氣量設(shè)置。氣化器、加熱器儲罐增壓氣化器按100m3的LNG儲罐裝滿90m3的LNG后，在30min內(nèi)將10m3氣相空間的壓力由卸車狀態(tài)的0.4MPa升壓至工作狀態(tài)的0.6MPa進(jìn)行計(jì)算。據(jù)計(jì)算結(jié)果，每臺儲罐選用1臺氣化量為200m3/h的空溫式氣化器為儲罐增壓，LNG進(jìn)增壓氣化器的溫度為-162.3°C,氣態(tài)天然氣出增壓氣化器的溫度為-145C。設(shè)計(jì)多采用1臺LNG儲罐帶1臺增壓氣化器。也可多臺儲罐共用1臺或1組氣化器增壓，通過閥門切換，可簡化流程，減少設(shè)備，降低造價(jià)。儲罐增壓器增壓能力根據(jù)氣化站最大供氣能力確定。儲罐增壓器宜聯(lián)合設(shè)置、分組布置，宜采用臥式。常用的標(biāo)態(tài)流量有：100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800m3/h。卸車增壓氣化器由于LNG集裝箱罐車上不配備增壓裝置，因此站內(nèi)設(shè)置氣化量為300m3/h的卸車增壓氣化器，將罐車壓力增至0.6MPa。LNG進(jìn)氣化器溫度為-162.3C，氣態(tài)天然氣出氣化器溫度為-145C。卸車增壓器增壓能力根據(jù)日卸車量和卸車速度確定。卸車臺單柱卸車速度一般按1~1.5h/車計(jì)算，常用的標(biāo)態(tài)流量有：200、250、300、350、400、450、500、600、700、800m，/h。BOG加熱器由于站內(nèi)BOG發(fā)生量最大的是回收槽車卸車后的氣相天然氣，故BOG空溫式加熱器的設(shè)計(jì)能力按此進(jìn)行計(jì)算，回收槽車卸車后的氣相天然氣的時(shí)間按30min計(jì)。以1臺40m3的槽車壓力從0.6MPa降至0.3MPa為例，計(jì)算出所需BOG空溫式氣化器的能力為240m3/h。一般根據(jù)氣化站可同時(shí)接卸槽車的數(shù)量選用BOG空溫式加熱器。通常BOG加熱器的加熱能力為500?1000m3/h。在冬季使用水浴式天然氣加熱器時(shí)，將BOG用作熱水鍋爐的燃料，其余季節(jié)送入城市輸配管網(wǎng)?？諟厥綒饣骺諟厥綒饣魇荓NG氣化站向城市供氣的主要?dú)饣O(shè)施。氣化器的氣化能力按高峰小時(shí)用氣量確定，并留有一定的余量，通常按高峰小時(shí)用氣量的1.3?1.5倍確定。單臺氣化器的氣化能力按2000m3/h計(jì)算，2?4臺為一組，設(shè)計(jì)上配置2?3組，相互切換使用?？諟厥綒饣鳉饣芰Ω鶕?jù)城市高峰小時(shí)流量的1.5倍確定，當(dāng)作為工業(yè)用戶主氣化器連續(xù)使用時(shí)，按工業(yè)用戶高峰小時(shí)流量的2倍確定?？諟厥綒饣鞑粦?yīng)少于2組，一組備用?？諟厥綒饣鞒Ｓ玫臉?biāo)態(tài)流量有：50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1500、2000、3000、4000、5000m3/h。水浴式天然氣加熱器當(dāng)環(huán)境溫度較低，空溫式氣化器出口氣態(tài)天然氣溫度低于5°C時(shí)，在空溫式氣化器后串聯(lián)水浴式天然氣加熱器，對氣化后的天然氣進(jìn)行加熱5、6］。加熱器的加熱能力按高峰小時(shí)用氣量的1.3?1.5倍確定。安全放散氣體(EAG)加熱器LNG是以甲烷為主的液態(tài)混合物，常壓下的沸點(diǎn)溫度為-161.5C，常壓下儲存溫度為-162.3C，密度約430kg/m3。當(dāng)LNG氣化為氣態(tài)天然氣時(shí)，其臨界浮力溫度為-107C。當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度高于-107C時(shí)，氣態(tài)天然氣比空氣輕，將從泄漏處上升飄走。當(dāng)氣態(tài)天然氣溫度低于-107C時(shí)，氣態(tài)天然氣比空氣重，低溫氣態(tài)天然氣會向下積聚，與空氣形成可燃性爆炸物。為了防止安全閥放空的低溫氣態(tài)天然氣向下積聚形成爆炸性混合物，設(shè)置1臺空溫式安全放散氣體加熱器，放散氣體先通過該加熱器加熱，使其密度小于空氣，然后再引入高空放散。EAG空溫式加熱器設(shè)備能力按100m3儲罐的最大安全放散量進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，100m3儲罐的安全放散量為500m3/h，設(shè)計(jì)中選擇氣化量為500m3/h的空溫式加熱器1臺。進(jìn)加熱器氣體溫度取-145C，出加熱器氣體溫度取-15C。對于南方不設(shè)EAG加熱裝置的LNG氣化站，為了防止安全閥起跳后放出的低溫LNG氣液混合物冷灼傷操作人員，應(yīng)將單個(gè)安全閥放散管和儲罐放散管接入集中放散總管放散。調(diào)壓、計(jì)量與加臭裝置根據(jù)LNG氣化站的規(guī)模選擇調(diào)壓裝置。通常設(shè)置2路調(diào)壓裝置，調(diào)壓器選用帶指揮器、超壓切斷的自力式調(diào)壓器。計(jì)量采用渦輪流量計(jì)。加臭劑采用四氫噻吩，加臭以隔膜式計(jì)量泵為動力，根據(jù)流量信號將加臭劑注入燃?xì)夤艿乐小ｉy門與管材管件選型閥門選型設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)閥門應(yīng)滿足輸送LNG的壓力和流量要求，同時(shí)必須具備耐-196'C的低溫性能。常用的LNG閥門主要有增壓調(diào)節(jié)閥、減壓調(diào)節(jié)閥、緊急切斷閥、低溫截止閥、安全閥、止回閥等。閥門材料為0Cr18Ni9。管材、管件、法蘭選型①介質(zhì)溫度W-20C的管道采用輸送流體用不銹鋼無縫鋼管(GB/T14976-2002)，材質(zhì)為0Cr18Ni9。管件均采用材質(zhì)為0crl8Ni9的無縫沖壓管件(GB/T12459-90)。法蘭采用凹凸面長頸對焊鋼制管法蘭(HG20592-97)，其材質(zhì)為0Cr18Ni9。法蘭密封墊片采用金屬纏繞式墊片，材質(zhì)為0crl8Ni9。緊固件采用專用雙頭螺柱、螺母，材質(zhì)為0Crl8Ni9。②介質(zhì)溫度＞-20C的工藝管道，當(dāng)公稱直徑＜200mm時(shí)，采用輸送流體用無縫鋼管(GB/T8163-1999)，材質(zhì)為20號鋼；當(dāng)公稱徑＞200mm時(shí)采用焊接鋼管(GB/T3041-2001)，材質(zhì)為Q235B。管件均采用材質(zhì)為20號鋼的無縫沖壓管件(GB/T12459-90)。法蘭采用凸面帶頸對焊鋼制管法蘭(HG20592-97)，材質(zhì)為20號鋼。法蘭密封墊片采用柔性石墨復(fù)合墊片(HG20629-97)。LNG工藝管道安裝除必要的法蘭連接外，均采用焊接連接。低溫工藝管道用聚氨酯絕熱管托和復(fù)合聚乙烯絕熱管殼進(jìn)行絕熱。碳素鋼工藝管道作防腐處理。冷收縮問題LNG管道通常采用奧氏體不銹鋼管，材質(zhì)為0crl8Ni9,雖然其具有優(yōu)異的低溫機(jī)械性能，但冷收縮率高達(dá)0.003。站區(qū)LNG管道在常溫下安裝，在低溫下運(yùn)行，前后溫差高達(dá)180C，存在著較大的冷收縮量和溫差應(yīng)力，通常采用“門形”補(bǔ)償裝置補(bǔ)償工藝管道的冷收縮。工藝控制點(diǎn)的設(shè)置LNG氣化站的工藝控制系統(tǒng)包括站內(nèi)工藝裝置的運(yùn)行參數(shù)采集和