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LNG气化站基础知识,LNG简介,LNG是即液化天然气（liquefied natural gas）的缩写。主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。LNG是天然气经压缩、冷却至其沸点（-161.5）温度后变成液体，通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内，用专用船或罐车运输，使用时重新气化。,LNG气化站简介,LNG气化站用以接收、储存并气化上游采购的LNG来向当地供气。LNG已成为暂时无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。,LNG气化站工艺流程简介,LNG通过槽车运至气化站，在卸车台通过卸车增压器对槽车增压，利用压差将LNG送至储罐。工作条件下，通过增压器将储罐内LNG增压到一定的压力（大于出站压力0.2Mpa）。增压后的低温LNG自流进入主空温式气化器，与空气换热后转化为气态NG并升高温度，当空温式气化器出口的天然气温度达不到5以上时，通过水浴式加热器升温。最后经加臭、计量后进入输配管网送入各类用户。,LNG气化站主要设备,LNG气化站工艺流程简介,一、卸车工艺 通过卸车增压器对槽车储罐进行增压，当槽车储罐压力大于进液储罐压力0.2Mpa时，利用压差将LNG通过管道输送至储罐。当液体卸净时，将槽罐内低温NG通过BOG管线进行回收。,LNG气化站工艺流程简介,二、储罐压力控制工艺 靠压力推动，LNG储罐中流向空温式气化器，气化后供应用户。随着罐内LNG的流出，压力会不断降低，出液速度逐渐变慢直至停止。因此，正常运营操作中须不断向储罐补充气体，将罐内压力维持在一定范围内 ，才能保证持续出液。储罐增压是利用自力式增压调节阀和空温式气化器实现的，当储罐内压力低于自力式增压阀的设定开启值时，自力式增压阀打开，储罐内LNG靠液位差流入空温式气化器，经过与空气热交换后转变成气态流入储罐内，实现储罐增压。,LNG气化站工艺流程简介,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,二、储罐压力控制工艺 储罐的正常工作压力由自力式增压调节阀的定压值（后压）所限定和控制。储罐的允许最高工作压力由设置在储罐气相出口管道上的自力式减压阀定值（前压）所限定和自动控制。 当储罐正常工作压力低于增压阀的开启压力时，增压阀开启自动增压；当储罐允许最高工作压力达到减压阀设定开启值时，减压阀自动开启卸压，以保护储罐安全。 为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰，增压阀的关阀压力与减压阀的开启压力不能重叠，应保证0.05Mpa以上的压力差。减压阀开启压力不应大于储罐安全阀起跳压力。 LNG在储存过程中会由于储罐“环境漏热”而缓慢蒸发，导致储罐的压力逐渐升高，最终危及储罐安全。因此，通常情况下储罐都会设计自力式减压阀、安全阀、手动放空阀，通过三级安全保护措施保证储罐安全运行。,LNG气化站工艺流程简介,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,三、储罐液位控制工艺 LNG储罐液位由充装数量来控制。在储罐上装设有测满口和差压式液位计两套独立液位系统，用于指示和测量储罐液位。此外，还装备高液位报警、紧急切断阀、低液位报警。储存液位宜控制在20%90%范围内。,LNG气化站工艺流程简介,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,四、LNG翻滚控制工艺 作为不同组分的混合物，LNG在储存过程中会出现分层而引起翻滚，致使LNG大量蒸发导致储罐超压，如不能及时放散卸压，将严重危及储罐的安全。 大量研究证明由于以下原因引起LNG出现分层而导致翻滚： 1、由于储罐中先后充注的LNG产地不同因而密度不同； 2、由于先后充注的LNG温度不同而密度不同； 3、先充注的LNG由于轻组分甲烷的蒸发与后充注的LNG密度不同。,LNG气化站工艺流程简介,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,四、LNG翻滚控制工艺 防止罐内LNG出现分层常用的措施如下： 1、将不同产地的LNG分开储存。 2、为防止先后注入罐中的LNG产生密度差，采取以下充注方法：槽车中的LNG与罐中LNG密度相近时从储罐的下进液口充注； 槽车中的轻质LNG充注到重质LNG储罐中时从储罐的下进液口充注；槽车中的重质LNG充注到轻质LNG储罐中时，从储罐的上进液口充注。 3、储罐中的进液管使用混合喷嘴和多孔管，可使新充注的LNG与原有LNG充分混合。 4、对长期储存的LNG，采取定期倒罐的方式防止其因静止而分层,LNG气化站工艺流程简介,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,LNG气化站工艺流程简介,五、出液工艺 通过储罐增压器对出液储罐进行增压，当出液储罐压力大于出站压力0.2Mpa时，利用压差将LNG通过管道输送至空温式气化器。,六、气化流程 采用空温式和水浴式相结合的串联流程，夏季使用空温式自然能源，冬季用水浴式加热器进行加热，可满足气化站内的生产需要。 空温式气化器分为强制通风和自然通风两种，一般采用自然通风空温式气化器。自然通风式气化器需要定期除霜、定期切换。在两组空温气化器的入口处均设有气动切断阀，正常工作时两组空温气化器通过气动切断阀在控制台处的定时器进行切换，切换周期可设为6小时/次。当出口温度低于0时，低温报警并连锁切换空温气化器。 水浴式加热器根据热源不同，可分为热水加热式、燃烧加热式、电加热式等等。一般采用热水加热式，利用热水炉生产的热水与低温LNG传热。冬季LNG出口温度低于0时，低温报警并手动启动水浴加热器。,LNG气化站工艺流程简介,七、BOG回收 由于吸热或压力变化造成LNG的一部分蒸发为气体，BOG气体包括： 1、LNG 储罐吸收外界热量产生的蒸发气体； 2、LNG 卸车时储罐由于压力、气相容积变化产生的蒸发气体； 3、进入储罐内的LNG与原储槽内温度较高的LNG接触时产生的蒸发气体； 4、储罐内压力较高时进行减压操作产生的气体。 5、槽车采取自压回收方式回收BOG。,LNG气化站工艺流程简介,八、泄压工艺 天然气在温度低于-120左右时密度重于空气，一旦泄漏将在地面聚集，不易挥发；而常温时，天然气密度远小于空气密度，易扩散。根据其特性，按照规范要求必须进行安全排放，一般采用集中排放的方式。 安全泄放工艺系统由安全阀、爆破片、EAG 加热器、放散塔组成。 因误操作等原因造成储罐或管道压力急剧上升，当超过安全阀起跳压力时，安全阀作用，超压气体释放，并通过EAG加热器，对放空的低温天然气进行集中加热后，经阻火器后排放，从而保护储罐及管道。,LNG气化站工艺流程简介,九、调压计量加臭工艺 LNG经气化后进入调压计量段，先经过过滤器过滤，后通过调压器将压力调至中压级别，完成后经过涡轮流量计计量，最后进行加臭处理。 加臭设备为撬装一体设备。根据流量信号按比例地加注臭剂，也可按固定的剂量加注臭剂，加注标为20mg/Nm3，当达到 爆炸下限的20%时应能察觉。臭剂为四氢塞吩，加臭以隔膜式计量泵为动力。,LNG气化站工艺流程简介,十、LNG钢瓶充装工艺 LNG钢瓶连接出液管和BOG管，通过储罐与LNG钢瓶间的压差将液体充注钢瓶，充注过程中产生的蒸发气体经过BOG管路并入管网。充装过程中注意灌装秤读数，防止超装。,LNG气化站工艺流程简介,LNG气化站设备简介,一、LNG储罐 用于存放液态的天然气，常用结构有立式和卧式。LNG储罐由内胆、外容器、支座、管道及附件组成，内胆材料选用S30408不锈钢（06cr19ni10）,外容器材料选用Q345R钢，内外容器夹层充填绝热材料珠光砂，并抽真空。,LNG气化站设备简介,二、空温式气化器 用于将液态天然气转换化气态天然气，设备材质选用铝合金。常用的空温式气化器有LNG主气化器、储罐增压器、卸车增压器、BOG加热器、EAG加热器。,LNG气化站设备简介,三、管道 LNG气化站主要使用材质为S30408不锈钢和Q345R两类管材。不锈钢管道用于输送液态天然气，为了保证管道液体处于低温状态，需对管道进行保温，常采用聚氨酯保温。 Q345R钢管道用于输送常温气态天然气，管道需进行除锈和防腐。,LNG气化站设备简介,四、紧急切断阀 紧急切断阀又叫做安全切断阀，是指在遇到突发情况的时候，阀门会迅速的关闭或者打开，避免造成事故的发生。 工作原理： 1、阀门在日常工作中处于常开状态，电磁阀线圈处于断电状态，不消耗电能。 2、当事故发生时，阀门线圈瞬时通电，触发阀门快速关闭，进入自锁状态。此时即使撤去电源，阀门仍处于自锁状态，不会重新自动打开。,五、储罐压力控制工艺,LNG气化站设备简介,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,32001595336052503188,自力式压力调节阀结构图,自力式增压调节阀,自力式减压调节阀,LNG气化站设备简介,六、安全阀 安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。,LNG气化站设备简介,七、调压器 燃气调压器俗称减压阀，是通过自动改变经调节阀的燃气流量，使出口燃气保持规定压力的设备。通常分为直接作用式和间接作用式两种。直接作用式调压器适用于居民等用气量较小的用户，间接作用式调压器适用于用气量较大、调压精度高的用户。LNG气化站使用间接作用式调压器。,LNG气化站设备简介,八、流量计 指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道流体流量的一种仪表。LNG气化站燃气流量计多采用涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计。,LNG气化站设备简介,九、加臭装置 用于向燃气加臭，采用电磁驱动隔膜式柱塞计量泵驱动加臭剂四氢塞吩的滴入，滴入量控制在20mg/ m3 。,LNG气化站设备简介,十、电子地磅 电子地磅标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，由此即可完成电子地磅基本的称重功能。,LNG气化站自控仪表系统简介,一、自控仪表组成 LNG气化站自控仪表系统可分解为现场仪表系统、站控制系统、火灾报警控制系统、ESD紧急停车系统、视频及红外报警投影系统、燃气泄漏报警系统。 1、现场仪表系统：在场站可靠安全运行的必要点处加装一次（变送器）及二次仪表（指示仪表），对LNG储罐、工艺装置区各设备进行监视和控制；对调压计量、加臭、仪表用气源等设备进行控制。 2、站控控制系统：采集现场重要位置的数据，汇总到控制室进行集中监测和控制。 3、火灾报警控制系统：在现场设置火灾报警探头、手动报警按钮、声光报警按钮，迅速处理全站火灾报警情况。 4、ESD系统：保证紧急情况时及时切断站内气源，在事故时尽量减少站内损失。 5、视频及红外报警系统：工作人员在控制室内监视站内设备及外来人员、车辆进入情况。 6、燃气泄漏报警系统：在现场卸车区、储罐区、气化区、调压计量区等泄漏信号上传到控制室，并及时判断泄漏点做出相应的控制。,LNG气化站自控仪表系统简介,二、现场仪表检测点的设置 1、LNG储罐的压力及液位； 2、LNG储罐进出液总管压力； 3、空温式气化器组出口温度； 4、BOG进出口压力； 5、调压计量NG路及BOG路进口压力，总出口压力及温度； 6、出站计量、加臭； 7、站区天然气泄漏检测、低温泄漏检测； 8、储罐区火焰检测。,LNG气化站自控仪表系统简介,三、LNG气化站紧急切断系统 由超压切断系统、液位超限切断系统和空温气化器出口温度切断系统组成。 1、储罐液位控制 储罐区对于整个气化站来说是核心部位，最主要的设备就是LNG储罐。城镇燃气设计规范（GB500282006）第9.4.13条规定：储罐进出液管必须设置紧急切断阀，并与储罐液位控制连锁。 LNG储罐在进液时，当储罐液位达到罐容的90%，由控制室发出报警信号，停止进液。若控制失效，液位继续上升，达到罐容的95%时，通过PLC连锁控制进液管上的电磁阀，使之关闭气动紧急切断阀，避免液位过高。 若出液时储罐液位达到罐容的10%时，由控制室发出报警信号，停止出液。若控制失效，液位继续下降，达到罐容的5%时，通过PLC连锁控制进液管上的电磁阀，使之关闭气动紧急切断阀，避免罐内无液。 若发生紧急事故，可以通过罐区边、卸车区旁或控制室内的紧急切断按钮来切断所有储罐的进、出液的气动紧急切断阀和气化器前的气动紧急切断阀，避免事故进一步扩大。,LNG气化站自控仪表系统简介,三、LNG气化站紧急切断系统 2、储罐压力控制 LNG在储存过程中由于储罐不可能绝对无热量交换，所以会缓慢蒸发（日静态蒸发0.3%），导致储罐的压力逐步升高，最终危及储罐安全。为保证储罐安全运行，采用储罐减压调节阀、压力报警、连锁切断储罐进液阀，手动放散，安全阀起跳三级保护措施来进行储罐的超压保护。 其保护顺序如下： 当储罐压力上升到减压调节阀设定的开启值时，减压调节阀自动打开泄放气态天然气； 当减压调节阀失灵，罐内压力继续上升，达到压力报警值时，压力报警，手动放散泄压； 当减压调节阀失灵且手动放散未开启时，安全阀赶跳泄压，关闭储罐进液阀，保证LNG储罐的运行安全。,LNG气化站自控仪表系统简介,三、LNG气化站紧急切断系统 2、空温式气化器出口温度控制 城镇燃气设计规范（GB50028-2006）第9.4.15条规定：液化天然气的液体进口管道上宜设置紧急切断阀，该阀门应与天然气出口的测温装置连锁。 考虑到设备运行的安全性，通常要根据气化站的室外极端最低温度来确定气化器出口气体温度的报警设定值。如果极端最低温度比较低，为了保护下游设备的安全，这个温度设定值也不应低于下游设备及管材正常工作时的最低承受温度。 为了满足这一要求，可以在空温式气化器的出口和入口设置一套温度检测报警联锁系统，空温式气化器出口管道上设置温度检测仪表，在空温式气化器进液口设置紧急切断阀，并将温度报警信号与紧急切断阀联锁。 一方面可以随时监视空温式气化器的工作状态，当出现不正常情况时发出报警信号；另一方面也可以在空温式气化器出口气体温度低于设定值时输出信号，连锁切断空温气化器进口紧急切断阀，停止供液。,LNG气化站自控仪表系统简介,四、泄漏联锁控制系统 1、温度探测传感器 在储罐区、卸车区、气化站安装低温探测传感器，通过对温度的监测来判断是否有LNG泄漏。 单探头低温探测达-30，在控制室人机界面上低温报警并记录事件。单探头低温探测达-40，在控制室人机界面上超低温报警并记录事件。 多个探头中同时有2个探头检测值达到-40，不仅在控制室人机界面上超低温报警并记录事件，还要启动现场的声光报警器，手动确认超低温报警，同时自动打开LNG储罐区泡沫阀、切断污水泵电源和启动消防泵，发信号至紧急停车系统，关闭所有储罐的进、出液阀和气化器的进口阀。 若在控制室人机界面上手动打开LNG储罐区泡沫阀时，会同时切断污水泵电源和启动消防泵，同时发信号至紧急停车系统，关闭所有储罐的进、出液阀和气化器的进口阀。,LNG气化站自控仪表系统简介,四、泄漏联锁控制系统 2、可燃气体探头 在整个气化站各个区域安装催化燃烧型可燃气体探头，监测空气中的可燃气体浓度，一般按可燃气体的爆炸下限为最大量程，达到爆炸下限的20%视为警告（一级报警），达到爆炸下限的40%视为气体泄漏报警（二级报警）。 单探头可燃气体探测：当检测到可燃气体达到爆炸下限的20%时，可燃气体控制器报警，在人机界面上低浓度可燃气体报警并记录事件。当检测可燃气体达到爆炸下限的40%时，可燃气体控制器报警，在人机界面上高浓度可燃气体报警并记录事件。 多探头可燃气体探测：多个探头中同时有2个探头检测值达到爆炸下限的20%时，可燃气体控制器报警，在人机界面上低浓度可燃气体报警并记录事件。当多个探头中同时有2个探头检测值达到爆炸下限的40%时，可燃气体控制器报警，在人机界面上高浓度可燃气体报警并记录事件，通过手动确认高浓度可燃气体报警，同时发信号至紧急停车系统，关闭所有储罐的进、出液阀和气化器的进口阀。,LNG气化站自控仪表系统简介,五、ESD系统 城镇燃气设计规范（GB50028-2006）第9.4.21条规定：液化天然气气化站内应设置事故切断系统，事故发生时，应切断或关闭液化天然气或可燃气体来源，还应关闭正在运行可能使事故扩大的设备。 LNG气化站内设置的事故切断系统应具有手动、自动或手动自动同时启动的性能，手动启动器应设置在事故时方便到达的地方，并与所保护设备的间距不小于15m。手动启动器应具有明显的功能标志。,LNG气化站自控仪表系统简介,六、计算机工作站功能（上位机） 1、上位计算机动态画面显示； 2、对工艺参数的屏幕显示； 3、对工艺设备的运行状态和阀位及报警显示； 4、生产报表的形成； 5、生产报表打印； 6、对控制器的开发； 7、对控制软件的修改等。,LNG气化站自控仪表系统简介,七、PLC系统功能（下位机） 1、LNG储罐液位的检测、报警和联锁； 2、LNG储罐压力的检测、报警和联锁； 3、进出液阀的控制和阀位的指示； 4、采集BOG进口压力； 5、采集调压后压力； 6、采集总出口压力； 7、采集总出口温度； 8、采集天然气流量； 9、仪表风压力的监测和报警； 10、气化后天然气温度的检测、报警和联锁； 11、天然气出站流量的检测和累计、累加； 12、加臭装置的控制； 13、对发电机的运行监测； 14、对消防水泵的运行监测； 15、对消防水池水位的检测；,LNG气化站消防系统简介,四、火气控制系统 3、火焰探头 在LNG储罐四周安装紫外加红外的火焰探头，通过对可燃气体或液体火焰的监测来发现明火并发出火灾报警信号。 4、手动火灾报警按钮 在LNG储罐区周边安装按压式手动火灾报警按钮，在整个厂区分布设置玻璃式手动火灾报警按钮，通过敲碎玻璃触发信号来启动消防系统。 5、声光报警器 在气化站分布设置声光报警器，用于火灾报警的声音和光的提示功能，以确保所有现场人员都能及时知道火灾的发生，以采取相应的应急措施。 6、泡沫发生器 在LNG储罐边设置泡沫发生器，主要对LNG泄漏时储罐区的集液池实施全部泡沫覆盖，减慢LNG气化的速度。 7、消防系统,储罐喷淋,固定式泡沫 发生器,室外消防箱 （配消防报警开关）,消防水池,消防泵,稳压泵,供应消防水,消防报警开关连锁启动,气动蝶阀（现 场启动或中控 室启动）,选择启动,消火栓,LNG气化站消防系统简介,一、地上式消火栓 使用方式： 1、用消防水带向消防车辆提供消防水。 2、用消防水带向带架水枪提供消防水。 3、用消防水带和直流水枪或开花水枪产 生直流水或开花水幕。,LNG气化站消防系统简介,二、消防栓箱 消防栓箱内存放物品 1、消防水带1卷 2、直流水枪1支 3、开花水枪1支 4、消防报警开关1个 5、消防扳手1把,LNG气化站消防系统简介,三、手动火灾报警按钮 在LNG储罐区周边安装按压式 手动火灾报警按钮，在整个厂区 分布设置玻璃式手动火灾报警按 钮，通过敲碎玻璃触发信号来启 动消防系统。,LNG气化站消防系统简介,三、火焰探头 在LNG储罐四周安装紫外加红 外的火焰探头，通过对可燃气体 或