LNG加气站主要设备与工艺技术学习教案

1、会计学1LNG加气站主要加气站主要(zhyo)设备与工艺技设备与工艺技术术第一页，共109页。第1页/共108页第二页，共109页。LNG加气(ji q)站工艺流程图第2页/共108页第三页，共109页。储罐分类(fn li)第3页/共108页第四页，共109页。高真空(zhnkng)多层缠绕第4页/共108页第五页，共109页。LNG储罐结构LNG储罐按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属/预应力混凝土储罐3类。地上LNG储罐又分为金属子母储罐和金属单罐2种。金属子母储罐是由3只以上子罐并列组装在一个大型母罐(即外罐)之中，子罐通常为立式圆筒形，母罐为立式平底拱盖圆筒形。子母罐多用于天

2、然气液化工厂。LNG加气站的储罐通常采用立式双层金属单罐，其内部结构类似于直立的暖瓶，内罐支撑于外罐上，内外罐之间是真空粉末绝热层或多层缠绕高真空绝热层。储罐容积有50、60m3和100m3，气化站多采用100m3储罐。加气站受国家(guji)规范的限制，单罐容积不大于60m3 。二、LNG储罐第5页/共108页第六页，共109页。设计压力与计算压力的确定GB50156-20129.1.1 加气站、加油加气合建站内LNG储罐的设计，应符合下列规定：1 储罐设计应符合国家现行标准钢制压力容器GB150、低温绝热压力容器GB18442和固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004的有关规定。2

3、 储罐内筒的设计温度不应高于-196，设计压力应符合下列公式的规定： 1）当Pw0.9MPa时：PdPw+0.18MPa （9.1.1-1） 2）当Pw0.9MPa时：Pd1.2Pw （9.1.1-1） 式中：Pw设备最大工作压力（MPa）。Pd设计压力（MPa）。外罐的主要作用是以吊挂式或支撑(zh chng)式固定内罐与绝热材料，同时与内罐形成高真空绝热层。作用在外罐上的荷载主要为内罐和介质的重力荷载以及绝热层的真空负压。所以外罐为外压容器，设计压力为-01MPa。二、LNG储罐第6页/共108页第七页，共109页。 储罐设计制造和验收应符合国家现行标准钢制压力容器GB150、低温绝热压力

4、容器GB18442 （固定式真空绝热深冷压力容器）GB/T18442-2011和固定式压力容器安全技术(jsh)监察规程TSG R0004的有关规定。GB50156-2012有此项规定（9.1.1条）。主要技术(jsh)指标1.静态蒸发率低温 绝 热 压力容器在装载大于有效容积1/2低温液体时，静置达到热平衡后，24h 内自然蒸发损失的低温液体质量和容器有效容积下低温液体质量的百分比，换算为标准环境下（20C， 101 325 Pa)蒸发率值，单位为/d,LNG储罐执行(zhxng)的标准储罐技术指标第7页/共108页第八页，共109页。储罐技术指标第8页/共108页第九页，共109页。储罐技

5、术指标第9页/共108页第十页，共109页。储罐技术指标第10页/共108页第十一页，共109页。储罐技术指标第11页/共108页第十二页，共109页。储罐技术指标610-6610-5第12页/共108页第十三页，共109页。储罐技术指标-新旧标准(biozhn)对照GB18422-2001GB/T18422-2011第13页/共108页第十四页，共109页。储罐技术指标第14页/共108页第十五页，共109页。质量低劣(dli)的储罐液位计根部阀第15页/共108页第十六页，共109页。LNG储罐材质(ci zh)内筒：内筒：0Cr18Ni9 06Cr19Ni10 外壳外壳(wi k)：Q3

6、45（16MnR）美国查特：美国查特：S30408 t 270MPa1902年汉阳铁厂造，该钢轨全长约25米，位于(wiy)万源市境内的万白货运专用线一处山间铁路桥上，是作为护轨使用的。 第16页/共108页第十七页，共109页。中小型LNG储罐的选材正常操作时LNG储罐的工作温度为-1623，第一次投用前要用-196的液氮对储罐进行预冷，则储罐的设计温度为-196。内罐既要承受介质的工作压力，又要承受LNG的低温，要求内罐材料必须具有良好的低温综合机械性能，尤其要具有良好的低温韧性，因此(ync)内罐材料一般采用0Crl8Ni9，相当于ASME(美国机械工程师协会)标准的304。二、LNG储

7、罐第17页/共108页第十八页，共109页。 不锈钢牌号“304(S30400)是美国不锈钢标准(如ASTM标准)中的牌号名称，它是188型Cr-Ni奥式体不锈钢的典型牌号，由于其具有优良的综合性能，用途十分广泛，其产销量占到奥式体不锈钢的80%左右,在我国新制定(zhdng)的不锈钢牌号标准GBT208782007中，与之对应的牌号是06Crl9Nil0(旧牌号为OCrl8Ni9)。二、LNG储罐第18页/共108页第十九页，共109页。304(06Crl9Nil0)钢的主要特性是： 具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化(ynghu)性酸，如在浓度65%的沸腾温度以下的硝酸

8、中，具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。 具有优良的冷热加工和成型性能。可以加工生产板、管、丝、带、型各种产品，适用于制造冷镦、深冲、深拉伸成型的零件。 低温性能较好。在-180条件下，强度、伸长率、断面收缩率都很好。由于没有脆性转变温度，常在低温下使用。 具有良好的焊接性能。可采用通常的焊接方法焊接，焊前焊后均不需热处理。 二、LNG储罐第19页/共108页第二十页，共109页。 304钢也有性能上的不足之处：大截面尺寸钢件焊接后对晶间腐蚀敏感；在含水介质中(包括湿态大气)对应力腐蚀比较敏感；力学强度偏低，切削性能较差等。 由于304钢有性能上的不足，人

9、们在生产和使用中想办法扬长避短，尽量发挥发展它的优良性能，克服它的不足之处。于是，通过研究开发，根据不同使用环境或条件的特定要求，对其化学成分进行(jnxng)调整，发展出了满足某些特性使用要求的304衍生牌号。 二、LNG储罐第20页/共108页第二十一页，共109页。接管设计开设在储罐内罐上的接管口有：上进液口、下进液口、出液口、气相口、测满口、上液位计口、下液位计口、工艺人孔8个接管口。内罐上的接管材质都为0Cr18Ni9。为便于定期(dngq)测量真空度和抽真空，在外罐下封头上开设有抽真空口(抽完真空后该管口被封闭)。为防止真空失效和内罐介质漏入外罐，在外罐上封头设置防爆装置。二、LN

10、G储罐第21页/共108页第二十二页，共109页。液位测量装置为防止储罐内LNG充装过量或运行中罐内LNG太少危及储罐和工艺系统安全，在储罐上分别(fnbi)设置测满口与差压式液位计两套独立液位测量装置，其灵敏度与可靠性对LNG储罐的安全至关重要。在向储罐充装LNG时，通过差压式液位计所显示的静压力读数，可从静压力与充装质量对照表上直观方便地读出罐内LNG的液面高度、体积和质量。当达到充装上限时，LNG液体会从测满口溢出，提醒操作人员手动切断进料。储罐自控系统还设有高限报警(充装量为罐容的85)、紧急切断(充装量为罐容的95)、低限报警(剩余LNG量为罐容的10)。二、LNG储罐第22页/共1

11、08页第二十三页，共109页。 绝热层LNG储罐的绝热层有以下3种形式：高真空多层缠绕式绝热层。多用于LNG槽车和罐式集装箱车。正压堆积绝热层。这种绝热方式是将绝热材料堆积在内外罐之间的夹层中，夹层通氮气，通常绝热层较厚。广泛应用于大中型LNG储罐和储槽，例如立式金属LNG子母储罐。真空粉末绝热层。常用的单罐公称容积为100m3和50m3的圆筒形双金属LNG储罐通常采用这种绝热方式。在LNG储罐内外罐之间的夹层中填充粉末(珠光砂)，然后将该夹层抽成高真空。通常用蒸发率来衡量储罐的绝热性能。目前国产(guchn)LNG储罐的日静态蒸发率体积分数03。二、LNG储罐第23页/共108页第二十四页，

12、共109页。储罐操作工艺(gngy)指标 最高工作压力： 最低工作温度：-196 最高液位 最低液位操作(cozu)安全技术要求二、LNG储罐第24页/共108页第二十五页，共109页。操作(cozu)安全技术要求第25页/共108页第二十六页，共109页。储罐首次(shu c)进液操作第26页/共108页第二十七页，共109页。储罐液位计预冷及排空(pi kn)第27页/共108页第二十八页，共109页。储罐补充(bchng)进液操作第28页/共108页第二十九页，共109页。第29页/共108页第三十页，共109页。 据有关资料介绍，目前，LNG供气产业中多数使用美国ACD公司的产品，我们

13、公司也都是该产品，从我们五年多的使用情况看，泵运行很正常，没有出现任何泵本体故障(gzhng)，更没有出现有些加气站泵损坏更换的严重事故。橇装加气站一般都是设置一台低温潜液泵，对产品的正确选择是非常重要的工作。业界认为，此类产品，好的进口产品明显优于国产品。 重视泵池的结构设计，尤其关注泵池顶盖的保冷结构设计，既要达到保冷效果，又要方便维修，目前，各制造厂产品效果差距很大，效果不好的会严重影响泵的正常运行。潜液泵第30页/共108页第三十一页，共109页。LNG潜液泵运行状况（个案( n)）第31页/共108页第三十二页，共109页。LNG潜液泵改进(gijn)后的端盖绝热情况三、LNG泵第3

14、2页/共108页第三十三页，共109页。潜液泵安装(nzhung)图第33页/共108页第三十四页，共109页。潜液泵内部结构第34页/共108页第三十五页，共109页。潜液泵出口(ch ku)管结构改进三、LNG泵第35页/共108页第三十六页，共109页。三、LNG泵潜液泵检修(jinxi)照片三、LNG泵第36页/共108页第三十七页，共109页。LNG潜液泵安全(nqun)操作要求第37页/共108页第三十八页，共109页。LNG潜液泵安全(nqun)操作要求第38页/共108页第三十九页，共109页。LNG潜液泵安全操作(cozu)要求第39页/共108页第四十页，共109页。LNG

15、潜液泵安全(nqun)操作要求LNG潜液泵特性(txng)曲线图第40页/共108页第四十一页，共109页。（1）保持(boch)泵进口有满足泵正常运行的正静压头；（2）泵启动前先进行泵预冷，使其温度达到泵启动的要求；（3）泵池真空绝热指标符合标准规范的要求；（4）泵进口管线绝热良好；（5）进口管设计安装合理，不产生气阻现象。离心泵气蚀预防措施第41页/共108页第四十二页，共109页。离心泵液击第42页/共108页第四十三页，共109页。非潜液式低温泵低温(dwn)离心泵第43页/共108页第四十四页，共109页。无轴封离心泵结构(jigu)示意图三、LNG泵第44页/共108页第四十五页，

16、共109页。 无轴封永磁传动离心泵是以现代磁学基本(jbn)理论，应用磁性材料所产生的磁力作用，来实现动力传递。磁传动部分由内、外磁转子组成，隔离套将内磁转子及介质与外磁转子隔绝，外磁转子由电机驱动，转动时利用磁耦合特性带动内磁转子旋转，完成非接触的力矩传递 ，从而达到驱动泵的目的。 无轴封永磁传动离心泵结构简单紧凑，采用独特的润滑及冷却回路，一部分工艺液体自润滑及冷却传动部件，省去了机械密封泵所需的冷却、冲洗、急冷等繁杂的管路系统。 无轴封离心泵工作(gngzu)原理三、LNG泵第45页/共108页第四十六页，共109页。非潜液式低温泵低温(dwn)柱塞泵第46页/共108页第四十七页，共1

17、09页。柱塞泵安全(nqun)操作要点第47页/共108页第四十八页，共109页。柱塞泵日常检查(jinch)维护要点第48页/共108页第四十九页，共109页。柱塞泵常见故障及处理(chl)第49页/共108页第五十页，共109页。第50页/共108页第五十一页，共109页。储罐增压气化器按100m3的LNG储罐装满90m3的LNG后，在30min内将10m3气相空间的压力由卸车状态的04MPa升压至工作状态的06MPa进行计算。据计算结果，每台储罐选用1台气化量为200m3/h的空温式气化器为储罐增压，LNG进增压气化器的温度为-1623，气态天然气出增压气化器的温度为-145。设计多采用

18、1台LNG储罐带1台增压气化器。也可多台储罐共用1台或1组气化器增压，通过阀门切换，可简化流程，减少设备，降低(jingd)造价。四、气化(q hu)器、增压器第51页/共108页第五十二页，共109页。四、气化(q hu)器、增压器第52页/共108页第五十三页，共109页。四、气化(q hu)器、增压器第53页/共108页第五十四页，共109页。注意事项四、气化(q hu)器、增压器第54页/共108页第五十五页，共109页。 卸车一般有自增压卸车和潜夜泵卸车两种方式，或两种联合卸车，尽量采用联合卸车，这样(zhyng)既可保证卸车速度，又能将槽车的LNG卸完，这就要求卸车增压器容量必须满

19、足工艺要求，有些厂家虚报增压器容量，造成卸车困难，解决方案：不光看标注的容量，更要计算增压器的换热面积。卸车增压器的有效容量建议选择200-300m3/h。 建议将卸车增压器、储罐增压器，调压（调饱和）增压器三体合一，这样(zhyng)可以优化管路布置，并节省设备占用的空间和提高设备利用率。 在运行过程中会防止和消除气阻现象。卸车(xi ch)增压器四、气化(q hu)器、增压器第55页/共108页第五十六页，共109页。移动式卸车(xi ch)增压器四、气化(q hu)器、增压器第56页/共108页第五十七页，共109页。增压器（加热器的形式(xngsh)）四、气化(q hu)器、增压器第5

20、7页/共108页第五十八页，共109页。四、气化(q hu)器、增压器第58页/共108页第五十九页，共109页。加气机里的流量计目前使用较多的是质量流量计和容积式流量计，前者多为美国艾默生产品，容积式流量计现在为查特公司开发的产品。容积式流量计更适合加气站间断加气的工况，比较稳定可靠，故障率较低低。中油深燃使用是美国查特公司在德国生产的文丘里容积流量计。质量流量计计量精度高，但对气液两相要求严格，断续加气，常出现不能精确计量的情况，有时误差(wch)还很大。加气机的功能还应具备：小票打印、远程数据传输、数据存储等功能。价格调整。建议目前采用单管加气计量。五、LNG加气机(q j)第59页/共

21、108页第六十页，共109页。五、LNG加气机(q j)第一代容积(rngj)式流量计第60页/共108页第六十一页，共109页。第二代容积(rngj)式流量计五、LNG加气机(q j)第61页/共108页第六十二页，共109页。德国德国E+H美国美国(mi u)艾默生艾默生第62页/共108页第六十三页，共109页。系统精度1.0% 没有移动部件(bjin)，不需维修芯科技 (打印，流量控制，等等.)液体在流过流量计的时间(shjin)产生压力降，差压式传感器把这个信号转换成电信号并且计算出流量.五、LNG加气机(q j)第63页/共108页第六十四页，共109页。液体计量分流在计量过程中或

22、在泄放管线中的分流是不被允许的。但是，可以设置手动的排空管，打开用于清洗(qngx)，排空测量系统的液体。比较有效的方法的是，在计量系统的日常操作中，防止所有存在液体流动的通道的可能性。国际(guj)计量学组织M计量过程中的分流（是不允许的）气动阀可能在用户(yngh)不知情的情况下被打开加注枪五、LNG加气机第64页/共108页第六十五页，共109页。具有(jyu)泵保护功能具有(jyu)蓝牙功能适用于低温介质，尤其适用于LNG系统主要功能操作员权限分级管理、系统登录双重验证、基本参数管理、公司信息(xnx)登记、车辆信息(xnx)登记、新卡发行、用户卡挂失、用户卡解挂、用户卡解黑、用户卡补

23、卡、用户卡解灰、用户卡激活、用户卡充值、优惠管理、充值凭证打印、用户卡注销、用户密码设置、公司信息(xnx)查询、车辆信息(xnx)查询、用户卡信息(xnx)查询、统计、数据导出到、数据整理、数据库手动、自动备份等。五、LNG加气机(q j)第65页/共108页第六十六页，共109页。LNG加气站的储罐强调必须有两个气相管路，一条为BOG管线，一条为回气管线。在满足工艺要求的情况下，低温管路尽量做到简化、方便维修，尽可能地减少法兰连接。尤其注意管道(gundo)设计布置有利于消除管道(gundo)冷热应力。优先满足工艺要求，不刻意追求横平竖直。储罐根部阀、气动阀推荐采用进口品牌产品。管道系统布

24、置的基本(jbn)要求第66页/共108页第六十七页，共109页。第67页/共108页第六十八页，共109页。六、低温管道(gundo)系统六、低温(dwn)管道系统冷热(ln r)应力作用的威力比较合理的管道布置第68页/共108页第六十九页，共109页。六、低温管道(gundo)系统外管膨胀节第69页/共108页第七十页，共109页。第70页/共108页第七十一页，共109页。LNG加气站阀门(f mn)操作及维护第71页/共108页第七十二页，共109页。LNG加气站阀门(f mn)种类第72页/共108页第七十三页，共109页。LNG加气(ji q)站阀门种类第73页/共108页第七十

25、四页，共109页。LNG加气站阀门(f mn)种类第74页/共108页第七十五页，共109页。LNG加气站阀门(f mn)种类第75页/共108页第七十六页，共109页。LNG加气(ji q)站阀门种类第76页/共108页第七十七页，共109页。LNG加气站阀门(f mn)种类第77页/共108页第七十八页，共109页。手动低温(dwn)阀门操作第78页/共108页第七十九页，共109页。处理。其他低温阀门(f mn)的操作第79页/共108页第八十页，共109页。低温(dwn)阀门操作注意事项第80页/共108页第八十一页，共109页。低温阀门(f mn)维护保养注意事项第81页/共108页

26、第八十二页，共109页。事故(shg)案例第82页/共108页第八十三页，共109页。事故(shg)案例第83页/共108页第八十四页，共109页。85江苏徐州江苏徐州LNG加气加气(ji q)站大火站大火第84页/共108页第八十五页，共109页。事故(shg)案例第85页/共108页第八十六页，共109页。87增压器与贮罐距离(jl)过近液相管线(gunxin)没有紧急切断阀易泄漏(xilu)的“法兰连接件”较多第86页/共108页第八十七页，共109页。88第87页/共108页第八十八页，共109页。89第88页/共108页第八十九页，共109页。第89页/共108页第九十页，共109页

27、。第90页/共108页第九十一页，共109页。阿特拉斯阿特拉斯( t l s)英格索兰英格索兰阿特拉斯( t l s)品牌第91页/共108页第九十二页，共109页。第92页/共108页第九十三页，共109页。GB50156-2012相关(xinggun)规定11.4.4 LPG储罐和LNG储罐应设置液位上限、下限报警装置和压力上限报警装置。第93页/共108页第九十四页，共109页。GB50156-2012相关(xinggun)规定第94页/共108页第九十五页，共109页。消防设施LNG气化站的消防设计根据CB 500282006城镇燃气设计规范进行。在LNG储罐周围设置围堰区，以保证将储

28、罐发生事故时对周围设施造成的危害降低到最小程度(chngd)。在LNG储罐上设置喷淋系统，喷淋强度为015 L/(sm2)，喷淋用水量按着火储罐的全表面积计算，距着火储罐直径15倍范围内的相邻储罐按其表面积的50计算。水枪用水量按GB500162006建筑设计防火规范和GB 500282006城镇燃气设计规范选取。八、安全(nqun)防火设施及附件第95页/共108页第九十六页，共109页。GB50156-2012相关(xinggun)规定第96页/共108页第九十七页，共109页。1、 运行基本要求LNG气化站运行的基本要求是：防止LNG和气态天然气泄漏从而与空气形成爆炸(bozh)性混合物

29、。消除引发燃烧、爆炸(bozh)的基本条件，按规范要求对LNG工艺系统与设备进行消防保护。防止LNG设备超压和超压排放。防止LNG的低温特性和巨大的温差对工艺系统的危害及对操作人员的冷灼伤。九、运行(ynxng)管理第97页/共108页第九十八页，共109页。2 、工艺系统预冷在LNG气化站竣工后正式投运前，应使用液氮对低温(dwn)系统中的设备和工艺管道进行干燥、预冷、惰化和钝化。预冷时利用液氮槽车阀门的开启度来控制管道或设备的冷却速率1/min。管道或设备温度每降低20，停止预冷，检查系统气密性和管道与设备的位移。预冷结束后用LNG储罐内残留的液氮气化后吹扫、置换常温设备及管道，最后用LN

30、G将储罐中的液氮置换出来，就可正式充装LNG进行供气。九、运行(ynxng)管理第98页/共108页第九十九页，共109页。3、 运行管理与安全保护1） LNG储罐的压力控制正常运行中，必须将LNG储罐的操作压力控制在允许的范围内。华南地区LNG储罐的正常工作压力范围为0307MPa，罐内压力低于设定值时，可利用自增压气化器和自增压阀对储罐进行增压。增压下限由自增压阀开启(kiq)压力确定，增压上限由自增压阀的自动关闭压力确定，其值通常比设定的自增压阀开启(kiq)压力约高15。例如：当LNG用作城市燃气主气源时，若自增压阀的开启(kiq)压力设定为06MPa，自增压阀的关闭压力约为069 M

31、Pa，储罐的增压值为009MPa。储罐的最高工作压力由设置在储罐低温气相管道上的自动减压调节阀的定压值(前压)限定。当储罐最高工作压力达到减压调节阀设定开启(kiq)值时，减压阀自动开启(kiq)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，增压阀的关闭压力与减压阀的开启(kiq)压力不能重叠，应保证005MPa以上的压力差。考虑两阀的制造精度，合适的压力差应在设备调试中确定。九、运行(ynxng)管理第99页/共108页第一百页，共109页。2） LNG储罐的超压保护LNG在储存过程中会由于储罐的“环境漏热”而缓慢蒸发(日静态蒸发率体积分数03)，导致储罐的压力逐步升高，最终危及

32、储罐安全(nqun)。为保证储罐安全(nqun)运行，设计上采用储罐减压调节阀、压力报警手动放散、安全(nqun)阀起跳三级安全(nqun)保护措施来进行储罐的超压保护。其保护顺序为：当储罐压力上升到减压调节阀设定开启值时，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，手动放散卸压；当减压调节阀失灵且手动放散未开启时，安全(nqun)阀起跳卸压，保证LNG储罐的运行安全(nqun)。对于最大工作压力为080MPa的LNG储罐，设计压力为084MPa，减压调节阀的设定开启压力为076MPa，储罐报警压力为078MPa，安全(nqun)阀开启压力

33、为080MPa，安全(nqun)阀排放压力为088MPa。九、运行(ynxng)管理第100页/共108页第一百零一页，共109页。3） LNG的翻滚与预防LNG在储存过程中可能出现分层而引起翻滚，致使LNG大量蒸发导致储罐压力迅速升高而超过设计压力7，如果不能及时放散卸压，将严重危及储罐的安全。大量研究(ynji)证明，由于以下原因引起LNG出现分层而导致翻滚：储罐中先后充注的LNG产地不同、组分不同而导致密度不同。先后充注的LNG温度不同而导致密度不同。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。要防止LNG产生翻滚引发事故，必须防止储罐内的LNG出现分层，常采用如下措施。九、运行(ynxng)管理第101页/共108页第一百零二页，共109页。将不同气源的LNG分开储存，避免因密度差引起LNG分层。为防止先后注入储罐中的LNG产生密度差，采取(ciq)以下充注方法：a槽车中的LNG与储罐中的LNG密度相近时从储罐的下进液口充注；b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；c槽车中的重质LNG充注到轻质LNG储罐中时，从