LNG技术(液化天然气气化站)教学课件精选

1、LNG技术液化天然气气化站设计8/19/20221第1页，共60页。1 气化站工艺流程 广汇LNG采用罐式集装箱贮存，通过公路运至贮存气化站，在卸气台通过集装箱自带的增压器对集装箱贮槽增压，利用压差将LNG送至贮存气化站低温LNG贮槽。非工作条件下，贮槽内LNG贮存的温度为-162，压力为常压；工作条件下，贮槽增压器将贮槽内的LNG增压到0.35MPa。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，出口温度比环境温度低-10，压力在0.35Mpa；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。

2、流程可见下图：8/19/20222第2页，共60页。气化站工艺流程8/19/20223第3页，共60页。8/19/20224第4页，共60页。（1）卸车工艺 采用槽车自增压方式。集装箱贮槽中的、LNG在常压、-162条件下，利用自带的增压器给集装箱贮槽增压至0.6MPa，利用压差将LNG通过液相管线送入气化站低温贮槽。另外，卸车进行末段集装箱贮槽的低温NG气体，利用BOG气相管线进行回收。卸车工艺管线包括液相管线。气相管线、气液连通管线、安全泄压管线、氮气吹扫管线以及若干低温阀门。8/19/20225第5页，共60页。（2）贮存增压工艺 在LNG气化供应工作流程中，需要经过从贮槽中增压流出、气

3、化、加臭等程序，最后进入供气管网。而LNG贮槽贮存参数为常压、-162 ，所以在运行时需要对LNG贮槽进行增压，以维持其0.350.40MPa的压力，保证LNG的输出量。 中小型LNG贮存气化站常用的增压方式通常有两种，一种是增压气化器结合自力式增压调节阀方式；一种是增压气化器结合气动式增压调节阀方式。选用增压气化器结合气动式增压调节阀方式。该增压系统由贮槽增压器（空温式气化器）及若干控制阀门组成。工艺流程图如下图。 8/19/20226第6页，共60页。8/19/20227第7页，共60页。当LNG贮槽压力低于升压调节阀设定开启压力时调节阀开启，LNG进入空温式气化器，气化为NG后通过贮槽顶

4、部的气相管进入罐内，贮槽压力上升；当LNG贮槽压力高于设定压力时，调节阀关闭，空温气化器停止气化，随着罐内LNG的排出，贮槽压力下降。通过调节阀的开启和关闭从而将LNG贮槽压力维持在设定压力范围内。8/19/20228第8页，共60页。（3）气化加热工艺 采用空温式和水浴式相结合的串联流程，夏季使用自然能源，冬季用热水，利用水浴式加热器进行增热，可满足站内的生产需要。 空温式气化器分为强制通风和自然通风两种，设计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，切换周期为

5、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。8/19/20229第9页，共60页。 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。设计采用热水加热式，利用热水炉生产的热水与低温NG换热。水浴加热器1台。冬季NG出口温度低于0 时，低温报警并手动启动水浴加热器。 8/19/202210第10页，共60页。（4）BOG处理工艺由于吸热或压力变化造成 LNG的一部分蒸发为气体（Boil off Gas），本工程中BOG气体包括：LNG贮槽吸收外界热量产生的蒸发气体。LNG卸车时贮槽由于压力、气相容积变化产生的蒸发气体。受入贮槽内的LNG与原贮槽内温度较高的L

6、NG接触产生的蒸发气体。卸车时受入贮槽内气相容积相对减少产生的蒸发气体。受入贮槽内压力较高时进行减压操作产生的气体。集装箱式贮槽内的残余气体 。8/19/202211第11页，共60页。 设计采取槽车自压回收方式回收BOG。回收的BOG的处理采用缓冲输出的方式，排出的BOG气体为高压低温状态，且流量不稳定。因此需设置BOG加热器及缓冲调压输出系统并入用气管网，冬季可经过调压后去热水炉（供应水浴加热器）。8/19/202212第12页，共60页。（5）安全泄放工艺 天然气为易燃易爆物质，在温度低于-120 左右时，天然气密度重于空气，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

7、密度，易扩散。根据其特性，按照规范要求必须进行安全排放，设计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。 设置EAG加热器，对放空的低温NG进行集中加热后，经阻火器后通过25m高的放散塔高点排放，EAG加热器采用500Nm3/h空温式加热器。常温放散NG直接经阻火器后排入放散塔。阻火器内装耐高温陶瓷环，安装在放空总管路上。 8/19/202213第13页，共60页。 为了提高LNG贮槽的安全性能，采用降压装置、压力报警手动放空、安全阀（并联安装爆破片）起跳三层保护措施。安全阀设定压力为贮槽的设定压力0.78Mpa。 缓冲罐上设置安全阀及爆破片，安全阀设定压力

8、为储罐设计压力。 在一些可能会形成密闭的管道上，设置手动放空加安全阀的双重措施。管道设计压力为1.0Mpa。爆破片因爆炸而引起的瞬间超压的安全防护装置。8/19/202214第14页，共60页。（6）计量加臭工艺 主气化器及缓冲罐气体进入计量段，计量完成后经过加臭处理，输入用气管网。 计量采用气体涡轮流量计，计量精度1.5级。量程比大于1：16，可满足最小流量和最大流量时的计量精度要求。流量计表头为机械的宇轮显示，不丢失计量数据。流量计配备体积修正仪，自动将工况流量转换成标准流量，并自动进行温度、压力和压缩系数的修正补偿。可存储一年或更长时间内的数据，对流量实现自动管理和监控功能。流量计设旁路

9、，在流量计校验或检修时可不中断供气。8/19/202215第15页，共60页。 加臭设备为撬装一体设备。根据流量计或流量计积算仪传来的流量信号按比例地加注臭剂，也可在按固定的剂量加注臭剂，臭剂为四氢塞吩。具有运行状态显示，定时报表打印等功能，运行参数可设定。8/19/202216第16页，共60页。2气化站布置气化站可分为两大区域：生产区及辅助生产区。生产区：主要有LNG储罐、空浴式气化器、水浴式加热器、缓冲罐、加臭装置等生产设备，也包括卸车台及槽车回转场地。辅助生产区：包括控制室、变配电室、柴油发电机房、消防泵房、消防水池和氮气棚等。 根据设计规范要求，生产区与辅助生产区用实体围墙分开。站区

10、对外开有23个大门，生产区只允许LNG槽车进出，不允许无关人员出入，不卸车时生产区大 门关闭。气化站的操作人员进入站内从辅助生产区的大门进出，做到人货分流。生产操作人员进入生产区主辅助生产区与生产区之间的隔墙便门进出，非操作人员不得进入生产区。8/19/202217第17页，共60页。3 LNG气化站主要设备（1）LNG储罐 设计确定贮槽采用50m3地上式金属单罐，其结构形式为真空粉末绝热、立式圆筒形双层壁结构，采用四支腿支撑方式。 内槽采用耐低温的奥氏体不锈钢0Cr18Ni9-GB4237制成。材料将按压力容器安全技术监察规程，GB150和产品图样规定：制造时应有焊接工艺评定及做焊接试板力学

11、性能检验，同时还将经受真空检漏，包括氦质谱真空检漏考核，以符合真空绝热要求。8/19/202218第18页，共60页。外槽采用压力容器用钢板16MnRGB6654制成。外槽是为了满足夹层真空粉末绝热要求而设计的保护壳。外槽属于真空外压容器，对外槽的检验除经受0.115MPa内压气密检查外，还应进行真空检查，包括氦质谱真空检漏考核，以符合真空绝热要求。外槽上方安装有外槽安全泄放口，以保证外槽安全。内外槽间安装有内外槽的固定装置，固定装置将满足生产、运输、使用过程强度、稳定性需要及绝热保冷需要。夹层内填装优质专用珠光砂保冷材料用于保冷，同时夹层内还设置抽真空管道。8/19/202219第19页，共

12、60页。工作介质：LNG操作温度：-145最高工作压力：0.6MPa (表压）十液位静压充装系数：0.95内罐材料：OCr18Ni9外罐材料：16MnR支腿材料：16MnR绝热材料：真空粉末绝热夹层抽真空，其封结真空度不低于4Pa8/19/202220第20页，共60页。（2）空浴式气化器 空温式气化（加热）器的导热管是将散热片和管材挤压成型的，导热管的横截面为星形翅片。气化器的材质必须是耐低温（-162）的，目前国内常用的材料为铝合金（LF21），其结构型式为一般为立式长方体。本工程空温气化（加热）器包括有 LNG主气化器、贮槽增压器、BOG加热器、EAG加热器。8/19/202221第21

13、页，共60页。（3）水浴式加热器 水浴式加热器根据热源不同，可分为热水式、蒸汽加热式、电加热式等。设计采用热水式，由1台热水护供应热源。其结构为将导热盘管放入热水槽中，导热管中的低温NG与热水进行热交换，成为常温NG。导热盘管采用不锈钢（0Cr18Ni9），筒体采用碳钢，立(卧)式圆筒形。主加温管路主要工艺参数如下： 设计进口温度运行进口温度：-196 - 162设计出口温度运行出口温度：-2050 5 15 设计压力：1.0Mpa 运行压力：0.4Mpa 8/19/202222第22页，共60页。（4）缓冲罐 设置缓冲罐的主要目的是为了缓冲经过加温后的BOG气体，稳定出站天然气压力。设计选用

14、 1台 200m3高压贮槽，主要工艺参数如下：设计温度：-20 50设计压力：1.0MPa运行压力：0.4MPa设计水容积：200m3材质：Q235A 8/19/202223第23页，共60页。（5）加臭装置 设计采用沈阳贝尔生产的燃气加臭装置，该装置一体化模装，型号为RJZ2019B-DD，单泵单路臭剂输出。设备尺寸1100 x800 x1800mm。 该装置配备200Kg臭剂罐，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 1520mgm3。 加臭控制器采用工业单片机，可以根据流量计提供的420mA流量信号控制加臭量，实现根据燃气流量变化的自动控制。控制器上盘安装，需

15、提供 220V5V、10A电源，控制室至现场敷设KVV22-4x1.5mm2铠装电缆 3条。8/19/202224第24页，共60页。贮罐吹扫及预冷 储罐在首次使用前必须用干燥氮气进行吹扫及预冷。最大吹扫应相当干最大工作压力的50，或者至少不低于0.2MPa这个压力。 在吹扫前，应拧松液位计两端的接头，完全打开液位显示液相阀和液位显示气相阀。检查排放的气流中是否含有水份。如有水份，应继续排放，直到无水份停止排放。并将液位计两端的接头拧紧。并关闭平衡阀，使液位计处于正常工作状态8/19/202225第25页，共60页。 储罐在首次进LNG时，应用LNG气体置换储罐内的液氮或氮气。先打开出液阀排空

16、液氮或氮气，然后关闭出液阀。打开气相阀通过卸车台将LNG罐箱内的LNG气体导入储罐内。罐内压力升至0.10.2MPa，关闭气相阀，稳定3分钟，打开出液阀排空。如此反复23次，置换结束。可用可燃气体检测仪或排空气体取样做点火试验，来检查置换程度。8/19/202226第26页，共60页。 首次进 LNG时，要对储罐进行预冷或检查储罐以前预冷的情况，应严格控制进液速度，缓慢操作。先缓慢打开上进液阀，通过卸车台将罐箱内的LNG导入储罐内，由于LNG入储罐内有一个气化滞后的过程，要仔细必要观察罐内压力升高的速度，进液量一定要小，压力升至0.3MPa时，打开气体排放阀降压，必要时关闭上进液阀。通过不断的

17、进液和排气对储罐进行预冷。当经过一段时间的进液量控制，罐内压力稳定；液位计显示罐内有一定液位时，可逐步开大上进液阀，并打开下进液阀。8/19/202227第27页，共60页。首次充液 首次充液时，应注意以下事项：打开上、下充装阀，顶、底部同时充装。在充装过程中同时注意观察液位计读数，打开液体充满溢流阀，排放储罐内的气体，直至有 LNG的气体排出时，立即关闭充满溢流阀。 当充装至储罐的50以上容积时，应关闭下充装阀。 当充装到储罐容积的85时，应关闭上充装阀，并停止充装 3分钟，以使简内液面镇静，然后打开上充装阀继续充装，并打开液体充满溢流阀，直到有液体从充满溢流阀流出时，立即关闭充满溢流阀，停

18、止充装并关闭上充液阀。8/19/202228第28页，共60页。 储罐在首次正式充装时，内筒处于常温“暖储罐”状态，因此必须将其预冷。所以，首次预充装将会消耗一定量的液体，而且气相压力升高较快，属正常现象。8/19/202229第29页，共60页。提高储罐压力 储罐气相压力的提高可通过自增压器使液体汽化后的气体返回贮罐顶部，使罐内压力保持相对稳定，同时通过调节增压管路上的调压阀，可以调节储罐内的气相压力。降低储罐压力 打开气体排放阀，使储罐内气相压力降低到不大于压力调节阀新设定的压力后，关闭气体排放阀。8/19/202230第30页，共60页。低温长轴紧急切断阀8/19/202231第31页，

19、共60页。结构特点与工作原理结构特点: 是外置于管道上，属外置式，密封方式为软密封8/19/202232第32页，共60页。工作原理阀门的周围环境温度达到75时，易熔塞内部的易熔金属就会熔化，汽缸内的工作压力就会泄掉， 活塞在弹簧的作用下带动阀杆与阀瓣向下运动，密封件压紧阀座，阀门关闭。公积压力为1.6MPa；公称通径为2550mm；8/19/202233第33页，共60页。8/19/202234第34页，共60页。LNG汽化站管道施工注意事项1、低温不锈钢管道焊接注意事项、碳钢管道焊接注意事项（1）焊接施焊环境要求规定： 1）焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。2

20、）当焊件温度低于0时，应在始焊处100mm范围内预热到15 以上。8/19/202235第35页，共60页。3） 焊接时的风速不应超过下列规定，当超过规定，应在防风措施。4）手工电弧焊：8m/s。5）氩弧焊：2ms6）焊接电弧 1m范围内相对湿度不得大于 90。7）当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。 8/19/202236第36页，共60页。（2）焊接工艺评定： 在管道焊接之前要进行焊接工艺评定的选定准备，所选的焊工艺评定要能够覆盖整个焊接工作。目前一般LNG气化站管道分为低温管道和常温管道，低温管道的材料主要为 OCr18Ni9，常温管

21、道为20#。一般低温管道采用手工氩弧焊，常温管道的焊接采用全手工氩弧焊或手工氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。因此LNG气化站管道焊接，应有OCr18Ni9材料手工氩弧焊焊接工艺评定，20材料手工氩弧焊焊接工艺评定，或20材料手工氩弧焊打底，手工电弧焊盖面的焊接工艺评定。8/19/202237第37页，共60页。（3）焊接材料1） 焊接材料必须符合现行国家标准碳钢焊条）GB5117、不锈钢焊条GB983。焊接用钢丝GB1300、焊接用不锈钢丝GB4242的规定。2）焊接材料必须具有质量保证书和质量合格证，其质量不得低于现行国家标准，且在质保期以内。对于标识不明出厂日期不明，等质量没有明确保证的材料，

22、禁止使用。3）焊接所用的焊接材料、规格，必须与施焊焊接工艺评定中的焊接材料、规格相符。8/19/202238第38页，共60页。2焊接准备：1）施焊前应按焊接工艺评定编制焊前作业指导书。2）施焊前焊条应按焊接工艺评定的要求烘干，焊接用钢丝应用专用清洗液除去表面的油污、锈蚀等。3）焊件坡口及其内外侧表面不小于 25 mm范围的油、漆、垢、锈、毛刺等清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。4） 不锈钢焊件坡口两侧各 100 mm范围内，在施焊前应采取措施防止飞溅物沾污焊件表面。8/19/202239第39页，共60页。5） 焊件加工的坡口尺寸、角度、表面质量。焊件组对的对口间隙、错边量，平直度，垂直度

23、等均应符合相关规范的要求。6）按焊接工艺评定对焊接设备的要求，准备焊接设备。一般工艺管道焊接的设备宜采用ZX7400型硅整流焊机。7）对 焊接设备保持运转完好，计量器具应精度准确，性能可靠，并在有效期内。8/19/202240第40页，共60页。3施焊1）按制度领用焊接材料。并做好焊接材料领用记录。在使用过程中应保持干燥，焊条应放入保温桶内。2）严格按焊接作业指导书的焊接参数，焊接材料、规格进行施焊，并做好施焊记录。3）焊接起弧应在坡口内进行，严禁在管道壁起弧或试验电流。4）为减少焊接变形和焊接应力，在施焊时应选择合理的焊接顺序，在焊接过程中应确保收弧、起弧的质量，收弧时应将弧坑填满，多层焊的

24、层向接头相互错开， 除工艺特殊要求外，每条焊缝应一次连续焊接，焊接完毕以后应将焊接表面清理干净。8/19/202241第41页，共60页。2焊条型号、规格、材质及主要使用厂家（低 温、常温）1焊条型号、规格、材质1）焊接方法：目前一般 LNG气化站管道分为低温管道和常温管道，低温管道的材料主要为 0Cr18Ni9 ，常温管道材料为20。因此 LNG气化站管道焊接的材料主要为： 0Cr18Ni9材料的焊接，20材料的焊接及 20与 0Cr18Ni9异种钢的焊接。一般低温管道的焊接采用全手工氩弧焊、常温管道的焊接采用全手工氩弧焊或手工氩弧焊打底，手工电弧焊盖面； 异种钢和支架的焊接均采用手工电弧焊

25、。2） 0Cr18Ni9材料的焊接，焊材选用H0Cr20Ni10Ti和H00Cr21Ni10的焊丝，焊丝直径2.5mm；20材料的焊接，焊材选用H08Mn2Si或H08Mn2Si的焊丝，焊丝直径 2.5mm；异种钢的焊接，焊材选用 A302和 A312，焊条直径 2.5和 3.2 mm：支架的焊接 焊条选用 E4303，焊条直径 3.2和 4mm。 8/19/202242第42页，共60页。主要使用厂家品牌目前施工中常用焊条、焊丝厂家。锦州锦泰金属工业公司，品牌“锦泰”天津金桥焊材有限公司，品牌“金桥”天津大桥集团有限公司。品牌“大桥”四川大西洋有限公司，品牌“大西烊” 8/19/202243

26、第43页，共60页。8/19/202244第44页，共60页。LNG气化站应急预案 天然气属于易燃易爆介质，在天然气应用过程中，安全问题应该始终是放在非常重要的地位。液化天然气是天然气储运和输送的一种有效的方法，在实际应用中，液化天然气也是要转变为气态使用。所以，在考虑LNG气化站安全问题时，不仅要考虑天然气所具有的易燃易爆的危险性，还要考虑LNG的低温特性和液体特征所引起的安全问题，对可能出现的事故进行预防和紧急处理，减少造成的危害。8/19/202245第45页，共60页。1、危险分析 液化天然气是以甲烷为主的液态混合物，常压下的沸点温度-162 ，密度大约为 424kgm3。LNG是非常

27、冷的液体，在泄漏或浅出的地方会产生明显的白色蒸气云。白色蒸气云的形成是由于空气中的水蒸气被溢出的LNG冷却所致。在LNG转变成气体时，其密度为1.5kgm3。气体温度上上升至-107 时，气体密度与空气密度相当。这意味着LNG气化后，温度高于-107 时 气体密度比空气小，容易在空气中扩散。8/19/202246第46页，共60页。（1）来自天然气的危险着火 在天然气泄露的情况下，油于它比空气轻，便会立即上升。如果对气体团避免点火，它的扩散是没有危险的。故第一安全隔离方法是：除去火源，可消除所有危险。火灾危险性类别为甲级。爆炸 在一个非密闭的空间，气体团延迟点火造成的超压非常低，仅能引起轻微的

28、机械损伤，主要结果是热效应。8/19/202247第47页，共60页。（2）来自LNG的危险 LNG在饱和状态下储存，一些热传递会使压力升高引起超压。 LNG低温储存并操作，泄露时低温会引起：a.对人造成冻伤。b.造成不耐低温材料突然破裂，导致更严重的泄露。c.低温蒸汽造成人员肺损伤及窒息。 8/19/202248第48页，共60页。2、风险控制（1） 对可能产生超压的设备管线设置安全泄压系统（2）设置紧急事故切断系统（3）设置可燃气体报警设施（4）临时高压消防水系统采用一座消防水池，2台电动消防泵，1 台柴油机消防泵，每台消防泵流量为126 m3/h，扬程0.8MPa，满足各种条件下站区消防

29、水量的要求。在站区内设置DN250的环状消防水管网，在消防水道上设置4个消火栓、3台消防水炮，配套4套消防器材箱（内有消防水枪及水带）8/19/202249第49页，共60页。（5）高倍数泡沫系统该系统对减少未点燃的泄露LNG汽化、控制LNG流淌火灾比较有效，设置两台固定式高倍数泡沫发生器和两台移动式高倍数泡沫发生器。（6）配备移动式小型干粉灭火器 8/19/202250第50页，共60页。3事故应急预案（1） 天然气泄漏人工巡检或可燃气体报警发现后，查看泄漏原因、泄漏量大小。a、螺丝松动等原因造成小量泄漏。可以通过简单维修解决。b 、工作人员打电话向公司汇报泄漏情况。C、2人带防爆工具，把

30、2个 8 kg灭火器放到现场。d 、进行维修作业，工作完成后检漏。e、向公司汇报问题解决。8/19/202251第51页，共60页。若是管线破裂等原因造成大量泄漏。一名工作人员在中控室按下总紧急切断开关，打电话向公司汇报情况，请求抢修支援。同时另一名工作人员到配电室断掉可能运转的设备（机泵、空调主机等）的电源，消防泵除外。3工作人员把35 kg灭火器推到泄漏点上风口一定距离进行监护，一旦着火，进行扑灭。4.泄漏明显减少时，关闭泄漏点最近的前后阀门。5 .测试空气中天然气浓度小于5后，可配合抢修人员进行抢修。8/19/202252第52页，共60页。（2）天然气着火火势不很大，形成比较稳定的扩散

31、燃烧火焰a按总紧急切断阀，尽量关闭泄露着火点最近的前后阀门。b. 2人各拿一台 8 kg干粉灭火器从上风口对火焰根部进行喷射、灭火。C.扑灭后，1人在现场监护防止复燃，1人打电话向公司汇报情况。8/19/202253第53页，共60页。火势很大a一名工作人员按总紧急切断阀，打119报警，打电话向公司汇报。b. 同时，另外一名工作人员启动消防泵，迅速到最便利一台消防水炮，打开水炮向燃烧设备及附近设备管线进行扫射。C.报警人员到配电切断燃烧区电源，打开生产区大门，以便消除车进入。 8/19/202254第54页，共60页。（3） LNG储罐根部阀之前大量泄漏1一名工作人员打电话向公司汇报情况。2同时另一名工作人员