LNG接收站低压系统的水击模拟及分析

1、LNG 接受站低压系统的水击模拟及分析仇德朋;孟铁柱;管西龙;付红艳;郭雷;曲顺利LNGAFT ImpulseLNGLNG 接受站的低压系统提出了建议.【期刊名称】煤气与热力【年(卷),期】2014(034)007【总页数】4 页(P48-51)【关键词】LNG 接受站;再冷凝器;低压系统;水击模拟【作 者】仇德朋;孟铁柱;管西龙;付红艳;郭雷;曲顺利【作者单位】250101;中海油山东化250101250101250101;中海油山东化学250101【正文语种】中 文【中图分类】TE821LNGLNGLNG 接受站1的功能是接卸由 LNG 船舶运来的 LNG 并且储存在 LNG 储罐内，再经

2、高压泵加压气化后，将天然气经过输气管道外输或直接利用低压泵将 LNG 经过槽车外运，提供下游用户使用。目前 LNG 接受站技术已相当成熟，LNG 接受站设计将充分考虑工艺技术的先进性和可靠性，确保长期稳定、安全可靠地向下游供气。LNG 接受站主要由以下系统组成。 卸船系统LNGLNG管路，液相总管用于卸料，气相平衡总管用于储罐与船舱返气。无卸船时，经过LNG30 h，最大卸船时(即大船卸料工况)，3 低压 LNG 系统LNGLNGLNGLNG LNG 蒸发气(BOG)处理系统蒸发气主要是外界能量输入产生的，如泵运转、外界热量的传入等。接受站产生的蒸发气会增加 BOG 系统的压力，直至火炬放空。

3、因此，正常情况下 BOG 需要被液化处理，保证接受站不进行火炬放空。LNGLNGLNG LNG 高压外输、气化及计量系统正常情况下，LNG 从再冷凝器直接进入 LNG 高压输送泵，加压后输送至高压气化定。LNG稳定。LNGLNGLNG站的稳定运行提供技术支持。水击水击是由于管道中水流速度突然发生变化，从而引起管内一系列激烈的压力交替升 因此也称之为水锤2。造成水锤的外因主要是突然停泵、迅速关闭或开启阀门、管道坡度不足或倒坡、管道中流体自身具有惯性。在压力管道中，当水流速度发生变化时，管道中水压就会升高或降低，当压力低于水的气化压力时，水柱就被拉断，出现断流空腔，空腔外的水流再弥合时会产生强烈的

4、撞击，管道中的水升压，形成断流弥合水锤。弥合水锤因为升压很大，所以引起的灾祸也很大。在 LNG 接受站中，有众多的 LNG 管道，涉及各种功能的紧急切断阀、动力设备等。如果出现水击现象，所产生的水击压力可能较大，会危及安全运行。水击模拟软件本文中水击模拟软件采用 AFT Impulse 4.0(applie flow technology)，AFT 为专业流体分析软件，在国内有众多用户。与其他类似计算软件相比，当计算时间步长较小时，水击压力脉冲峰值不会变化巨大，更接近于实际运行情况。2 LNG 接受站中的低压系统水击分析LNG低压 LNG 系统见图 1。来自储罐的低压 LNG 分为两部分，一部

5、分进入再冷凝器， 达到冷凝处理 BOG 的目的;另一部分与从再冷凝器出来的 LNG 汇合后，进入高压泵组(图 1 中高压泵均并且联)，加压后高压 LNG 外输，进入气化器。再冷凝器在本系统中可以为高压泵组提供入口液位，同时也可以为高压泵启动提供一定的缓冲体积，通常设计再冷凝器的缓冲体积为单台高压泵以额定流量运行 5 min 的流体体积。高压泵为筒袋式离心泵，电机放置在筒内。当高压泵运行时，由于电机发热产生的BOG 需要汇集输送至再冷凝器。再冷凝器1LNGLNG LNG当再冷凝器因为检修等原因停运时，高压泵组产生的 BOG 也需要排出，此时就需要关闭手动阀门。放空的 BOG 进入缓冲短接(缓冲短

6、接通常是一段粗管道，直径约为 40 cm)，经过气动调节阀控制缓冲短接内部气相空间，同时维持一定液位。这样此短接就可以基本实现再冷凝器的作用，当然接受站产生的 BOG 无法处理， 只能排往火炬放空。即当再冷凝器停运时，利用短接的作用就可达到不影响接受站外输的目的，虽然存在放火炬的可能性。因此，再冷凝器停运而接受站又外输的工况是可能出现的。虽然在这种工况下接受站运行基本正常，但是需要接受站管理人员、操作人员密切 不同运行工况下的水击模拟LNGLNG1.89 MPa，输入条件为低压泵流量扬程性能曲线(即输入一组低压泵的流量和扬程数据)和额定工作流量(450 m3/h);输出为最高水击压力。依照再冷

7、凝器运行441 s/25 mmN 250 mm 10 sLNG1。工况 1(再冷凝器停运+不停低压泵电机):最高水击压力可达 3.6 MPa，远高于目前LNG 接受站低压系统设计压力(1.89 MPa)。一旦出现此工况，必将有较多热力安全阀起跳，进而影响接受站正常运行，同时产生的较大水击压力也会关于管道等产生较大影响。1LNG机 最高水击压力/MPa13.623.23 运行 不停1.4 1.8 工况 4 运行 停工况 2(再冷凝器停运+停低压泵电机):最高水击压力下降至 3.2 MPa，但是仍高于低压系统设计压力。工况 3(再冷凝器运行+不停低压泵电机):当再冷凝器正常运行时，其产生的最高水击

8、压力为 1.8 MPa，略低于低压系统的设计压力。不管如此，但是由于热力安全阀具有一定的回座压力(一般为 90%的设定压力)，热力安全阀极有可能会出现微启漏液，关于接受站的稳定运行产生一定影响。41.4 MPa，远低于安全阀LNG水击模拟结果分析LNGBOG2)。因的水击压力。表 2 再冷凝器与缓冲短接体积关于比设备 再冷凝器 0.21 缓冲短接体积/m3 69.50.25/m312.02BOG，而且具有一定的气相缓冲空间，防止较高水击压力出现，这与给水系统中的抗水锤气压罐相似3。由表 1 还可知，当出现紧急关断情况，是否停运低压泵也会关于水击压力产生一定影响。笔者认为，当出现水击是否应该停运

9、低压泵等动力设备取决于计算水击压力可能会延误接受站的供气。有些接受站设计为当水击压力满足要求时，可以不停低 这种设计有利于接受站重新运行的连续性。LNG 再冷凝器再冷凝器停运属于接受站正常运行的范畴(一切以保证接受站正常外输为目的)。一旦出现此工况，需要密切注意各工艺参数，防止发生紧急切断阀关闭等意外工况。虽然本文考虑的水击模拟工况较为严苛，但是有可能发生。 缓冲体积根据模拟结果，再冷凝器停运时，由于缓冲短接气相空间较小，缓冲能力不足，所以水击压力较大。在设计再冷凝器或缓冲短接时，需要考虑水击产生的影响，可以适当放大气相空间。 设计压力当水击压力超过原来既定的低压系统设计压力时，可以在项目设计进程中修改设计压力时，也可以增设安全阀保护管道不受损坏，或者降低水击发生的可能性等。究竟水击不是接受站运行的常态工况，一旦水击压力过大，需要设计单位与业主共通勾通协调、统筹考虑，找到最安