LNG操作规程关键要素

LNG知识汇编

海螺沟银泉天然气有限企业

二零一三年九月

一、什么是液化天然气LNG（LiquefiedNaturalGas）

LNG是英文LiquefiedNaturalGas欢J简称，即液化天然气。

它是天然气（甲烷CH4）在经净化及超低温状态下（・162℃、一种

大气压）冷却液化口勺产物。液化后日勺天然气其体积大大减少，约为

0℃、1个大气压时天然气体积日勺1/600,也就是说1立方米LNG

气化后可得600立方米天然气。

无色无味，重要成分是甲烷，很少有其他杂质，是一种非常清洁的

能源。其液体密度约426kg/m3，此时气体密度约1.5kg/m3.爆炸极

限为5%-15%（体积％）,燃点约450℃。

油/气田产生日勺天然气通过除液、除酸、干燥、分偏、低温冷凝形成,

体积缩小为本来的1/600o

三、液化天然气的特点

1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运送和储存

1原则立方米的天然气热质约为9300千卡

1吨LNG可产生1350原则立方米的天然气，可发电8300度。

LNG硫含量极低，若260万吨/年LNG所有用于发电与燃煤（褐煤）

相比将减排SO2约45万吨（大体相称于福建整年的SO2排放量的

2倍），将制止酸雨趋势的扩大。

天然气发电NOX和C02排放量仅为燃煤电厂区I20%和50%

安全性能高一由LNG优良日勺理化性质决定的！气化后比空气轻，

无色、无嗅、无毒。

燃点较高：自燃温度约为450℃；燃烧范围较窄：5%-15%；轻于

空气、易于扩散！

LNG作为能源，其特点有：

1、LNG燃烧后基本上不产生污染。

2、LNG供应的可靠性，由整个链系的协议和运作得到保证。

3、LNG/J安全性是通过在设计、建设及生产过程中，严格地执行

一系列国际原则日勺基础上得到充足保证。LNG运行至今30年，未

发生过恶性事故。

4、LNG作为电厂能源发电，有助于电网日勺调峰，安全运行和优化

以及电源构造的改善。

5、LNG作为都市能源，可以大大提高供气的稳定性、安全性及经

济性

四、LNG日勺广泛用途

LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的重要能源之一。

概括其用途，重要包括：

⑴用作都市管网供气的高峰负荷和事故调峰

⑵用作大中都市管道供气H勺重要气源

(3)用作LNG小区气化的气源

(4)用作汽车加气日勺燃料

⑸用作飞机燃料

(6)LNG日勺冷能运用

(7)分布式能源系统

六、LNG项目

LNG项目般应包括下列的生产环节：

1、天然气生产

为上游气田的勘探，开采、集输以及气体的脱水，脱烧、并把天然

气输送到液化工厂去。

2、天然气液化

在天然气液化厂内将天然气进行净化，液化和储存。

液化冷冻工艺一般采用以乙烷，丙烷及混合冷冻剂作为循环介质的

压缩循环冷冻法。

3、LNG运送

我国目前既有LNG运送均采用汽车槽车。单辆槽车最大LNG水容

积37m3,LNG运送能力22023Nm3气态天然气，槽车设计压力

0.8MPa,运行压力0.3MPa。正常平均行驶速度60km/h。整个运送

过程安全、稳定。经跟车实测，运行中LNG槽车内的压力基本不

变，短时停车上涨0.02MPa左右，途中安全阀无放散现象，LNG

几乎无损失。

4、LNG场站1)LNG储罐：LNG贮罐(低温贮罐)是LNG日勺贮

藏设备

LNG贮罐日勺特殊性：

大容量日勺LNG贮罐，由于是在超低温的状态下工作(-162℃),因

此与其他石油化工贮罐相比具有其特殊性。同步在运行中由于贮藏

的LNG处在沸腾状态，当外部热量侵入时，或由于充装时日勺冲击、

大气压H勺变化，都将使贮存H勺LNG持续气化成为气体，为此运行

中必须考虑贮罐内压力的控制、气化气体的抽出、处理及制冷保冷

等。此外，LNG贮罐的安全阀、液面计、温度计、进出口管内伸

缩接头等附属件也必须要耐低温。贮罐的安全装置在低温、低压下,

也必须能可靠的起动。

LNG储罐是气化站中W、J关键设备，其绝热性及密封性的好坏直接

影响到LNG的蒸发和泄漏速度，即LNG的损耗速度和使用率，储

罐的性能参数重要有真空度、漏率、静态蒸发率。作为低温容器，

LNG储罐必须满足国家及行业原则中日勺有关技术规定。储罐的真

空封结度反应储罐的真空性，但真空度随时间推移而减少；储罐的

漏率影响储罐真空寿命，即储罐真空度的变化速度；静态蒸发率则

可以较为直观的反应储罐在使用时日勺保冷性能。以一台50m3储罐

为例阐明：

(1)漏率lxlO-9Pa.m3/So

(2)静态蒸发率0.3%/do一台50m3的LNG储罐装满LNGE寸,

在不使用的状况下，完全蒸发需要近一年的时间。

静态蒸发率可以通过试验的措施测得，也可以通过实际运行中数据

的分析计算得到。

2)LNG日勺气化・LNG气化为吸热过程，根据热媒日勺不一样，有海

水、空温、水浴等气化方式。目前国内LNG气化站都采用空温式

和水浴式结合的二级气化方式。空温式换热器直接运用自然空气进

行换热，不需要附加能源，其气化能力重要决定于换热面，因此，

一般采用翅片的形式。水浴式换热器是空温式换热器日勺补充，只是

在冬季外界温度较低，运用自然气化无法保证天然气温度日勺状况下

才使用，在南方冬季气温较高，基本不需要使用。•换热器的规格

重要决定于高峰小时燃气流量，单台气化能力最高可达3000立方

米/小时，一般要考虑备用，可以切换使用。气化站中的I储罐增压器、

BOG加热器、EAG加热器等设备也采用空温式换热器。

3)LNG日勺预冷与进液・LNG气化站设备、管道施工完毕后，由于

超低温及LNG特殊规定，在正式投产之前，必须采用中间介质进

行低温预冷，通过预冷检查调试合格后方可接受LNG,其过程也

是对设备及工程日勺检查。一般采用液氮作为预冷介质。气化站内的

重要设备有LNG储罐、BOG（蒸发气）罐、气化器、增压器、BOG

加热器、EAG（放散排空气体）加热器及有关工艺管道及管件，LNG

储罐日勺预冷是气化站预冷中日勺重要内容。

预冷的几种技术参数：

•进液温度：低于-80℃

•储罐压力：0.3〜0.55MPa

•进液速度：3分钟/m3

・预冷时间：约4〜5小时/罐（50m3罐）

•液氮耗量：约10m3（50m3X2储罐）

约13m3（50m3X3储罐）

4）建设投资

•气化站的投资建设相对长输管线而言，受外界原因（地形、地貌

等）影响要小得多。并且，站内储罐的大小、多少可根据建站地区

的详细用气量决定，更为机动灵活。

•LNG气化站W、J重要设备包括真空粉末低温储罐、空温式气化器、

水浴式气化器、排气筒、加臭机等。对于一座10000Nm3/d规模的

气化站来说，占地约10亩，六个月内可建成投产。

七、LNG安全环境保护性能

气态天然气密度比空气轻，泄漏后轻易扩散，而液化石油气反之；

天然气日勺爆炸极限为5~15%,其下限较液化石油气的1%要高，也

就是说，引起爆炸的气体泄漏量要大，危险性要小某些；止匕外，LNG

在低温下储存，更安全。至今全世界未见有因LNG燃烧爆炸事故

的报道。

气化站内，LNG储罐采用自力降压、压力报警手动放空、安全阀

起跳三层保护措施，同步，储罐液相进出口及出站总管设有紧急切

断装置，保证了站内安全。

天然气在液化过程中脱除了H2O、重煌类、H2s等杂质，比一般天

然气愈加纯净，燃烧更完全，是最清洁的能源之一。

八、结论

由于LNG很好的处理了管道天然气无法抵达都市使用天然气H勺困

难，虽然它在我国还属于比较新W、J技术，但其优势明显，发展迅速,

前景广大。

LNG属于低温可燃物质，并且又通过了液化、运送、气化等环节,

因此，其工艺相对较为复杂。

近几年，国内的许多燃气投资商、燃气设备商都开始涉足LNG领

域。

第二章LNG供气站日勺操作技术和运行管理

一、投运前的准备

LNG供气站竣工验收合格正式投运前,对整个工艺系统必须进行干

燥一预冷一模拟试运行一惰化一天然气置换氮气（即钝化）。

1、干燥和预冷

干燥就是运用氮气将供气站工艺系统设备、管道中的水分置换出去,

防止系统内的水分在低温下冻结，堵塞和损坏设备、管道与阀门。干

燥前，工艺系统应完毕吹扫、试压、仪表联校、安全阀就位并校验铅

封、设备与管道保冷完毕。

2、系统模拟试运行、惰化与置换

模拟试运行的目W、J是运用・196°CW、J液氮对LNG工艺系统进行工艺

参数调试和运行性能检查。由于液氮温度低达-196C,系统出现白雾

处即为泄漏点，需处理。用液氮模拟试运行可大大提高在LNG工况

参数下系统区（运行可靠性°

二、LNG供气站操作技术

1、供气站的气化工艺流程（都市LNG供气站工艺流程见图）

LNG汽化站工艺流程

图

由自力式增压调整阀和小型空温式气化器构成的自动增压系统来

完毕叽

运行中常出现因启动压力调试不妥，致使新安装日勺增压阀形同虚设,

操作人员不得不打开旁通管进行人工增压H勺状况。人工增压时，应缓

慢打开增压气化器液相进口阀，防止阀门开大而导致事故。曾经发生

手工增压时增压气化器液相进口阀开度过大，大量LNG涌入增压气

化器后不能完全气化，以气液两相状态进入增压气化器出口管道并

冲出安全阀喷射在LNG储罐外壁，将储罐外罐冻裂350mmW、J事故。

因此，应尽量采用自力式增压阀自动增压。

4、LNG储罐的压力控制

储罐的正常工作压力由自力式增压调整阀的定压值（后压）所限定和

控制。储罐的容许最高工作压力由设置在储罐气和出口管道上的自

力式减压调整阀定压值（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启动压力时，增压阀启动自动增

压;当储罐容许最高工作压力到达减压阀设定启动值时，减压阀自动

启动卸压，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

阀的启动压力不能重叠,应保证0.05MPa以上的I压力差。例如，若增

压调整阀日勺关闭压力设定为0.693MPa,贝！减压调整阀日勺启动压力为

0.76MPao考虑两阀日勺实际制造精度，合适日勺压力差应在现场安装阀

门时精心调试确定

5、LNG储罐"勺超压保护

LNG在储存过程中会由于储罐H勺“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，设计上采用在储罐上安

装自力式减压调整阀、压力报警手动放空、安全阀起跳三级安全保

护措施来进行储罐日勺超压保护。

国内普遍使用欧I最高工作压力为0.80MPa、单罐公称容积为100m3

出J真空压力式储罐,减压阀H勺最高启动压力设定为0.76MPa,报警压

力设定为0.78MPa,储罐安全阀日勺启动压力和排放压力分别设定为

0.8MPa和0.88MPao其保护次序为:当储罐压力升到减压阀设定值

时，减压阀自动打开泄压;当减压阀失灵罐内压力升至压力报警值

0.78MPa时，压力报警，手动放散卸压;当减压阀失灵且未能手动放散,

罐内压力升至0.80MPa时，储罐安全阀启动，至排放压力0.88MPa时,

安全阀排放卸压。这样既保证了储罐的安全，又充足发挥了储罐的强

度储备（储罐设计压力为0.84MPa）。伴随安全阀的排放，当罐内工作

压力减少到安全阀排放压力日勺85%时,安全阀自动关闭将储罐密封。

正常操作中不容许安全阀频繁起跳。

6、LNG储罐廿勺过量充装与低液位保护

LNGH勺充装数量重要通过罐内的液位来控制。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，还装备有高液位报警器（充装量85%）、紧急切断（充装量95%）、

低限报警（剩余10%LNG）。储罐高液位（最大罐容）95%是按工作压

力条件下饱和液体H勺密度设定H勺，实际操作中须针对不一样气源进

行核定（下调）。

7、LNG的翻滚与防止

作为不一样组分日勺混合物,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

危及储罐口勺安全。

大量研究证明由于如下原因引起LNG出现分层而导致翻滚：

由于储罐中先后充注的LNG产地不一样组分不一样因而密度不一

样；

②由于先后充注的LNG温度不一样而密度不一样；

③先充注日勺LNG由于轻组分甲烷的蒸发与后充注的LNG密度不一

样。

防止罐内LNG出现分层常用的措施如下:

⑴将不一样产地的LNG分开储存。

⑵为防止先后注入罐中的LNG产生密度差，采用如下充注措施:①

槽车中日勺LNG与罐中LNG密度相近时从储罐的下进液口充注;②

槽车中的轻质LNG充注到重质LNG储罐中时从储罐口勺下进液口充

注;③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。

⑶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充足混合。

(4)对长期储存的LNQ采用定期倒罐的方式防止其因静止而分层。

三、运行安全管理

LNG供气站运行安全管理的I基本规定是：

防止LNG和NG泄漏与空气形成可燃日勺爆炸性混合物；

②在储罐区、气化区、卸车台等也许产生天然气泄漏日勺区域均设置

可燃气体浓度监测报警装置；

③消除引起燃烧、爆炸的基本条件,按规范规定对LNG工艺系统与

设备进行消防保护;

④防止LNG设备超压和超压排放；

⑤防止LNG日勺低温特性和巨大日勺温差对工艺系统日勺危害及对操作

人员日勺冷灼伤。必须制定严格的安全措施，认真贯彻安全操作规程,

消除潜在危险和火灾隐患。供气站站长应每日定期检查站内生产设

备和消防设施。

1、LNG潜在口勺危险性

LNG虽是在低温状态下储存、气化，但和管输天然气同样，均为

常温气态应用，这就决定了LNG潜在的危险性：

•(1)低温的危险性

•(2)B0G的危险性

•(3)着火的危险性

•(4)翻滚的危险性

2、LNG站工艺设计日勺合理性和全面性

•1)LNG站应有全理欧I工艺流程

•2)LNG站应有完善W、J运行功能(措施)

•3）LNG站应有可靠的安全措施

•4）LNG站的储存设备、气化设备、输送设备制造安装质量要精良

3、LNG站日勺安全技术管理

•LNG固有的特性和潜在日勺危险性，规定我们必段对LNG站进行合

理的工艺、安全设计及设备制造，这将为搞好LNG站的安全技术

管理打下良好的基础。

1）LNG站日勺机构与人员配置

♦应有专门日勺机构负责LNG站的安全技术基础；同步应配置专业技

术管理人员；要划清各生产岗位，并配齐岗位操作人员。不管是管

理人员，还是岗位操作人员均应经专业技术培训，经考核合格后方

可上岗。

2）技术管理

（1）建立健全LNG站的技术档案•包括前期的科研文献、初步设

计文献、施工图、整套施工资料、有关部门日勺审批手续及文献等。

（2）制定各岗位的操作规程•包括LNG和车操作规程、LNG储罐

增压操作规程、LNG储罐倒罐操作规程、LNG空浴（水浴）气化

（器）操作规程、BOG储罐操作规程、消防水泵操作规程、中心

调度控制程序切换操作规程、LNG进（出）站称重计量操作规程、

天然气加臭操作规程等。

3）生产安全管理

（1）做好岗位人员H勺安全技术培训•包括LNG站工艺流程、设备

出J构造及工作原理、岗位操作规程、设备H勺平常维护及保养知识消

防器材日勺使用与保养等，都应进行培训，做到应知应会。

（2）建立各岗位日勺安全生产责任制度，设备巡回检查制度这也是

规范安全行为的前提。如对长期静放日勺LNG应定期倒罐并形成制

度，以防“翻滚”现象H勺发生。

（3）建立健全符合工艺规定的各类原始记录：包括卸车记录、LNG

储罐储存记录、中心控制系统运行记录、巡检记录等，并切实执行。

（4）建立事故应急抢险救援预案•预案应对抢先救援的组织、分工、

报警、多种事故（如LNG少许泄漏、大量泄漏、直至着火等）日勺

处置措施等，应详细明确。并定期进这行演习，形成制度。（5）加

强消防设施的管理•重点对消防水池（罐）、消防泵、LNG储罐喷淋

设施、干粉灭火设施、可燃气体报警设施要定期检修（测），保证

其完好有效。（6）加强平常的安全检查与考核•通过检查与考核，

规范操作行为，杜绝违章，克服麻痹思想。如LNG的卸车就值得

规范，从槽车进站、计量称重、槽车就位、槽车增压、软管连接、

静电接地线连接、LNG管线置换、卸车卸车完毕后余气的回收、

槽车离位以及卸车过程中的巡检、卸车台（位）与进液储罐H勺衔接

等等，都应有一套完整的规程规定。

4、设备管理

由于LNG站的生产设备（储罐、气化设备等）均为国产，加之规

范的缺乏，应加强对站内生产设施的管理。

1）建立健全生产设备的台账、卡片、专人管理，做到帐、卡、物

相符・LNG储罐等压力容器应获得《压力容器使用证》；设备的使用

阐明书、合格证、质量证明书、工艺构造图、维修记录等应保留完

好并归档。

2）建立完善H勺设备管理制度、维修保养制度和完好原则•详细H勺生

产设备应有专人负责，定期维护保养。

3）强化设备的平常维护与巡回检查

（l）LNG储罐：外观与否清洁；与否存在腐蚀现象；与否存在结霜、

冒汗状况；安全附件与否完好；基础与否牢固等。

（2）LNG气化器：外观与否清洁；（气化）结霜与否无均匀；焊口与

否有开裂泄漏现象；各组切换（自动）与否正常；安全附件与否正

常完好。

（3）LNG工艺管线：（装）卸车管线、LNG储罐出液管线保温层与

否完好；（装）卸车及出液气化过程中工艺管线伸缩状况与否正常,

与否有焊口泄漏现象；工艺管线上的阀门（尤其是低温阀门）与否

有泄漏现象；法兰连接下与否存在泄漏现象；安全附件与否完好。

（4）对设备平常检查过程中查出的问题都不能掉以轻心，应组织力量

及时排除。

4）抓好设备的定期检查

⑴LNG储罐：

储罐口勺整体外观状况（周期：一年）；真空粉末绝热储罐夹层真空

度W、J测定（周期：一年）；储罐的日蒸发率的测定（可通过BOGW、J

排出量来测定)(周期可长可短，但发现日蒸发率忽然增大或减小

时应找出原因，立即处理)；储罐基础牢固、变损状况(周期：三

个月)；必要时可对储罐焊缝进行复检。同步，应检查储罐日勺原始

运行记录。

(2)LNG气化器：

外观整体状况；翅片有无变形，焊口有无开裂；设备基础与否牢固;

必要时可对焊口进行无损检测。检查周期：一年。

(3)LNG工艺管线：

根据平常原始巡检记录，检查工艺管线的整体运行状况，必要时可

检查焊口；也可剥离保冷层检查保冷状况；对不锈钢裸管进行渗碳

状况检查。(检查周期：一年)

(4)安全附件：

对多种设备、工艺管线上的安全阀、压力表、温度计、液位表、压

力变送器、差压变送器、温度变送器及连锁装置等进行检查。检查

周期：一年。值得阐明的是，上述安全附件的检查应有对应检查资

质W、J单位进行。・(5)其他：防雷、防静电设施的检查一年两次c其

温储罐、增压系统、气化系统及调压、计量和加臭系统。

LNG气化站工艺流程图

二、预冷日勺必要性・LNG气化站内低温管道和低温储罐在正式进入

低温液体前，要首先进行充足日勺冷却，即预冷过程。LNG储罐及

管路一般采用奥氏体不锈钢材料。奥氏体不锈钢具有优秀的低温性

能，但线膨胀系数较大。在LNG温度条件下，不锈钢收缩率约为

千分之三，对于304L材质管路，在工作温度为-162C时，100m管

路大概收缩300mmo因此在设计时要采用措施防止出现冷收缩引

起破坏。

LNG管路的收缩和赔偿是一种需要细心考虑的重要问题。两个固

定点之间，由于冷收缩产生日勺应力，也许远远超过材料的屈服点。

尤其是对于LNG储罐内的管道规定愈加严格，一旦出现问题，将

会产生严重后果。因此在管路设计时、必须考虑有效口勺措施来赔偿。

在LNG设备和管路上，为了赔偿冷收缩，一般采用弯管和膨胀节。

•虽然在设计时考虑了冷收缩时赔偿，不过在温度变化速率较大时,

还存在温度变化过快、热应力过大而使材料或连接部位产生损坏时

问题。这就规定在低温管道和设备进入低温液体前，首先进行预冷

操作，保证投运安全。

三、预冷目的

检查和测试低温设备和管道日勺低温性能，包括：

⑴检查低温材料质量与否合格

⑵检查焊接质量

⑶检查管道冷缩量和管托支撑变化

(4)检查低温阀门W、J密封性

⑸使储罐到达工作状态，测试储罐真空性能

四、预冷前的管道吹扫

1、预冷前管道吹扫日勺重要性

预冷前日勺管道吹扫一定要洁净。假如吹扫不洁净，将会导致阀门冻

结。由于低温管道的阀门大多为焊接，法兰很少，不利于管道吹扫。

因此吹扫一定要采用措施，严格控制。

2、吹扫合格原则

气流以20m/s速度吹向管道口附近放置日勺附有半湿白色毛巾日勺垫

板，毛巾上无灰尘和杂质为合格。

3、管道吹扫原则

⑴施工中实行分段吹扫，分段以焊接阀门为界，注意管道施工后要

及时密封，防止杂物和雨水进入。

⑵为防止碳钢管道内的铁锈、焊渣进入低温管道，碳钢管道不能向

低温管道吹扫。

⑶不能向储罐内吹扫，由罐内向外吹扫。

⑷不能吹扫任何仪表设备。

(5)由于要吹扫，在安装时应当使用临时垫片，在气密前更换正式垫

片。

(6)在吹扫时要敲击管道表面和焊接部位。

⑺根据各站工艺流程制定详细吹扫方案。

五、预冷所需物资

⑴液氮

⑵便携式测温仪和便携式可燃气体报警仪

⑶铜制紧固工具及与液氮槽车卸车口连接的快装接头

(4)预冷人员所需工作服、工作鞋、防冻手套

⑸预冷需要的手表和登记表格，15分钟任录一次

六、预冷前准备工作

⑴检查阀门，确认所有阀门处在关闭状态。

⑵确认放空系统所有盲板拆除，放空系统畅通。

⑶打开所有安全阀根部阀，打开两个降压调整阀的前后阀。打开储

罐气相放空根部阀。

(4)自动保护系统测试完好，所有投用。氮气系统投用，紧急切断阀

所有打开。

(5)压力表根部阀所有打开。储罐液位计根部阀、气液平衡阀打开。

(6)用干燥氮气置换管道内口勺空气，防止预冷时阀门处有凝结水而冻

住阀门。

七、预冷原则

预冷时储罐和管道温度要逐渐减少，防止急冷，防止温度骤降对设

备和管件导致损伤。根据有关的操作经验，冷却速率在50℃/h比

较