液化天然氣（LNG）儲罐預(yù)冷中的革新

（肇慶新奧燃?xì)庥邢薰?，廣東 肇慶 526040）

液化天然氣（LNG）儲罐預(yù)冷中的革新

李榮典

（肇慶新奧燃?xì)庥邢薰荆瑥V東 肇慶 526040）

本文從我國燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前天然氣的供需矛盾引申出液化天然氣（LNG）儲配站的建設(shè)、預(yù)冷和投產(chǎn)，深入論述了LNG儲罐預(yù)冷的常規(guī)做法，指出了其中的不足，并針對常規(guī)做法中的不足進(jìn)行了革新,對LNG儲罐的預(yù)冷有很大的參考作用。

LNG 儲罐預(yù)冷革新

一、概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)發(fā)展也上升到了一個新的水平，政府對環(huán)境的整治力度越來越大，人們對能源要求也越來越高，天然氣作為優(yōu)質(zhì)的清潔能源越來越備受青睞，天然氣也因此逐步步入人們的生活。伴著西氣東輸一線、二線和中亞油氣管道、中緬油氣管道的建成與投產(chǎn)，天然氣的供應(yīng)量得到大幅度的增加，天然氣的應(yīng)用在能源結(jié)構(gòu)中的比例也明顯提高，可以說中國已經(jīng)逐漸走向天然氣時代。

圖1

天然氣管道，尤其是長距離管道具有輸送工程規(guī)模大、成本高，建設(shè)周期長等特點，這就很難對城市的天氣需求給予滿足，全部城鎮(zhèn)短時期內(nèi)都普及使用管輸天然氣并不現(xiàn)實，就出現(xiàn)了天然氣供需的矛盾。液化天然氣（LNG）能夠很好的將資源地域分布與市場需求之間的矛盾解決，為了使能源短缺的問題得到解決，我國引進(jìn)了液化天然氣，各類液化天然氣儲存氣化站、儲配站、簡易撬裝供應(yīng)站便應(yīng)運(yùn)而生，并等到了快速的發(fā)展。這些場站建設(shè)、投產(chǎn)與運(yùn)營管理中的技術(shù)和安全問題也一直為人們所重視，特別是LNG儲罐的預(yù)冷和投產(chǎn)一直被列為天然氣場站管理中的重中之重。

圖2

二、LNG儲配站組成及預(yù)冷流程

目前，我國大多數(shù)LNG儲配站主要包括卸車臺、增壓系統(tǒng)、LNG儲罐、氣化系統(tǒng)及調(diào)壓、計量、加臭系統(tǒng)以及低溫管道。儲配站的LNG是由低溫槽車運(yùn)過來的，槽車儲罐的增壓采用的是增壓器，然后通過壓力差距的作用，將LNG通過卸車臺的管道輸送到氣站的儲罐中；同樣是采用增壓器，來使LNG儲罐的壓力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，然后通過出液管道將LNG輸送給氣化系統(tǒng)進(jìn)行升溫氣化，接著由出站調(diào)壓器進(jìn)行降壓，壓力降到要求值后，通過計量和加臭系統(tǒng)輸送至燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)。

LNG儲配站預(yù)冷的介質(zhì)一般為液氮，這是由于液氮為惰性、無色、無嗅、無腐蝕性、不可燃燒，不支持燃燒，溫度極低，是構(gòu)成大氣的大部分（體積比78.03%，重量比75.5%），來源廣，因此液氮成為LNG儲配站的預(yù)冷的理想介質(zhì)。

預(yù)冷大體指導(dǎo)思想，設(shè)備及管道的初級預(yù)冷先使用氣相氮?dú)?，然后用液相氮再進(jìn)行深度預(yù)冷。具體流程為：液氮槽車→卸車增壓器→氣相管道→進(jìn)液管道→儲罐→出液管道→汽化器→BOG汽化器→EAG汽化器→儲罐增壓器。見圖1。

三、常見的預(yù)冷步驟

步驟一：低溫氣閥氮?dú)鈱ο到y(tǒng)的預(yù)冷

首先把氮?dú)獠圮嚉庀喙芘cLNG氣相管連接起來，然后將閥門打開讓低溫氮?dú)膺M(jìn)入氣相管道，打開閥門的動作一定要慢；通過BOG汽化器、調(diào)壓、計量設(shè)備后在放散塔放空。待BOG汽化器以及管道系統(tǒng)恢復(fù)正常后，在進(jìn)液管上連接低溫氣相氮?dú)?，讓氣相氮?dú)饴M(jìn)入液相管和儲罐，當(dāng)儲罐的壓力達(dá)到設(shè)定值（一般為0.2MPa）時，將下進(jìn)液管閥門關(guān)閉15分鐘保冷，然后將溢流管閥門打開，對排出氣體的露點進(jìn)行檢測，如不合格，重復(fù)以上程序，以露點低于-40℃為標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，通過儲罐出液閥門將低溫氣相氮?dú)饩徛肫?、調(diào)壓、計量設(shè)備后放空。汽化器預(yù)冷正常后再對EAG汽化器、儲罐增壓器、卸車增壓器、剩余管道進(jìn)行預(yù)冷。

檢查該完畢后，要關(guān)閉所有的閥門，才能進(jìn)行下一步驟。

步驟二：液氮的預(yù)冷

系統(tǒng)溫度經(jīng)過氣相氮?dú)獾念A(yù)冷大約在-40℃左右，但要滿足運(yùn)行狀態(tài)，溫度必須還必須降至-160℃，這就需要液態(tài)氮?dú)忸A(yù)冷。

把槽車液相管與進(jìn)液管連接起來，打開儲罐上的進(jìn)液閥門，讓低溫氮?dú)饩徛倪M(jìn)入儲罐內(nèi)。液相氮?dú)膺M(jìn)入儲罐后會立刻氣化，然后把儲罐氣相管出口管道上的閥門打開，讓已經(jīng)氣化了的氮?dú)饨?jīng)過BOG管道以及放散塔放散。此時要對儲罐溢流口處的氣體溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)溫度下降到-100℃以下時，儲罐上進(jìn)液閥就可以關(guān)閉。在這之后由于儲罐和液氮間在不斷的進(jìn)行換熱，因此還會有大量的氣體被排出，這個時候就可以利用這些排放的氣體進(jìn)一步冷卻管道。然后將下進(jìn)液閥打開，當(dāng)液位計的液位指數(shù)達(dá)到約5m3時關(guān)閉，進(jìn)行儲罐的冷卻，一般為30分鐘后，如果在氮?dú)鈿饣繕O少的情況下儲罐壓力還處于穩(wěn)定狀態(tài)，就能夠確定預(yù)冷基本完成。此時就可以進(jìn)行汽化器的預(yù)冷，將汽化器后閥門、調(diào)壓、計量設(shè)備入口的閥門、放空閥門打開。然后打開儲罐出液閥門讓液氮緩慢地進(jìn)入汽化器。嚴(yán)密觀察汽化器是否有泄漏等情況，汽化器預(yù)冷完成后，還要對其他設(shè)備以及管道進(jìn)行預(yù)冷。

四、常見預(yù)冷步驟中的不足和革新

我們注意到常用預(yù)冷步驟二中，LNG儲罐進(jìn)液時，是“緩慢打開儲罐上進(jìn)液閥門，使槽車內(nèi)的低溫氮?dú)膺M(jìn)入儲罐內(nèi)”，由于氮?dú)獾拿芏缺瓤諝獾拿芏却螅獨(dú)庾匀粡膬奚喜客虏砍?，而本來位于儲罐下部的空氣由于受密度小和氮?dú)獾臄D壓會慢慢往儲罐上部飄，兩者相互融合、相互稀釋，再從儲罐上部的氣相管道放掉，速度非常緩慢，也十分浪費(fèi)氮?dú)狻?/p>

針對這一情況，我們?nèi)绻玫獨(dú)夂涂諝饷芏鹊牟煌陬A(yù)冷步驟二中，LNG儲罐進(jìn)液時，是“緩慢打開儲罐下進(jìn)液閥門，使槽車內(nèi)的低溫氮?dú)膺M(jìn)入儲罐內(nèi)”，這樣密度較大的氮?dú)庀鄬τ诳諝庖恢碧幱趦薜南虏?，密度較小的空氣會自然而然的被氮?dú)庖粚右粚拥耐鶅奚喜繑D壓和轉(zhuǎn)移，它們之間只有界面的接觸，如果打開儲罐上部的氣相管道，空氣會順理成章的被置換出儲罐，這樣一來，整個預(yù)冷中的這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)就不僅大大提高了速度，也大大的節(jié)省了氮?dú)猓档土顺杀?，提高了安全系?shù)。見圖2。

結(jié)語

總的來說，LNG儲罐的預(yù)冷是整個液化天然氣（LNG）儲配站預(yù)冷投產(chǎn)中的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該項技術(shù)也在不斷探索中漸趨成熟，結(jié)合實際情況正確采用預(yù)冷方法不僅能提高速度，而且能有效降低預(yù)冷的成本，也能保證預(yù)冷的安全。

[1]GB 50494-2009，城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范[S]．住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所，中國市政工程華北設(shè)計研究院，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009（08）．

[2]GB 50028-2006，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008（07）．

[3]GB 50351-2005，儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范[S]．中華人民共和國建設(shè)部，北京：人民出版社，2005（06）．

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