LNG儲配站設(shè)計(jì)與運(yùn)行探究

劉尚

長春元盛能源實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司 吉林 長春 130000

液化天然氣（LNG）儲配站作為液化天然氣的重要組成部分，對于保障LNG的儲存、輸送和供應(yīng)具有關(guān)鍵作用。在新能源和環(huán)保理念的推動(dòng)下，優(yōu)化與改進(jìn)LNG儲配站的設(shè)計(jì)與運(yùn)行，成為了可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要課題。本文旨在探究LNG儲配站設(shè)計(jì)與運(yùn)行方面的關(guān)鍵問題，包括節(jié)能減排、運(yùn)行效率提升以及安全性能改進(jìn)。通過分析和論述相關(guān)技術(shù)和策略的應(yīng)用，為提高LNG儲配站的綜合性能和可持續(xù)運(yùn)營提供有效的解決方案。

1 LNG 儲配站的基本構(gòu)成和功能

1.1 LNG 接收設(shè)備

包括LNG接收裝置和卸船裝置。LNG接收裝置用于將液化天然氣從LNG船或LNG儲罐運(yùn)輸車輛中卸載，并將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣。卸船裝置用于連接LNG船舶并進(jìn)行卸載操作。

1.2 LNG 儲罐

用于儲存液化天然氣。LNG是在極低溫下儲存的，通常以絕熱構(gòu)造的雙壁儲罐形式存在，以確保其保溫性能。儲罐通常采用高密度材料制成，如鋼材或混凝土結(jié)構(gòu)。

1.3 液化天然氣再氣化裝置

將儲存在LNG儲罐中的液化天然氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣。這個(gè)過程涉及使用空溫式與水浴式氣化撬裝設(shè)備，使LNG蒸發(fā)并轉(zhuǎn)化為可供輸送和分配的天然氣。

1.4 氣化天然氣輸送系統(tǒng)

將氣態(tài)天然氣從調(diào)壓計(jì)量裝置輸送到燃料需要的地方，通常通過管道系統(tǒng)進(jìn)行輸送。輸送系統(tǒng)可能包括壓縮機(jī)、閥門、管道和相關(guān)的流量測量和控制設(shè)備等。

1.5 安全控制系統(tǒng)

保障設(shè)施運(yùn)行安全的系統(tǒng)，包括安全閥、爆破片、超溫超壓系統(tǒng)、火災(zāi)檢測和滅火系統(tǒng)、氣體泄漏監(jiān)測系統(tǒng)、緊急停機(jī)裝置等。這些系統(tǒng)能夠監(jiān)測并控制LNG儲配站的各種潛在危險(xiǎn)情況，以確保人員和環(huán)境的安全。

2 LNG 儲配站設(shè)計(jì)

2.1 儲罐設(shè)計(jì)與選擇

LNG儲配站的設(shè)計(jì)中，儲罐的設(shè)計(jì)與選擇是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。儲罐作為LNG儲存的主體設(shè)備，其設(shè)計(jì)和選擇直接影響著儲配站的安全性、效率和可靠性。在儲罐設(shè)計(jì)方面，需要考慮以下幾個(gè)因素。首先是容量和尺寸，根據(jù)站點(diǎn)的需求和預(yù)計(jì)的LNG存儲量，確定儲罐的容量大小。同時(shí)要確保儲罐的尺寸適合站點(diǎn)的空間布局的安全性和實(shí)際操作需求。其次是結(jié)構(gòu)和材料，儲罐應(yīng)具備足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐腐蝕性能，以應(yīng)對LNG的低溫和高壓環(huán)境材料韌性的安全程度。設(shè)計(jì)中還需要考慮滲漏防護(hù)系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等安全設(shè)施，以確保儲罐在任何情況下都能保持安全運(yùn)行。此外，還要注意設(shè)計(jì)反映現(xiàn)場環(huán)境和氣候條件的因素，以確保儲罐在各種環(huán)境條件下均能正常工作[1]。在儲罐選擇方面，需要綜合考慮多個(gè)因素來確定合適的儲罐類型。一般有垂直儲罐和水平儲罐兩種選擇。垂直儲罐具有較小的占地空間和較高的安全性，適用于空間有限的站點(diǎn)；而水平儲罐具有更好的熱力學(xué)性能和靈活性，適用于需要頻繁進(jìn)出LNG的站點(diǎn)。選擇儲罐時(shí)還要考慮運(yùn)輸和安裝的便利性，以及成本和運(yùn)營效率等因素。此外，還需要根據(jù)不同站點(diǎn)的具體情況，考慮儲罐的可擴(kuò)展性和未來的運(yùn)營需求。

2.2 接收設(shè)施設(shè)計(jì)

在接收設(shè)施的設(shè)計(jì)方面，需要考慮以下多個(gè)因素。首先是接收站點(diǎn)的選址和布局。接收站點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選址在交通便利、地勢平緩、地基穩(wěn)固的區(qū)域，并且認(rèn)真考慮站點(diǎn)的空間布局和容量規(guī)劃等因素。其次是接收設(shè)施的類型和設(shè)計(jì)。接收站點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)能夠滿足LNG運(yùn)輸車輛安全、快速、高效地完成卸貨，同時(shí)增加操作自動(dòng)化程度，降低操作成本。設(shè)計(jì)包括接收站點(diǎn)加熱、卸液設(shè)備等，以達(dá)到安全快捷地卸液目的。此外，接收站點(diǎn)的設(shè)計(jì)也應(yīng)注意配套的環(huán)保設(shè)施和噪聲隔離措施，保證站點(diǎn)周圍環(huán)境的舒適性和環(huán)保性。在接收設(shè)施的具體設(shè)計(jì)中，需要考慮多種技術(shù)和工藝方面的因素。首先是LNG卸液速度和設(shè)備效率。卸車時(shí)間越短，卸車效率越高，站點(diǎn)的運(yùn)營效率也能得到提高。因此，需要選擇卸液速度快的卸液泵和適當(dāng)設(shè)備的加熱系統(tǒng)，以確保讓LNG迅速從運(yùn)輸車輛中卸下。其次是卸液溫度的控制。LNG需要在一定的溫度范圍內(nèi)卸下，以保持LNG為液態(tài)狀態(tài)，并減少蒸發(fā)量和損失。因此，需要有合適的加熱系統(tǒng)和降溫系統(tǒng)對溫度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。同時(shí)也需要考慮到卸液過程中產(chǎn)生的LNG氣態(tài)蒸發(fā)物的排放問題，要在設(shè)備設(shè)計(jì)中充分考慮到環(huán)境保護(hù)問題。

2.3 儲存與輸送設(shè)施設(shè)計(jì)

儲存設(shè)施設(shè)計(jì)方面，主要包括LNG儲罐和儲罐之間的連接管道系統(tǒng)等。儲罐設(shè)計(jì)要考慮到LNG的特性，確保儲罐的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐腐蝕性和保溫性能。鋼結(jié)構(gòu)儲罐是液化天然氣（LNG）儲配站中常見且常用的儲存設(shè)施，鋼儲罐的優(yōu)點(diǎn)在于其高強(qiáng)度和抗壓性能。鋼材具有較高的強(qiáng)度和剛性，并且具有一定的靈活性。然而，鋼儲罐也存在一些不足之處。首先，鋼材在低溫環(huán)境下容易受到脆化影響，需要采取一些措施來保證其低溫性能，如增加絕熱層以防止液體天然氣過快升溫。其次，鋼材容易受到腐蝕和氧化的影響，需要進(jìn)行定期維護(hù)和修復(fù)，以保持其完好的狀態(tài)。此外，鋼材的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放量較高，可能對環(huán)境造成一定影響。相比之下，混凝土儲罐具有較好的耐久性和抗腐蝕性?；炷敛牧峡梢蚤L期承受高壓力和低溫環(huán)境下的冷卻，不易受到脆化和腐蝕的影響。然而，混凝土儲罐也存在一些缺點(diǎn)。首先，混凝土材料的初始投資成本較高，需要進(jìn)行復(fù)雜的施工過程，增加了項(xiàng)目的成本和時(shí)間。其次，混凝土儲罐的設(shè)計(jì)靈活性相對較低，難以根據(jù)特定項(xiàng)目的要求進(jìn)行調(diào)整。此外，混凝土儲罐的重量較大，需要更多的支撐結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)建設(shè)。輸送設(shè)施設(shè)計(jì)方面，主要包括潛液泵、管道、閥門和儀表等設(shè)備的選擇和布置。潛液泵需要具備高效且穩(wěn)定的卸液能力，以快速將LNG從儲罐中抽出，并輸送到目標(biāo)位置。管道系統(tǒng)需要考慮到輸送壓力、流量和距離等因素，選擇合適的管道材料和規(guī)格，確保輸送過程中的安全性和效率。閥門和儀表的選擇和布置則是保障輸送系統(tǒng)正常運(yùn)行和安全控制的重要環(huán)節(jié)。此外，儲存與輸送設(shè)施的設(shè)計(jì)也需要充分考慮環(huán)境保護(hù)與能源節(jié)約[2]。通過選擇高效的保溫材料和控制系統(tǒng)，減少能源的損耗以及環(huán)境污染的排放，同時(shí)采取適當(dāng)?shù)脑胍舾綦x與防護(hù)措施，確保儲存與輸送過程對周圍環(huán)境的影響最小化。

2.4 安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在儲配站的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮多個(gè)方面的因素。首先是火災(zāi)和爆炸防護(hù)。LNG是一種易燃易爆的氣體，因此需要在整個(gè)站點(diǎn)設(shè)置適當(dāng)?shù)幕馂?zāi)和爆炸防護(hù)設(shè)施。這包括防火堤、防爆設(shè)備、噴霧系統(tǒng)、泄漏探測器、超壓放散系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)等。這些設(shè)施可以提供及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和泄漏的能力，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行控制和撲滅。其次是應(yīng)急處理和逃生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，需要預(yù)先考慮到各種緊急情況的可能性，并設(shè)置適當(dāng)?shù)膽?yīng)急響應(yīng)和逃生措施。這包括緊急停車裝置、安全疏散通道、應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)、緊急噴淋系統(tǒng)等設(shè)施。這些設(shè)備可以提供緊急情況下的即時(shí)響應(yīng)和逃生支持，確保人員的生命安全。同時(shí)，安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)還需要考慮到環(huán)境監(jiān)測和氣體泄漏控制。通過安裝氣體泄漏監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備以及氣體泄漏控制裝置，可以及時(shí)監(jiān)測和檢測可燃?xì)怏w的泄漏，并采取措施防止泄漏蔓延和擴(kuò)大。此外，應(yīng)急預(yù)案的編制、安全培訓(xùn)和操作規(guī)程也是儲配站安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。通過對員工進(jìn)行適時(shí)的安全培訓(xùn)，確保具備正確的操作技能和安全意識。促使員工遵守操作規(guī)程并始終重視安全問題。

3 LNG 儲配站運(yùn)行管理

3.1 設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)

設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)首先需要建立一個(gè)完善的設(shè)備管理體系。這包括設(shè)備的合理布局和選擇、設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控和控制、以及設(shè)備維護(hù)的計(jì)劃和執(zhí)行等方面。通過合理規(guī)劃和布局設(shè)備，可以提高站點(diǎn)的運(yùn)行效率和安全性。同時(shí)，建立設(shè)備的監(jiān)控和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和異常情況。此外，制定合理的維護(hù)計(jì)劃，并按照計(jì)劃執(zhí)行設(shè)備的維護(hù)工作，包括定期檢查、潤滑維護(hù)、設(shè)備清潔和更換磨損部件等，以確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。運(yùn)行與維護(hù)中的關(guān)鍵是定期檢查和維護(hù)。定期檢查設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，包括溫度、壓力、流量等的監(jiān)測與記錄，確保設(shè)備運(yùn)行在安全范圍內(nèi)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的故障隱患[3]。同時(shí)，對設(shè)備進(jìn)行潤滑、清潔和調(diào)試等日常維護(hù)工作，保持設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)，延長設(shè)備的使用壽命。

3.2 節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

首先，LNG儲配站可以通過應(yīng)用節(jié)能技術(shù)來減少能源消耗。這包括改進(jìn)LNG儲存和輸送裝置、優(yōu)化運(yùn)輸車輛、選用高效熱交換器等措施。例如，采用低噪音且能耗低的泵、選用高效的隔熱材料、采用高效的熱交換器等措施，可以在LNG儲存和輸送過程中減少能源消耗，提高設(shè)備的能效，降低碳排放。其次，在LNG儲配站中，可以采用資源回收技術(shù)，如BOG回收、再生能源利用等方式，減少LNG儲配站的環(huán)境負(fù)荷。例如，冷能利用，冷能利用是指在LNG儲配站運(yùn)行過程中，將產(chǎn)生的冷能充分利用起來，避免浪費(fèi)。LNG儲配站運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的冷能，包括天然氣液化過程中的低溫液化過程中產(chǎn)生的冷卻劑、氣體膨脹過程中產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)等。這些冷能如果得到有效利用，可以為其他工藝提供冷卻或制冷需求，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和節(jié)能減排的目標(biāo)。通過回收LNG儲配站產(chǎn)生的冷卻劑和氣體膨脹過程中產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)，將其用于其他工藝的冷卻或制冷需求。比如，可以將冷卻劑用于空調(diào)制冷系統(tǒng)，或者利用冷卻效應(yīng)為其他工藝提供制冷需求。

3.3 運(yùn)行效率提升方法

首先，采用先進(jìn)的自動(dòng)化管理系統(tǒng)可以提升LNG儲配站的運(yùn)行效率。對于LNG儲配站的儲存、輸送、供應(yīng)等環(huán)節(jié)，可以應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化管控系統(tǒng)，通過中央控制臺同步地對各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度。這樣可以減少人工操作和人為失誤，提高作業(yè)精度和反應(yīng)速度，從而提升LNG儲配站的整體運(yùn)行效率。其次，優(yōu)化運(yùn)輸車輛和運(yùn)輸路線，可以提升LNG儲配站的運(yùn)行效率。運(yùn)輸車輛的優(yōu)化在于降低運(yùn)輸車輛的能耗、提高LNG供應(yīng)的安全性等方面，例如采用空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了車身空氣動(dòng)力學(xué)性能可以帶來降低油耗和提升安全性；路線的優(yōu)化可以提高運(yùn)輸?shù)男?、降低成本、減少交通事故發(fā)生等影響。例如，采用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)幫助駕駛員尋找合適的道路，縮短行駛路線，降低貨運(yùn)時(shí)間和成本[4]。第三，實(shí)施預(yù)防性維護(hù)可以提升LNG儲配站的運(yùn)行效率。在儲配站的運(yùn)行過程中，對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，定期更換設(shè)備中的易損部件，檢查設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)，可以預(yù)防設(shè)備故障和停機(jī)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

3.4 安全性能改進(jìn)策略

首先，建立健全的安全管理體系是LNG儲配站安全性能改進(jìn)的基礎(chǔ)。這包括應(yīng)急預(yù)案的編制、建立安全管理制度、完善安全責(zé)任制、設(shè)立安全管理崗位，加強(qiáng)對職工的安全教育和培訓(xùn)等。通過制定具體的安全管理制度和流程，全面落實(shí)安全責(zé)任，加強(qiáng)職工的安全教育和培訓(xùn)，可以提高員工的安全意識和技能，從而減少人為因素引發(fā)的事故和事故風(fēng)險(xiǎn)。其次，加強(qiáng)LNG儲配站的設(shè)備安全性能。這包括設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)、安全設(shè)施的安裝和完善、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用等。在設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)確保設(shè)備符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。此外，加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估和應(yīng)急管理。在LNG儲配站的運(yùn)營過程中，應(yīng)進(jìn)行全面的安全風(fēng)險(xiǎn)評估，識別存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。應(yīng)急管理方面，包括制定應(yīng)急預(yù)案、組織定期演練和應(yīng)急演習(xí)、建立應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制等。這樣可以在事故發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)、有效地應(yīng)對，減少事故對環(huán)境和人員的傷害。

4 結(jié)束語

LNG儲配站的設(shè)計(jì)與運(yùn)行是一個(gè)綜合性、復(fù)雜性的任務(wù)，需要充分考慮節(jié)能減排、運(yùn)行效率提升和安全性能改進(jìn)等方面的要求。因此，從不同角度對這些問題進(jìn)行了綜合論述，并提出了對應(yīng)的技術(shù)和策略。需要注意的是，LNG儲配站的設(shè)計(jì)與運(yùn)行應(yīng)當(dāng)具備靈活性，能適應(yīng)未來能源市場的變化和發(fā)展趨勢。在未來的研究和實(shí)踐中，需要進(jìn)一步探索創(chuàng)新技術(shù)和管理方法，以實(shí)現(xiàn)LNG儲配站的可持續(xù)發(fā)展和安全生產(chǎn)。