【正文】 液化單元常采用級聯(lián)式液化流程和混合制冷劑液化流程。20 世紀60 年代最早建設(shè)的天然氣液化裝置, 采用當時技術(shù)成熟的級聯(lián)式液化流程。到70年代又轉(zhuǎn)而采用流程大為簡化的混合制冷劑液化流程(MRC)。80 年代后, 新建與擴建的基本負荷型天然氣液化裝置則幾乎無一例外地采用APCI 公司的丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程(C3/MRC) 。調(diào)峰型天然氣液化裝置是小流量的天然氣液化裝置, 并非常年連續(xù)運行。因此, 調(diào)峰型液化流程要求具有高效、靈活、簡便、低成本的特點。一般, 對于管道氣壓力較高的情況, 為充分利用其壓力能, 可考慮使用膨脹機液化流程。選擇調(diào)峰型LNG液化流程, 必須根據(jù)具體的設(shè)計要求和外圍條件對上述因素進行綜合考慮, 即對不同液化流程的投資成本、比功耗、運行要求以及靈活性進行全面對比, 才能最終決定采用何種液化流程。天然氣液化工廠的工藝流程不同，出廠LNG的溫度和壓力也有所不同，如新疆廣匯液化工廠出廠LNG溫度約為－162℃，壓力為常壓；中原綠能高科液化工廠出廠LNG溫度約為－145℃。 LNG組分新疆廣匯和中原綠能LNG工廠生產(chǎn)LNG的組分如下：組分分子式體積含量mol%新疆廣匯中原油田甲烷CH4乙烷C2H6丙烷C3H8異丁烷C4H10正丁烷C4H10異戊烷C5H12正戊烷C5H12已烷C6H14庚烷C7H16辛烷C8H18氮N2 LNG物性數(shù)據(jù)新疆廣匯LNG的物性如下：分子量： 氣化溫度： －℃（）臨界溫度： －℃液相密度： 440kg/Nm3氣相密度： kg/Nm3（℃）燃點： 650℃熱值： 8700kcal/Nm3氣化潛熱： （121Kcal/Kg）運動粘度： 10－6m2/s燃燒勢： 華白數(shù)： 爆炸極根 上限 ％ 下限 ％ LNG特點1. 天然氣液化后，體積縮小600多倍，可以在公路、鐵路、船舶上實現(xiàn)經(jīng)濟運輸。2. 儲存效率高、占地少、投資省。3. 建設(shè)模式機動靈活，可由小到大，由點到面，逐步投入和發(fā)展。4. LNG可作為優(yōu)質(zhì)清潔的車用燃料，有效減少汽車尾氣排放對大氣的污染，應(yīng)用前景廣闊。5. LNG的氣化過程，釋放出大量的冷量，有很高的綜合利用價值。6. LNG生產(chǎn)使用較液化石油氣更為安全可靠。其燃點為650℃，比汽油高230℃，爆炸極限為5％－15％，比空氣輕得多，稍有泄漏立即飄逸飛散，不致引起爆炸。7. 當LNG氣化與空氣的混合物濃度達到爆炸極限范圍內(nèi)時，遇到明火、火星即可發(fā)生爆炸，一旦爆炸將會釀成較大事故。8. LNG火災(zāi)滅火后在未切斷可燃氣體的氣源或易燃可燃液體液源的情況下，遇到火源或高溫將發(fā)生復(fù)燃、復(fù)爆。故LNG一旦燃燒，只有在完全切斷氣源或有非?？尚小⒖煽康陌踩胧┑那闆r下，方可滅火，否則只能在安全保護下讓其安全燃燒掉。否則，將引起復(fù)燃，復(fù)爆，造成更大的損失。9. LNG在液化過程中已經(jīng)脫除了H2O、重?zé)N類、H2S等雜質(zhì)，是一種十分清潔的能源，其燃燒尾氣不會對大氣造成污染。另外，與其他能源形式相比，使用天然氣的經(jīng)濟性也強。能源種類價格單位熱值同等熱值比較（元/10000kcal）工業(yè)用煤400元/噸5500kcal/kg柴油4600元/噸10302kcal/kg瓶裝液化氣70元/15kg11650kcal/kg工業(yè)用電元/千瓦時860kcal/千瓦時民用電元/千瓦時860kcal/千瓦時天然氣到戶價元/m38900kcal/m3第二章 LNG氣化站工藝介紹 氣化站工藝流程廣匯LNG采用罐式集裝箱貯存，通過公路運至貯存氣化站，在卸氣臺通過集裝箱自帶的增壓器對集裝箱貯槽增壓，利用壓差將LNG送至貯存氣化站低溫LNG貯槽。非工作條件下，貯槽內(nèi)LNG貯存的溫度為162℃，壓力為常壓；工作條件下，（以下壓力如未加說明，均為表壓）。增壓后的低溫LNG自流進入主空溫式氣化器，與空氣換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)NG并升高溫度，出口溫度比環(huán)境溫度低－10℃，；當空溫式氣化器出口的天然氣溫度達不到5℃以上時，通過水浴式加熱器升溫。最后經(jīng)加臭、計量后進入輸配管網(wǎng)送入各類用戶。流程可見下圖：序號名稱作用備注1低溫儲罐LNG的儲存一般體積40~150m32儲罐增壓器使儲罐內(nèi)壓力升高，實現(xiàn)LNG流向空浴式氣化器3空浴式氣化器將LNG氣化成氣態(tài)，向管網(wǎng)供應(yīng)4水浴式加熱器空浴式氣化器出口的天然氣溫度達不到要求時，使用該設(shè)備加熱冬季或雨季空浴式氣化器出口的天然氣溫度達不到5℃以上時，還必須使用水浴式加熱器，使其溫度達到15℃。5BOG儲罐儲罐靜置過程中，由于漏熱將有部分LNG氣化，形成BOG。為了防止儲罐內(nèi)壓力過高，將BOG輸送到BOG儲罐。6BOG加熱器使BOG在進入BOG儲罐之前的加熱6EAG加熱器用于蒸發(fā)氣放散前的加熱，避免天然氣放散溫度低，密度高，不易散去7排氣筒用于天然氣的放散8加臭裝置天然氣本身無味，需要在出站前加入臭劑，便于用戶檢漏和安全使用采用槽車自增壓方式。集裝箱貯槽中的LNG在常壓、162℃條件下，利用壓差將LNG通過液相管線送入氣化站低溫貯槽。另外，卸車進行末段集裝箱貯槽內(nèi)的低溫NG氣體，利用BOG氣相管線進行回收。卸車工藝管線包括液相管線、氣相管線、氣液連通管線、安全泄壓管線、氮氣吹掃管線以及若干低溫閥門。 貯存增壓工藝在LNG氣化供應(yīng)工作流程中，需要經(jīng)過從貯槽中增壓流出、氣化、加臭等程序，最后進入供氣管網(wǎng)。而LNG貯槽貯存參數(shù)為常壓、162℃，所以在運行時需要對LNG貯槽進行增壓，~，保證LNG的輸出量。中小型LNG貯存氣化站常用的增壓方式通常有兩種，一種是增壓氣化器結(jié)合自力式增壓調(diào)節(jié)閥方式；一種是增壓氣化器結(jié)合氣動式增壓調(diào)節(jié)閥方式。本工程的設(shè)計選用增壓氣化器結(jié)合氣動式增壓調(diào)節(jié)閥方式。該增壓系統(tǒng)由貯槽增壓器（空溫式氣化器）及若干控制閥門組成。工藝流程圖如下圖。當LNG貯槽壓力低于升壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定開啟壓力時，調(diào)節(jié)閥開啟，LNG進入空溫式氣化器，氣化為NG后通過貯槽頂部的氣相管進入罐內(nèi)，貯槽壓力上升；當LNG貯槽壓力高于設(shè)定壓力時，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，空溫氣化器停止氣化，隨著罐內(nèi)LNG的排出，貯槽壓力下降。通過調(diào)節(jié)閥的開啟和關(guān)閉，從而將LNG貯槽壓力維持在設(shè)定壓力范圍內(nèi)。 氣化加熱工藝采用空溫式和水浴式相結(jié)合的串聯(lián)流程，夏季使用自然能源，冬季用熱水，利用水浴式加熱器進行增熱，可滿足站內(nèi)的生產(chǎn)需要?？諟厥綒饣鞣譃閺娭仆L(fēng)和自然通風(fēng)兩種，本設(shè)計采用自然通風(fēng)空溫式氣化器。自然通風(fēng)式氣化器需要定期除霜、定期切換。在兩組空溫氣化器的入口處均設(shè)有氣動切斷閥，正常工作時兩組空溫氣化器通過氣動切斷閥在控制臺處的定時器進行切換，切換周期為6小時/次。當出口溫度低于0℃時，低溫報警并連鎖切換空溫氣化器。水浴式加熱器根據(jù)熱源不同，可分為熱水加熱式、燃燒加熱式、電加熱式等等。本設(shè)計采用熱水加熱式，利用熱水爐生產(chǎn)的熱水與低溫NG換熱。水浴加熱器1臺。冬季NG出口溫度低于0℃時，低溫報警并手動啟動水浴加熱器。 BOG處理工藝由于吸熱或壓力變化造成LNG的一部分蒸發(fā)為氣體(Boil Off Gas)，本工程中BOG氣體包括：216。 LNG貯槽吸收外界熱量產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體216。 LNG卸車時貯槽由于壓力、氣相容積變化產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體216。 受入貯槽內(nèi)的LNG與原貯槽內(nèi)溫度較高的LNG接觸產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體216。 卸車時受入貯槽內(nèi)氣相容積相對減少產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體216。 受入貯槽內(nèi)壓力較高時進行減壓操作產(chǎn)生的氣體216。 集裝箱式貯槽內(nèi)的殘余氣體 本設(shè)計采取槽車自壓回收方式回收BOG。回收的BOG的處理采用緩沖輸出的方式，排出的BOG氣體為高壓低溫狀態(tài)，且流量不穩(wěn)定。因此需設(shè)置BOG加熱器及緩沖調(diào)壓輸出系統(tǒng)并入用氣管網(wǎng)，冬季可經(jīng)過調(diào)壓后去熱水爐（供應(yīng)水浴加熱器）。 安全泄放工藝天然氣為易燃易爆物質(zhì)，在溫度低于120℃左右時，天然氣密度重于空氣，一旦泄漏將在地面聚集，不易揮發(fā)；而常溫時，天然氣密度遠小于空氣密度，易擴散。根據(jù)其特性，按照規(guī)范要求必須進行安全排放，設(shè)計采用集中排放的方式。安全泄放工藝系統(tǒng)由安全閥、爆破片、EAG加熱器、放散塔組成。設(shè)置EAG加熱器，對放空的低溫NG進行集中加熱后，經(jīng)阻火器后通過25m高的放散塔高點排放，EAG加熱器采用500Nm3/h空溫式加熱器。常溫放散NG直接經(jīng)阻火器后排入放散塔。阻火器內(nèi)裝耐高溫陶瓷環(huán)，安裝在放空總管路上。為了提高LNG貯槽的安全性能，采用降壓裝置、壓力報警手動放空、安全閥（并聯(lián)安裝爆破片）起跳三層保護措施。緩沖罐上設(shè)置安全閥及爆破片，安全閥設(shè)定壓力為儲罐設(shè)計壓力。在一些可能會形成密閉的管道上，設(shè)置手動放空加安全閥的雙重措施。 計量加臭工藝主氣化器及緩沖罐氣體進入計量段，計量完成后經(jīng)過加臭處理，輸入用氣管網(wǎng)。計量采用氣體渦輪流量計。量程比大于1 :16，可滿足最小流量和最大流量時的計量精度要求。流量計表頭為機械的字輪顯示，不丟失計量數(shù)據(jù)。流量計配備體積修正儀，自動將工況流量轉(zhuǎn)換成標準流量，并自動進行溫度、壓力和壓縮系數(shù)的修正補償?？纱鎯σ荒昊蚋L時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，對流量實現(xiàn)自動管理和監(jiān)控功能。流量計設(shè)旁路，在流量計校驗或檢修時可不中斷供氣。加臭設(shè)備為撬裝一體設(shè)備。根據(jù)流量計或流量計積算儀傳來的流量信號按比例地加注臭劑，也可在按固定的劑量加注臭劑，臭劑為四氫塞吩。具有運行狀態(tài)顯示，定時報表打印等功能，運行參數(shù)可設(shè)定。 氣化站布置氣化站可分為兩大區(qū)域：生產(chǎn)區(qū)及輔助生產(chǎn)區(qū)。生產(chǎn)區(qū)：主要有LNG儲罐、空浴式氣化器、水浴式加熱器、緩沖罐、加臭裝置等生產(chǎn)設(shè)備，也包括卸車臺及槽車回轉(zhuǎn)場地。輔助生產(chǎn)區(qū)：包括控制室、變配電室、柴油發(fā)電機房、消防泵房、消防水池和氮氣棚等。根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，生產(chǎn)區(qū)與輔助生產(chǎn)區(qū)用實體圍墻分開。站區(qū)對外開有2~3個大門，生產(chǎn)區(qū)只允許LNG槽車進出，不允許無關(guān)人員出入，不卸車時生產(chǎn)區(qū)大門關(guān)閉。氣化站的操作人員進入站內(nèi)從輔助生產(chǎn)區(qū)的大門進出，做到人貨分流。生產(chǎn)操作人員進入生產(chǎn)區(qū)由輔助生產(chǎn)區(qū)與生產(chǎn)區(qū)之間的隔墻便門進出，非操作人員不得進入生產(chǎn)區(qū)。 LNG氣化站主要設(shè)備 LNG儲罐本設(shè)計確定貯槽采用50m3地上式金屬單罐，其結(jié)構(gòu)形式為真空粉末絕熱、立式圓筒形雙層壁結(jié)構(gòu)，采用四支腿支撐方式。內(nèi)槽采用耐低溫的奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9GB4237制成。材料將按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，GB150和產(chǎn)品圖樣規(guī)定：制造時應(yīng)有焊接工藝評定及做焊接試板力學(xué)性能檢驗，同時還將經(jīng)受真空檢漏，包括氦質(zhì)譜真空檢漏考核，以符合真空絕熱要求。外槽采用壓力容器用鋼板16MnRGB6654制成。材料應(yīng)附材質(zhì)證明。外槽是為了滿足夾層真空粉末絕熱要求而設(shè)計的保護殼。外槽屬于真空外壓容器，還應(yīng)進行真空檢查，包括氦質(zhì)譜真空檢漏考核，以符合真空絕熱要求。外槽上方安裝有外槽安全泄放口，以保證外槽安全。內(nèi)外槽間安裝有內(nèi)外槽的固定裝置，固定裝置將滿足生產(chǎn)、運輸、使用過程強度、穩(wěn)定性需要及絕熱保冷需要。夾層內(nèi)填裝優(yōu)質(zhì)專用珠光砂保冷材料用于保冷，同時夾層內(nèi)還設(shè)置抽真空管道。工作介質(zhì)： LNG操作溫度： －145℃最高工作壓力： （表壓）＋液位靜壓充裝系數(shù)： 內(nèi)罐材料： 0Cr18Ni9外罐材料： 16MnR支腿材料： 16MnR絕熱材料： 真空粉末絕熱夾層抽真空，其封結(jié)真空度不低于4Pa。 空浴式氣化器空溫式氣化（加熱）器的導(dǎo)熱管是將散熱片和管材擠壓成型的，導(dǎo)熱管的橫截面為星形翅片。氣化器的材質(zhì)必須是耐低溫（162℃）的，目前國內(nèi)常用的材料為鋁合金（LF21），其結(jié)構(gòu)型式為一般為立式長方體。本工程空溫氣化（加熱）器包括有LNG主氣化器、貯槽增壓器、BOG加熱器、EAG加熱器。主要工藝參數(shù)LNG主氣化器貯槽增壓器BOG加熱器EAG加熱器設(shè)計進口溫度－196℃－196℃－196℃－196℃運行進口溫度≮－162℃≮－162℃≮－162℃≮－162℃設(shè)計出口溫度－20℃~50℃－196℃－20~50℃－20~50℃運行出口溫度≮環(huán)境溫度－10℃≮－162℃常溫常溫設(shè)計壓力運行壓力滿負荷連續(xù)運行時間≮6小時≮4小時≮4小時 水浴式加熱器水浴式加熱器根據(jù)熱源不同，可分為熱水式、蒸汽加熱式、電加熱式等。本設(shè)計采用熱水式，由1臺熱水爐供應(yīng)熱源。其結(jié)構(gòu)為將導(dǎo)熱盤管放入熱水槽中，導(dǎo)熱管中的低溫NG與熱水進行熱交換，成為常溫NG。導(dǎo)熱盤管采用不銹鋼(0Crl8Ni9)，筒體采用碳鋼，立（臥）式圓筒形。主加溫管路主要工藝參數(shù)如下：216。 設(shè)計進口溫度/運行進口溫度：－196℃/≮－162℃216。 設(shè)計出口溫度/運行出口溫度：－20~50℃/5~15℃216。 設(shè)計壓力：216。 運行壓力： 緩沖