液化天然氣（LNG）儲罐預冷中的革新

（肇慶新奧燃氣有限公司，廣東 肇慶 526040）

液化天然氣（LNG）儲罐預冷中的革新

李榮典

（肇慶新奧燃氣有限公司，廣東 肇慶 526040）

本文從我國燃氣事業的發展現狀出發，結合當前天然氣的供需矛盾引申出液化天然氣（LNG）儲配站的建設、預冷和投產，深入論述了LNG儲罐預冷的常規做法，指出了其中的不足，并針對常規做法中的不足進行了革新,對LNG儲罐的預冷有很大的參考作用。

LNG 儲罐預冷革新

一、概述

隨著經濟的發展，城鎮發展也上升到了一個新的水平，政府對環境的整治力度越來越大，人們對能源要求也越來越高，天然氣作為優質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，天然氣的供應量得到大幅度的增加，天然氣的應用在能源結構中的比例也明顯提高，可以說中國已經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模大、成本高，建設周期長等特點，這就很難對城市的天氣需求給予滿足，全部城鎮短時期內都普及使用管輸天然氣并不現實，就出現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、簡易撬裝供應站便應運而生，并等到了快速的發展。這些場站建設、投產與運營管理中的技術和安全問題也一直為人們所重視，特別是LNG儲罐的預冷和投產一直被列為天然氣場站管理中的重中之重。

圖2

二、LNG儲配站組成及預冷流程

目前，我國大多數LNG儲配站主要包括卸車臺、增壓系統、LNG儲罐、氣化系統及調壓、計量、加臭系統以及低溫管道。儲配站的LNG是由低溫槽車運過來的，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儲罐的壓力達到一定標準，然后通過出液管道將LNG輸送給氣化系統進行升溫氣化，接著由出站調壓器進行降壓，壓力降到要求值后，通過計量和加臭系統輸送至燃氣管網系統內。

LNG儲配站預冷的介質一般為液氮，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儲配站的預冷的理想介質。

預冷大體指導思想，設備及管道的初級預冷先使用氣相氮氣，然后用液相氮再進行深度預冷。具體流程為：液氮槽車→卸車增壓器→氣相管道→進液管道→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、常見的預冷步驟

步驟一：低溫氣閥氮氣對系統的預冷

首先把氮氣槽車氣相管與LNG氣相管連接起來，然后將閥門打開讓低溫氮氣進入氣相管道，打開閥門的動作一定要慢；通過BOG汽化器、調壓、計量設備后在放散塔放空。待BOG汽化器以及管道系統恢復正常后，在進液管上連接低溫氣相氮氣，讓氣相氮氣慢慢進入液相管和儲罐，當儲罐的壓力達到設定值（一般為0.2MPa）時，將下進液管閥門關閉15分鐘保冷，然后將溢流管閥門打開，對排出氣體的露點進行檢測，如不合格，重復以上程序，以露點低于-40℃為標準。達到標準后，通過儲罐出液閥門將低溫氣相氮氣緩慢引入汽化器、調壓、計量設備后放空。汽化器預冷正常后再對EAG汽化器、儲罐增壓器、卸車增壓器、剩余管道進行預冷。

檢查該完畢后，要關閉所有的閥門，才能進行下一步驟。

步驟二：液氮的預冷

系統溫度經過氣相氮氣的預冷大約在-40℃左右，但要滿足運行狀態，溫度必須還必須降至-160℃，這就需要液態氮氣預冷。

把槽車液相管與進液管連接起來，打開儲罐上的進液閥門，讓低溫氮氣緩慢的進入儲罐內。液相氮氣進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，讓已經氣化了的氮氣經過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行檢測，當溫度下降到-100℃以下時，儲罐上進液閥就可以關閉。在這之后由于儲罐和液氮間在不斷的進行換熱，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一步冷卻管道。然后將下進液閥打開，當液位計的液位指數達到約5m3時關閉，進行儲罐的冷卻，一般為30分鐘后，如果在氮氣氣化量極少的情況下儲罐壓力還處于穩定狀態，就能夠確定預冷基本完成。此時就可以進行汽化器的預冷，將汽化器后閥門、調壓、計量設備入口的閥門、放空閥門打開。然后打開儲罐出液閥門讓液氮緩慢地進入汽化器。嚴密觀察汽化器是否有泄漏等情況，汽化器預冷完成后，還要對其他設備以及管道進行預冷。

四、常見預冷步驟中的不足和革新

我們注意到常用預冷步驟二中，LNG儲罐進液時，是“緩慢打開儲罐上進液閥門，使槽車內的低溫氮氣進入儲罐內”，由于氮氣的密度比空氣的密度大，氮氣自然從儲罐上部往下部沉，而本來位于儲罐下部的空氣由于受密度小和氮氣的擠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，也十分浪費氮氣。

針對這一情況，我們如果利用氮氣和空氣密度的不同，在預冷步驟二中，LNG儲罐進液時，是“緩慢打開儲罐下進液閥門，使槽車內的低溫氮氣進入儲罐內”，這樣密度較大的氮氣相對于空氣一直處于儲罐的下部，密度較小的空氣會自然而然的被氮氣一層一層的往儲罐上部擠壓和轉移，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，整個預冷中的這一關鍵環節就不僅大大提高了速度，也大大的節省了氮氣，降低了成本，提高了安全系數。見圖2。

結語

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

[1]GB 50494-2009，城鎮燃氣技術規范[S]．住房和城鄉建設部標準定額研究所，中國市政工程華北設計研究院，北京：中國建筑工業出版社，2009（08）．

[2]GB 50028-2006，城鎮燃氣設計規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，2008（07）．

[3]GB 50351-2005，儲罐區防火堤設計規范[S]．中華人民共和國建設部，北京：人民出版社，2005（06）．

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