淺談撬裝天然氣液化裝置的設計與綜合應用

龍家久（廣東華南特種氣體研究所有限公司，廣東佛山 528241）

淺談撬裝天然氣液化裝置的設計與綜合應用

龍家久
（廣東華南特種氣體研究所有限公司，廣東佛山 528241）

液化天然氣作為一種既有突出的環境效益，又可解決我國能源短缺問題的清潔綠色優質能源，在我國得以大力發展。但是由于我國絕大多數天然氣田儲量不大，分布較分散，且離天然氣管道較遠，因此撬裝式液化天然氣裝置技術具有廣闊的應用前景。分析了撬裝天然氣液化裝置的綜合應用優勢，并對其工藝技術進行重點探討。

撬裝；天然氣液化裝置；技術

1　撬裝天然氣液化裝置的綜合應用優勢

隨著天然氣的開采和進口量的逐年增加，全國各大城市逐漸進入普及使用天然氣時代，但燃氣系統組成設備五花八門，對安全性、經濟性、規模性等影響極大，阻礙了燃氣設備向更好、更高水平發展。將燃氣系統組裝成撬裝式，可節約土地資源，有利于工廠化，便于管理，有利于實現標準化、規模化、集成化，對參建各方的質量管理、進度管理、投資管理、信息管理、組織協調等均產生有利影響。撬裝形式作為今后發展主流方向，將得到更廣泛應用[1]。

撬裝式結構改縱橫向平鋪格局為空間發展形勢，將主要設備集中在一個撬裝的底座上，把設備向上布置組對成撬，可以是兩層，三層，或更多層，這樣設備布局緊湊，減少占地面積和建設投資。作為一個整體的撬裝設備，通過先進施工技術、施工方案、施工設備及檢測手段，保證了設備的質量、性能及完整性。且一般成撬制造廠生產管理比較成熟，硬件設施比較完善，從施工前段準備到施工，再到竣工驗收，撬裝設備制造廠家有質量保證體系、資質、質量管理認證、人員配備、管理制度、責任制度、設備制造方案、制造工藝規程、制造工藝卡、技術文件、制造過程中質量控制的原始記錄及設備用管材、管件、法蘭、焊接材料及采購記錄、質量證明文件、二次機械性能檢測試驗報告。材料管理、領用記錄等程序完備。制造過程中能有效地貫徹制造方案、工藝規程，各部門管理人員的控制。總之，撬裝形式在燃氣行業上下游得到廣泛應用，已經為撬裝集成化、模塊化、標準化打下良好基礎，為參建項目各方組織協調、投資、質量、進度、安全、信息等管理提供了有力保證。

2　撬裝天然氣液化裝置設計要求

撬裝裝置的集成化決定了此類產品的設計和生產必須充分利用有限的空間去達到最佳的配置效果；既要滿足工藝要求，又要考慮空間行走操作方便，還要根據現場總體布局；一般較大項目都是由幾個撬塊組成，如一般的溶化天然氣氣化站（工藝部分）是由儲罐，儲罐增壓撬，氣化撬，卸車撬，BOG 撬，EAG 撬和儀表風撬組成，合理布局，滿足工藝要求。所以要求設計人員有三維設計能力和工作經驗，這樣會減少設計工作量，縮短設計周期，提高設計質量。

3　天然氣液化技術及撬裝式設計

3.1天然氣液化技術

天然氣溶化的生產工藝過程通常是將含甲烷 90% 以上的天然氣，經脫水、脫烴、脫酸性氣體等“三脫”凈化處理后，利用先進的膨脹制冷工藝或外部冷源，將其變為-162℃的低溫溶體。在實際應用中，天然氣溶化系統主要包括天然氣預處理、溶化、儲存、運輸、利用這 5個子系統。

3.2天然氣液化及裝置

天然氣的溶化流程有多種方式，制冷方式分為混合制冷劑式、級聯式及帶膨脹劑式溶化 3 種流程。溶化裝置通常采用基本負荷型和調峰型兩種，基本負荷型是一種大型溶化裝置，可用于當地使用或外運。該裝置的溶化單元大都使用級聯式溶化或混合制冷劑溶化兩種流程。目前新建與擴建的基本負荷型天然氣溶化裝置，基本上都使用丙烷預冷混合制冷劑溶化流程。調峰型溶化天然氣裝置一般用于調峰負荷或補充供應冬季燃料，以溶化方式儲存在低峰負荷時過剩的天然氣，用于高峰或緊急情況下。對于匹配峰荷和增加供氣的可靠性等方面具有重要作用，能夠提高管網經濟性。調峰型天然氣溶化裝置與基本負荷型天然氣溶化裝置相比，屬于小流量天然氣溶化裝置，由于生產規模相對較小，不適合于連續運行，它的溶化部分一般使用帶膨脹劑溶化和混合制冷劑溶化流程。

3.3撬裝型天然氣液化裝置設計

根據撬裝型天然氣溶化裝置溶化能力小、設備簡單緊湊的特點，筆者針對兩套典型的溶化流程進行分析比較。流程一采用混合制冷劑溶化流程（MRC），取消了傳統的丙烷預冷循環，可以使裝置更為簡單，流程更為便捷。流程二采用 N2-CH4膨脹機溶化流程。

筆者利用 PR 方程，對流程一和流程二 進行了模擬計算與優化，并對流程的關鍵參數進行了比較發現，除了在溶化率上稍低以外，本模擬中的N2-CH4膨脹機溶化流程的各項關鍵參數要優于混合制冷劑溶化流程，原因是后者為了適應撬裝型天然氣溶化裝置的要求，沒有采用丙烷預冷循環。

丙烷預冷混合制冷劑流程設備復雜、能耗低，適應于大型基本符合型 LNC 裝置，但不適合撬裝型，失去了丙烷預冷的混合制冷劑循環，在與膨脹機溶化流程競爭時沒有多少優勢。N2-CH4膨脹機溶化流程緊湊、運行靈活、適應性強，但是能耗高，適應于中小型機動 LNC 裝置。

4　結語

當前，我國大中城市燃氣輸配系統站場多數采用撬裝形式，使輸配系統更加合理、經濟，為安全平穩供氣提供了可靠保證。現階段，各個用戶對撬裝形式的具體要求會有所不同，包括功能、布置、供氣能力等，如何從用戶的不同需求中總結規律，使撬裝站達到標準化、系列化、配套化尚有待更加深入的研究和應用。

[1] 譚建宇.小型天然氣溶化裝置工藝流程數值模擬和優化[J].天然氣工業，2005，（25）.

On Skid Natural Gas Liquefaction Plant Design and Integrated Application

Long Jia-jiu

Liquefied natural gas as both a prominent environmental benefits，but also solve the problem of energy shortage of high-quality green clean energy in the country and to develop.However，because of the vast majority of natural gas reserves little more dispersed distribution，and far away from the gas pipeline，it means skid-mounted LNG technology has broad application prospects. Analyzes the natural gas liquefaction plant skid mounted integrated application advantages，and focus on its technology.

skid；natural gas liquefaction plant；technology

TE646

A

1003-6490（2016）03-0092-01

2016-03-16

龍家久（1987—），男，貴州錦屏人，助理工程師，主要從事天然氣撬裝設計工作。