LNG燃氣工程設備選型

費春明

杭州港華燃氣有限公司 浙江 杭州 311100

液化天然氣(LNG)主要是指從氣田中開采出來的天然氣，經過一定的脫重烴類、脫水以及脫硫等過程，再經過一定的液化、膨脹和壓縮等等而得到的低溫液體。在天然氣的所有儲運形式中，LNG形式比較獨特，它具有以下三方面的優勢:首先是能夠回收邊遠地區的天然氣，其次是能夠實現遠距離輸送，最后是能夠有效降低天然氣的儲存成本。LNG氣化站的工藝系統非常復雜，內在地包含了氣化加熱系統，儲存增壓系統，回收加熱系統，天然氣計量出站系統等等。我們針對LNG氣化站工藝系統進行了全面分析，給出了優化改進的方案，在該氣化站的不斷合理化和規范化過程中起到了一定的促進作用。

1 工藝系統結構優化

在將LNG運送至氣化站過程中一般使用低溫的LNG槽車，這種類型的槽車儲罐可以通過增壓汽化器來增壓，使儲罐壓力不斷升高。這樣一來氣化站儲罐和槽車儲罐之間的壓力便會存在一定的差異，充分利用這種壓差，經過卸車管道，使得LNG順利壓入站內低溫儲罐內。在此過程中工作壓力也主要通過站內儲罐借助該增壓器來獲得，具體過程是產生的壓力將罐內LNG通過出液管道送入氣化系統，在汽化環境中相變升溫，假如汽化之后的溫度過低，我們一般通過水浴加熱方式將其溫度進行提升，此時應當通過出站調壓器將壓力降低到標準值，再通過計量和加臭系統之后順利進入城市然氣管網系統。

再經出站調壓器將壓力降到指定值 ，通過計量和加臭系統后進入城市燃氣管網系統。

在研究過程中，總結了多個LNG氣化站的工程實例設計以及相關運行分析，專門對其運行過程中存在的一些問題進行了探討，針對相關的工作原理和工藝系統給出了一些建設性意見。

1.1 加熱系統

在LNG氣化器的氣化作用下，液化天然氣變為氣體，然而在具體氣化過程中，氣體的溫度和所處環境中的汽化器類型，換熱效率以及溫度等等各種因素有著非常緊密的聯系。LNG氣化加熱系統所包含的部件非常多。典型的有低溫截止閥，緊急切斷閥以及安全放散管等等。不僅如此，汽化器的類型也非常的繁多。然而目前城市用戶管輸天然氣作過程中一般選擇空溫式氣化器。在此運輸過程中，液化天然氣之所以能夠達到汽化目的，主要是歸因于天然氣通過自然對流換熱方式吸收空氣中的熱量而形成的，這種汽化器不會對環境造成任何污染，耗能低，運輸過程中能夠節約經費，不僅如此，在后期的維護過程中也比較節能。

1.2 BOG回收加熱系統的優化方案

在BOG匯總過程中與LNG氣化回收站的狀態是一致的，一般來說都處在高壓低溫的狀態中，但是天然氣經過網管進行運輸的過程中，不論是對溫度還是壓力都有一定的要求，所以在運送過程中一定要注意降壓和加熱處理，才能保證順利進入輸送過程，給客戶帶來更好的體驗。在對城市氣化站進行調查研究發現一般情況下晚間十點到第二天早上五點為不用器階段，在這一階段，輸送管輸送要求與BOG氣體的壓力保持一致，在這一計算過程中，涉及到了LNG低溫儲罐的蒸發率計算，才能保證BOG氣體的溫度壓力值，通過這一現象我們可以充分說明就整個系統而言，BOG的儲存罐似乎可有可無。所以我們經過討論之后，認為應當將LNG氣化站中的BOG存儲罐設計取消。

1.3 放散系統的優化方案

常溫放散系統以及低溫放散系統共同組成了放散系統的兩大部分。對于常溫放散系統來說，主要由阻火器、安全閥、放散塔以及長溫天然氣管道組成。在此過程中放散過程可以大致分為以下幾個流程:進入空溫式氣化器——進入水浴式加熱器——計量調壓——加臭撬內放空長壓天然氣有道放散總管部匯集——放散到空氣中。在LNG氣化站那放散出一定的低溫天然氣是我們所謂的低溫放散系統。主要來源于以下幾個系統: LNG 裝卸系統、LNG 儲存增壓系統、LNG 裝瓶系統和LNG 氣化加熱系統等。整個過程中，應當首先利用EAC加熱器升溫至常溫，再將阻火器進行接入，通過放散塔高點放散到空氣中。在這一過程中，又內在地包含了LNG低溫儲罐安全放散系統，它的安全性比較高，因此我們又把它命名為安全放散系統。具體的工作流程為:將儲罐內的壓力升高至定值——打開低溫儲罐減壓閥門。倘若在此過程中閥門沒有自動打開，壓力便會不斷加大，直到報警系統報警人為發現后手動操作，假如手動操作仍然失敗，安全閥門便會進行工作，從而達到降低儲罐壓力的目的，這樣一來保障了儲罐的安全運輸。對于放單出來的氣體處理的方式依然是在低溫放散系統中進行。氣化站內產生的一些天然氣，假如沒有經過處理直接放散到空氣中，便會帶來嚴重的環境污染，所以我們經過討論之后決定，用水浴式加熱器來代替EAC加熱器。水浴加熱器可以將低溫天然氣變成常溫天然氣，和一個小型鍋爐裝置進行燃燒放熱， 此時水的熱內便由天然氣的內能進行轉化。在此過程中有效地節約了資金投資，并且能夠對能源進行進一步高效利用，達到了保護環境的目的，可以說是一舉多得。

2 主設備選型

2.1 氣化器選型

LNG汽化器又叫做LNG加熱器是LNG氣化站內最重要的汽化器類型。氣化器所包含的類型非常多，按照用途來分可以包括供氣型和增壓型兩種。增壓型汽化器等同于增壓器，與增壓器的用途一致。供氣型化器相對來說規模較大，高度達到了20米左右，氣化量為 50～8000Nm3/h，大量的LNG在此過程中被氣化，同時還能夠保證長距離的輸送。假如按照使用途徑來分，可以包括供氣型和增壓型兩種。按照熱介質進行分類，包括了水浴式、土壤源氏和控溫式三種?，F如今在人們的生產生活中生活污水非常常見，經過調查發現，即使是在寒冷的冬季，生活污水的溫度也高于8℃，所以我們認為對于水浴汽化器來說是將污水不斷優化的最有效的途徑。在天然氣氣化過程中可以充分利用生活污水的溫度，提升熱能使用率，使熱能得到了進一步的利用，在長期用書過程中，即使是最寒冷的地方，也能夠保證其溫度大于0℃。因此我們認為在對氣化器選型過程中，應當將污水的利用考慮在內，保障天然氣的安全輸送，同時提升廢物利用率，這也是浴室汽化器的優勢，并且與空氣相比擁有更好的換熱效果。在我們人類生產生活的環境中，生活污水存在非常普遍，為污水源氣化器的進一步完善和發展提供了前提條件。

2.2 儲罐選型

一般情況下儲罐容積確定了LNG儲罐的類型。對于儲罐容積的大小來說，主要的決定因素有運輸距離，運輸方式以及氣化站規模等等。經過實際調查研究發現，50～150m3壓力儲罐一般儲存規模在1000m3以下；儲存規模在 1000-3500m3的 LNG 氣化站，通常采用子母罐形式；儲存規模大于3500m3以上的LNG氣化站，通常采取的形式為常壓儲罐。具體每一種儲罐存儲形式的優勢和缺陷見表一。針對專門供應城市用氣的LNG儲罐來說，相對應的容積一般為高分供氣月日量的三倍及以上。

3 結語

LNG作為21世紀的一種新能源，在具體的使用過程中不會對環境帶來任何污染，并且經濟實惠，發展前景非常廣闊。隨著LNG氣化站的不斷完善和發展，相關的工藝，系統優化和設備選型顯得尤為重要。只有保證主控設備的合理性，工藝系統的優化性才能使得LNG氣化站發展越來越完美從而為企業帶來更大的經濟價值，促進人類社會的全面發展。