LNG加氣站管道改造

趙萌

【摘 要】在經濟高速發展的時代，汽車成為當今不可缺少的交通工具，霧霆天氣出現、尾氣排放的增加也給人類生存帶來了重大危害。改善城市空氣質量，落實節能減排國策，使用清潔能源。天然氣是一種優質、高效、清潔、方便的能源。發展天然氣工業對于優化能源結構，保護生態環境，提高人民生活質量，促進國民經濟和社會可持續發展，具有十分重要的意義。近幾年的加氣站生產管理中，為了提高設備的可靠性和穩定性，滿足生產需求，提升加氣站的工藝水平，提高生產效率，提高物料利用率，降低生產運行損耗和運營安全風險，需要撤除無用的工藝部件配置，對加氣站的老舊工藝管道進行改造升級，就顯得尤為迫切與重要。

【關鍵詞】LNG加氣站；管道改造

1分析LNG加氣站的優點

LNG加氣站的蓬勃發展與其自身的優勢是分不開的。首先，LNG加氣站建站比較靈活。相比于其他能源，液化天然氣不受管道運輸的限制，運輸十分方便，大大增強了LNG加氣站的輻射能力。其次，LNG加氣站占地面積較小。液化天然氣采取低壓、液態的形式保存，縮短了其與其他建筑物之間的安全距離。根據測算，LNG加氣站的安全距離僅為壓縮天然氣（CNG）加氣站的三分之一，因此LNG加氣站占地面積相對較小。第三，LNG加氣站投資少。LNG加氣站經營方便，不需要大型動力設備，降低了土地成本和設備成本。第四，安全系數高。液化天然氣工作壓力小于1.6Mpa，壓縮天然氣的工作壓力則高達25Mpa，LNG儲供系統壓力較低，安全性較高。

2國內LNG加氣站的發展概況

目前，我國的天然氣汽車產業面臨三方面的大好發展機遇：一是國家開始征收燃油稅，汽油、柴油的零售價格與天然氣的價格差將進一步擴大，使得汽車使用天然氣作為燃料可以有更好的經濟效益，可以調動經營者和使用者雙方的積極性；二是國家排放法規更加嚴格，為更好地解決汽車尾氣問題，可以推動汽車生產商開發生產清潔的天然氣汽車；三是通過幾十年的工作，天然氣汽車的環保性和經濟性得到了人們廣泛的了解和認可，在技術、設備、專業隊伍、標準、配套設施等方面打下了較好的基礎，一些地方政府己經頒布了支持天然氣汽車發展的優惠政策，這些都為天然氣汽車的大規模發展創造了條件。我國政府先后在“十一五”、“十二五”期間，分別將“單一燃料LNG公交車”和“單一燃料LNG重型商用車”列入國家863計劃，承擔國家863計劃LNG公交車的示范城市長沙、北京、烏魯木齊己有數年成功運行的經驗，貴陽市政府也將公交巴士使用LNG列為科技攻關項目，己經開始較大規模開展公交巴士LNG化。國內玉柴、上柴、濰柴、南充東風等發動機廠家己成功試驗、制造了LNG發動機，承擔國家863計劃的陜西重型汽車總廠，已經試制成功并開始批量生產LNG重型商用卡車。目前全國累計有19個城市（地區）成為國家燃氣汽車示范推廣城市。到2012年3月，我國己建和在建的天然氣加氣站總數達1770座，其中，傳統的CNG加氣站達1610座，液化天然氣（LNG）加氣站數量快速增長，總數達160座。在四川、重慶、烏魯木齊、西安和蘭州等地的天然氣供應方面，氣價低是天然氣汽車快速發展的主要驅動力，在這些城市公交車、出租車主要以天然氣汽車為主體，我國天然氣汽車己從示范期過渡到快速發展期。LNG加氣站技術在歐美國家己有數十年的發展歷史，目前己經形成相當成熟的體系。我國在90年代初開始對LNG汽車的研究，并于2001年引進國外先進工藝在北京建設了一座LNG科技加氣示范站，隨后在烏魯木齊、長沙、杭州、海南等地陸續建設了多座LNG加氣站，一般的LNG加氣站設計日加氣能力為1.5萬標準立方米。目前國內LNG加氣站設備得到充足的發展，設備的可靠性在實際應用中得到了印證。

3LNG加氣站管道的危險性分析

LNG液相管道為低溫深冷管道，采用絕熱材料絕熱，但當保溫失效時，液相管道壓力劇增，此時安全閥自動開啟，可以降低管道內的壓力，除此之外，還可能產生如下情況：（1）液擊現象與管道振動。在LNG的輸送管道中，由于加氣車輛的隨機性，泵反復啟停，液相管道內的液體流速發生突然變化，有時是十分激烈的變化，液體流速的變化使液體的動量改變，造成管道內壓力的變化有時是很大的，突然升壓嚴重時可使管道爆裂，迅速降壓形成的管內負壓可能使管子失穩，導致管道振動。（2）管道中的兩相流與管道振動。在LNG的液相管道中，管內液體在流動的同時，由于吸熱、磨擦及泵內加壓等原因，勢必有部分液體要氣化為氣體（盡管氣體的量很?。?，液體同時因受熱而體積膨脹，這種有相變的兩相流因流體的體積發生突然的變化，流體的流型和流動狀態也受到擾動，管子內的壓力可能增大，這種情況可能激發管道振動。當氣化后的氣體在管道中以氣泡的形式存在時，形成兩相流；當氣體流速增大時，氣泡隨之增大，其截面可增至接近管徑，這兩種流型都有可能激發管道振動，尤其是在流經彎頭時振動更為劇烈。（3）管道中蒸發氣體不穩定。與LNG儲罐連接的液相管道中的液體可能受熱而產生蒸發氣體，當氣體量小時壓力較小，不能及時的上升到液面，隨著受熱不斷增加，蒸發氣體增大時，氣體壓力增大克服儲罐中的靜壓（即液柱和頂部蒸發氣體壓力之和）時，氣體會突然噴發，噴發時將管路中的液體也推向儲罐內，管道中氣體、液體與儲罐中的液體進行熱交換，儲罐中液面發生閃蒸現象。（4）儲罐液位超限。LNG儲罐在生產過程中要防止液位超限，進液超限可能使多余液體從溢滿閥流出來，出液超限會使泵抽空，并且下次充裝前要重新預冷。此種情況下，監測報警系統會啟動，并連鎖關閉閥門，避免事故發生。（5）LNG設施的預冷。LNG儲罐在使用前需要預冷，同樣在生產中工藝管道也需要預冷，如預冷速度過快或者不進行預冷，有可能使工藝管道接頭閥門發生脆性斷裂和冷收縮引發泄漏事故，易使工作人員冷灼傷，或者大量泄漏導致火災爆炸發生。

4改造案例剖析

某液化天然氣加氣站于 2012 年 3 月建成，設備采用的是國內某知名廠家的第一代第一套整裝配套設備，經過 7 年的實踐運行，其工藝方面的不足和各類故障問題也逐漸體現出來，主要表現在以下幾個方面：（1）電氣系統方面經常出現莫名的故障，需要整體斷電（有時須多次）重新啟動設備；潛液泵會出現不啟動或沒有接收到指令等現象。（2）氣液相管道方面主要現象有：1）槽車至防護堤內的潛液泵撬間采用加長真空軟管連接，卸車軟管存在氣液阻現象；儲罐至潛液泵撬間采用真空軟管連接，同樣存在氣液阻、管路阻力較大，氣液相流通不暢。2）潛液泵撬內卸車流量計無使用價值，且造成較大管道阻力，其電器信號故障易造成整個電氣系統故障。3）潛液泵撬至加液機之間的管線較長，各類彎拐法蘭管件較多，甚至存在管線凸凹現象，造成氣液相管道阻力較大，液體升溫及儲罐升壓過快等現象。為了解決以上問題帶來的生產及安全隱患，降低損耗，2018 年公司對該站點進行了整改，增設卸車口，對卸車口至潛液泵撬和儲罐至潛液泵撬間的管線進行了改造，拆除了潛液泵撬內的卸車流量計及相關電氣配置，并在系統里進行了優化。經過半年的實踐運行，解決了以下問題：（1）消除了因真空軟管失效帶來的安全隱患；（2）儲罐殘液利用率提高，最低可用量從剩余 4 噸降到了 2 噸以下；（3）減少了系統的預冷時間，提高了生產效率；（4）降低了槽車卸液不干凈的次數，降低了卸車損耗，解決了槽車卸不干凈的問題；（5）站點的生產運行損耗整體降低了 30% 以上，提高了生產效益。

參考文獻：

[1]潘艷威.LNG加氣站保冷材料選擇與施工關鍵技術研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2018，01：191-192.

（作者單位：天津港物資供應有限責任公司）