LNG點供系統撬裝化設計

羅婷婷，李欣欣，常心潔，魯亮，張瑩(中海石油氣電集團有限責任公司技術研發中心，北京 100028)

0 引言

LNG點供主要應用于天然氣管網目前無法覆蓋的區域，以及城市燃氣調峰、應急搶險等情況。近些年，雖然我國一直在加快天然氣管網的建設，但是受建設周期長、投資大等因素的制約，仍然有很多區域無法實現天然氣的快速供應。并且燃氣公司在運營過程中，總會遇到計劃外的應急搶險、救援等工作，LNG點供系統應運而生。LNG點供具有投資低、建設周期短、應用靈活等優勢，但在發展過程中也存在建設不規范、管理不到位、地方政策時緊時松等問題，作為管道氣源的補充供氣方式，LNG點供仍然在曲折中發展。

1 LNG點供工藝流程

LNG點供是集小型儲罐、增壓器、氣化器、加熱器、NG復熱器、調壓系統、計量系統、加臭系統、泄漏報警系統、遠程監控系統于一體的成套供氣系統[1]。其主要工藝流程如圖1所示。

圖1 LNG點供工藝流程示意圖

LNG槽車通過卸車增壓器將車內的LNG卸車到儲罐中，儲罐通過增壓器或潛液泵將LNG輸送到氣化器，LNG氣化后溫度滿足用氣要求(≥5 ℃)時，經調壓、計量、加臭后便可以輸送到終端用戶。但是在冬季或寒冷地區，LNG經空溫氣化器氣化后，天然氣溫度不能滿足高于5 ℃的用氣要求，就需要通過NG復熱器進行再加熱，使天然氣溫度滿足用氣要求后，經過調壓、計量、加臭后輸送到終端用戶。

2 主要設備選型

2.1 儲罐

LNG點供系統液化天然氣的儲罐設計容量通常根據當地用戶平均一周用氣量進行設計，通常選用的儲罐容積在15～30 m3。目前的撬裝化設計，為了使用靈活方便、節約占地、節約成本，也可使用LNG罐式集裝箱作為臨時存儲設備代替儲罐。LNG罐式集裝箱作為一種標準化外觀尺寸的新型LNG承載工具[2]，不僅可以應用于鐵路、公路、水路的運輸過程中，也可作為存儲設備實現與供氣設備的靈活連接。

2.2 增壓器

LNG點供的增壓器主要分為卸車增壓器和儲罐增壓器。卸車增壓器選型主要考慮日卸車量和卸車速度兩個因素。儲罐增壓器的選型主要考慮小時最大供氣能力。LNG槽車或者LNG罐式集裝箱的正常卸車速度一般在1～1.5 h/車。

2.3 氣化器

以往的氣化器多采用空溫式氣化器，設計中使用空溫式氣化器能夠節省成本，尤其是在氣溫高的地區，使用空溫式氣化器能節約大量能耗。但是空溫式氣化器在寒冷地區尤其是冬季容易結霜，除霜操作復雜繁瑣，且空溫式氣化器占地較大，在場地面積不受限制的地區可以使用。

目前有一種新型的設計是使用水浴式氣化器，水浴式氣化器的應用范圍非常廣泛，在環境溫度低場地狹小的區域都可以應用，并且水浴式氣化器氣化量大、啟動速度快，不受冬季除霜等因素的限制。之前的水浴式氣化器需配置風機，能耗比較大，如圖2所示。天津市華邁速供開發的新型水浴式氣化器采用自吸式空氣供給系統，無需風機輔助配風，設備更加集約高效。

圖2 原水浴式氣化器工作示意圖

水浴式氣化器與空溫式氣化器應用對比優勢、劣勢及適用條件如表1所示。

表1 氣化器應用對比

通常氣化器的設計能力按照下游用戶用氣高峰小時流量的1.3～1.5倍能力進行設計。如下游用戶為工業用戶且持續用氣時，可按高峰小時流量的2倍進行設計[1,3]。設計溫度通常為-196 ℃，設計壓力通常為0.8 MPa。

2.4 加熱器

LNG點供的BOG(LNG蒸發氣)主要來源于卸車過程中的LNG閃蒸以及儲罐內蒸發的LNG。如果LNG點供站不設計LNG儲罐，那么BOG只來源于LNG槽車或罐箱中蒸發的氣體以及卸車過程中產生的BOG。BOG氣化器的選型通常按照卸車過程中產生BOG量來計算即可，回收BOG時間通常按照半小時計算。

LNG點供的放空氣(EAG)通常按照LNG儲罐或者LNG罐箱安全閥起跳的最大量來計算，型式多選用空溫式氣化器。

2.5 NG復熱器

NG復熱器用于將不滿足溫度要求的低溫天然氣加熱至合格溫度，多選用水浴式電加熱器。NG復熱器的設計能力按照下游用戶用氣高峰時，小時用氣量的1.3～1.5倍進行考慮。NG復熱器的入口溫度通常按照主氣化器的出口溫度進行設計，出口溫度按照用戶用氣的溫度要求，一般來說應高于5 ℃。

3 撬裝化設計

3.1 鋼結構設計

LNG點供撬裝化設計是指將以往的LNG點供站的設備，包括LNG儲罐、增壓器、氣化器、加熱器、NG復熱器、閥門管道、加臭調壓計量設備等全部集中安裝于一個或多個鋼結構底座上。撬塊鋼結構設計尤為關鍵，既要滿足吊裝的要求，又要簡單美觀，其設計通常遵守GB 50017—2017。

青島綠科設計的LNG點供撬裝設備分為兩個撬塊，主氣化器采用空溫式氣化器，撬塊設計分為兩個模塊。主換熱器采用空溫式氣化器，為單獨一個模塊，調壓計量系統布置于另一個模塊上。兩個集裝箱撬塊運送至現場后，根據現場場地情況，可并列放置，也可堆疊放置，與LNG槽車或者LNG罐箱連接后，可迅速供氣。

華邁速供設計的LNG點供撬裝設備可獨立成撬，主氣化器采用水浴式氣化器。除主氣化器之外的其他設備及儀表管道等可全部集成于同一個集裝箱撬上。較主氣化器采用空溫式氣化器相比結構更為緊湊。同樣，集裝箱運抵現場后，與LNG槽車或者LNG罐箱連接后，可實現快捷供氣。

3.2 設備、管道布置

撬塊設備管道布置首先要滿足工藝設計要求外，還應滿足以下3點要求：

(1)布置緊湊，并應確保載荷分布均勻，以確保吊裝時的穩定性。

(2)撬塊外接口應盡量集中在同一區域，并保證接口方向一致，法蘭面保持高度一致，保證簡單美觀。

(3)閥門及管路支架高度應設置合理，方便拆裝及檢修作業等。

4 結語

與常規建站相比，LNG點供撬裝化設備具有以下優點：

(1)縮短工期。省去了規劃、選址、設備采購、施工、驗收等諸多環節，全部設備都可以在廠家生產完成，因此大大縮短了工期。

(2)節約占地。以5 000 Nm3/h供氣量為例，常規建站通常需要5 000～10 000 m2，而撬裝設備只需要1/10的面積，大大節約了占地面積。

(3)節約投資。同樣以5 000 Nm3/h供氣量為例，常規建站的投資大約在700～1 000萬元，而撬裝化設備成本只需70萬～200萬元。

(4)節約運行費用。常規建站同樣以5 000 Nm3/h供氣量為例，需配置值守人員6～10名。撬裝化設備只需配置2～4名。

(5)使用靈活。常規站一旦建成只能就地使用，撬裝設備可拆裝、移動。

綜上所述，在燃氣管網尚未覆蓋的區域，小型工業農業零散用戶中，應急搶險調峰保供等情況下，LNG點供撬裝化系統仍有很大的潛力和發展空間。