LNG供气站工艺流程设计及功能水平

为了提高工程建设投资效果，在工艺设计中，要从供气和用气工况及气量平衡、管网压力级制、工艺流程、输配管网布置、主要设备和仪表阀门选型、自控系统设置、管道与选材等方面进行多方案比选，从中选取技术、经济合理的较佳设计方案。设计方案应遵循以下原则。

1)处理好技术性与经济合理性之间的关系。由于LNG所具有的超低温、量密度、泄露后易造成灾难性事故的危险特性不允许一味追求经济效果而牺牲设施的功能水平。

2)兼顾建设过程与使用过程，应综合考虑设置费与运营使用费，力求项目全寿命费用较低。

LNG供气站工艺流程设计

按照气化LNG的热源是自然热源(空气)还是人工热源(热水)来区别，LNG工艺流程分为空温式气化和水浴式气化两种。前者的优点是运行成本低，缺点是气化器体积大、投资高、在冬季和雨天气化器出口温度较低。后者的优点是气化器体积小、投资较低、气化器出口温度稳定，缺点是运行费用很高，1台水浴式气化器的年运行费用可购买1台空温式气化器。所以，除东北等少数寒冷地区外，基本都采用空温式气化LNG流程。为了防止冬季和雨天空温式气化器出口气的温度低，损坏后续的管道并加大供销差，在空温式气化器的出口常串接1台水浴式加热器。

LNG供气站工艺设计

1.LNG储罐的设计

(1)LNG储罐结构设计

LNG储罐按结构形式可分为：地下储罐、地上金属储罐和金属/预应力混凝土储罐3大类!3]。地上LNG储罐又分为金属子母储罐和金属单罐2种。LNG供气站采用何种储罐方式，主要取决于其储存量。储存量在1200一5000m³可采用子母罐带压储存和常压储槽储存，子母罐的单罐容积一般在600一1750m³。子母罐带压储存与常压储存相比其流程简单、设备数量少、运营费用低，但储罐投资较大。储存量在1200m³以下的城市LNG供气站，基本都采用真空罐带压储存。为便于储罐自增压操作，带压真空罐通常采用立式双层金属罐。其内部结构类似于直立的暖瓶，内罐支撑于外罐上，内、外罐之间是真空粉末绝热层。受运输和整体吊装条件的限制，单罐容积多采用100m³，个别站用50m³。常用的100m³立式储罐，内罐内径为3000mm，外罐内径为3200mm，罐体加支座总高度17100mm，储罐几何容积为105.28m³。

(2)设计压力与计算压力的确定

目前绝大部分100m³立式LNG储罐的较高工作压力为0.8MPa(个别为0.5MPa)。按照GB150一1998《钢制压力容器》的规定，当储罐的较高工作压力为0.8MPa时，设计压力为0.84MPa；充装系数0.95，考虑液柱净压力和内外罐间的高真空，内罐的计算压力为1.01MPao外罐的主要作用是通过吊挂或支撑形式固定内罐与绝热材料，同时与内罐之间形成高真空绝热层。作用在外罐上的荷载主要为内罐和介质的重力荷载以及绝热层的真空负压。因此，外罐为外压容器，设计压力为一0.1MPa。

(3)LNG储罐的选材

正常操作时LNG储罐工作温度为一162.3℃，一次投用前要用-196℃的液氮对储罐进行预冷，取储罐的设计温度为-196℃。内罐既要承受介质的工作压力，又要承受LNG的低温，内罐材料具有良好的低温综合机械性能。因此内罐材料采用OCr18Ni9(相当于ASME标准的304)。据内罐的计算压力和所选材料，内罐的计算厚度和设计厚度分别为11.1mm和12.0mm。作为常温外压容器，外罐材料选用16MnR，设计厚度为10mm。

(4)接管设计

开设在储罐内罐上的接管口有：上进液口、下进液口、出液口、气相口、测满口、上液位计口、下液位计口、工艺人孔等8个接管口。其中：在内罐上封头开设有上进液口、阀气相口、液位计气相口、测满口、工艺人孔；下封头开设有下进液口、液位计液相口、出液口。所有内罐上的接管材料都为OCr18Ni9。

为便于定期测量真空度和抽真空，在外罐下封头上开设有抽真空口(抽完真空后该管口被封结)。为防止真空失效和内罐介质漏入外罐，在外罐上封头设置有装置。

(5)液位测量装置设计

为防止储罐内LNG充装过量或运行中罐内LNG太少危及储罐和工艺系统，在储罐上分别设置有测满口与差压式液位计2套单独液位测量系统。这是观测储罐内部液位的“眼睛”，对LNG储罐的运行至关重要。在向储罐充装LNG和日常运行时，通过差压式液位计所呈现的静压力读数，可从静压力与充装重量对照表上直观方便的读出罐内LNG的液面高度、容积和重量。当达到充装上限时，LNG液体会从罐顶测满口溢出，操作工应立即手动切断进料。为充装和运行，储罐设置有高限警报(充装量85%)、紧急切断(充装量)、低限警报(剩余10%LNG)。