LNG终端站设计初谈

LNG气化站是一种小型的，用于LNG的接收、存储及气化的站场，将上游购买的LNG气化后供给用户使用。在对LNG进行气化的同时，也对其工艺中产生的BOG和EAG进行处理。LNG气化站工艺流程如下图：

对于LNG气化站工艺的设计，主要遵从的标准有GB50028-2006《城镇燃气设计规范》与GB50182-2004《石油天然气工程设计防火规范》、GB/T 20368《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸》、GB50016(建筑设计防火规范》、GB50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、EN1473《液化天然气设备与安装-陆上装置设计》。根据BOG处理方式的不同，LNG气化站工艺可分为直接压缩工艺、再冷凝工艺和直接放空三种工艺。直接压缩工艺流程如下：

槽车运送来的-162°ＣLNG经卸车后进入LNG储罐，储罐中的LNG经过罐内LNG泵输送至罐外，经气化器加热汽化；卸车及ＬＮＧ储罐中产生的ＢＯＧ经ＢＯＧ压缩机直接加压升温，与汽化后的天然气混合后进入水浴式气化器加热；最终温度大于５°Ｃ的天然气经计量加臭后进入城市管网。
具体工艺流程为：

（１）卸车工艺
LNG卸车工艺主要是采用槽车自增压的方法进行。槽车中的LNG处于常压，-162°Ｃ
状态下，利用卸车增压气化器对槽车增压至0.6MPa，使得槽车和储罐之间具有一定的
压差，从而可以使LNG顺利的从槽车压入LNG储罐中。当卸车结束时，槽车中的低温
气体通过BOG气相管线进入BOG处理工艺装置，对BOG进行回收利用。
（２）储存増压工艺
低温储罐内的LNG储存状态为常压、温度为-162°Ｃ，因此要将低温液体排出，必
须要对低温储罐进行増压，保证LNG的稳定输出量。低温储罐增压方式采用低温泵增
压，在储罐排液口设置低温LNG泵，利用LNG泵对LNG进行増压。
（３）加热气化工艺
LNG气化站的加热气化工艺主要由空温式气化器和水浴式气化器组成，其作用是
将LNG进行气化使之成为气态天然气供用户使用。
（４）BOG处理工艺
由于压力变化及吸热会造成部分LNG的气化，主要包括：
１）LNG储罐由于吸收外界的热量而产生的气体；
２）在LNG卸车的过程中，储罐中的压力和温度会产生波动，从而产生蒸发气体；
３）原储罐内的LNG与新进入储罐的LNG接触时产生的蒸发气体；
４）当储罐内压力较高时，对储罐进行减压操作时产生的蒸发气体；
５）LNG槽车储罐内的残余气体。
主要采用BOG压缩机进行BOG的直接压缩，压缩后输至空温式气化器。
５）安全泄放工艺
天然气的温度低于-120°Ｃ时，其密度比空气大，因此一旦泄漏，天然气将在地面聚
集，不易挥散；而天然气在常温时的密度小于空气，很容易扩散。根据天然气的这种特
性，LNG气化站采用EAG加热器对放空的低温天然气进行集中加热，然后进入放散塔
进行集中排放。
６）计量加臭工艺
LNG气化站的计量装置主要是采用气体涡轮计量，其计量精度为1.5级，具有大于
1:16的量程，因此可以同时满足最大流量和最小流量时的精度要求。
LNG气化站的加臭装置的动力来源是隔膜式计量泵，可根据流量信号按适当的比
例将加臭剂（四氢噻吩）注入天然气管道中。
二、等压强制气化工艺流程
目前,我国中小城市的液化天然气气化站一般采用等压强制气化方式,气化站作为城市的主要气源站。其典型工艺流程如图16-3-1所示。
其工艺流程:
液化天然气汽车槽车进气化站后,用卸车软管将槽车和卸车台上的气、液两相管道分别连接,依靠站内或槽车自带的卸车增压器(或通过站内设置的卸车增压气化器对罐式集装箱槽车进行升压),使槽车与LNG储罐之间形成一定的压差,将液化天然气通过进液管道卸入储罐(V-101~V-104)。
槽车卸完后,切换气液相阀门,将槽车罐内残留的气相天然气通过卸车台气相管道进
行回收。
卸车时,为防止LNG储罐内压力升高而影响卸车速度,当槽车中的LNG温度低于储罐中LNG的温度时,采用上进液方式。槽车中的低温LNG通过储罐上进液管喷嘴以喷淋状态进入储罐,将部分气体冷凝为液体而降低罐内压力,使卸车得以顺利进行。若槽车中的LNG温度高于储罐中LNG的温度时,采用下进液方式,高温LNG由下进液口进入储罐,与罐内低温LNG混合而降温,避免高温LNG由上进液口进入罐内蒸发而升高罐内压力导致卸车困难。实际操作中,由于目前LNG气源地距用气城市较远,长途运输到达用气城市时,槽车内的LNG温度通常高于气化站储罐中LNG的温度,只能采用下进液方式。所以除首次充装LNG时采用上进液方式外,正常卸槽车时基本都采用下进波
为防止卸车时急冷产生较大的温差应力损坏管道或影响卸车速度,每次卸车前都应当用储罐中的LNG对卸车管道进行预冷。同时应防止快速开启或关闭阀门使LNG的流速突然改变而产生液击损坏管道。
通过储罐增压器(E101/1-E-101/2)-增压将储罐内的LNG送到LNG空温式气化器(E102/1~E-102/6)中去气化,再经过调压、计量和加臭进入出站天然气总管道,t中低压用户使用。
储罐自动增压与LNG气化靠压力推动。随着储罐内LNG的流出,罐内压力不断降低, LING出罐速度逐渐变慢直至停止。因此,正常供气操作中必须不断向储罐补充气体,将罐内压力维持在一定范围内,才能使LNG气化过程持续下去。储罐的增压是利用直动增压调,和自增压空l式气化器实现的。当储罐内压力低于自边增压的设E开启值时, 自动增压打开,储罐内LNG靠液位差流人自增压空温式气化器(自增E空温式气化器的安装高度应低于储罐的最低液位),在自增压空温式气化器中LNG经过与空气换热气化成气态天然气,然后气态天然气流入储罐内,将储罐内压力升至所需的工作压力。利用该压力将储罐内LNG送至空温式气化器气化,然后对气化后的天然气进行调压(通常调至0.4MPa)、计量、加臭后,送入城市中压输配管网为用户供气。在夏季空温式气化器天然气出口温度可达15℃,直接进管网使用。在冬季或雨季,气化器气化效率大大降低,尤其是在寒冷的北方,冬季时气化器出口天然气的温度(比环境温度低约10℃)远低于0℃而成为低温天然气。为防止低温天然气直接进入城市中压管网导致管道阀门等设施产生低温冷脆,也为防止因低温天然气密度大而产生过大的供销差,气化后的天然气需再经水浴式天然气加热器(E-103)将其温度升到5~10℃,然后再送入城市输配管网。
通常设置两组以上空温式气化器组,相互切换使用。当一组使用时间过长,气化器结霜严重,导致气化器气化效率降低,出口温度达不到要求时,人工(或自动或定时)切换到另一组使用,本组进行自然化霜备用。
在自增压过程中随着气态天然气的不断流入,储罐的压力不断升高,当压力升高到自动增压调节阀的关闭压力(比设定的开启压力约高10%)时自动增压阀关闭,增压过程结束。随着气化过程的持续进行,当储罐内压力又低于增压阀设定的开启压力时,自动增压阀打开,开始新一轮增压。
LNG在储罐储存过程中,尤其在卸车初期会产生蒸发气体(BOG),系统中设置了BOC加热器(E-104),加热后的BOG直接进入管网回收利用
在系统中必要的地方设置了安全阀,从安全阀排出的天然气以及非正常情况从储罐排出的天然气将进入EAG加热器(E-105)加热,再汇集到放散管集中放散。
此工艺流程一般用于中小型气化站,管网压力等级为中低压的系统中。
2,加压强制气化工艺流程
加压强制气化的工艺流程与等压气化流程基本相似,只是在系统中设置了低温输送系,储罐中的LNG通过输送泵送到气化器中去气化。
此工艺流程适合于中高压系统,且天然气的处理量相对较大; LNG储罐可以为带压储罐,也可以为常压储罐。
液化天然气气化站生产区一般分为储罐区、气化区、调压计量加臭区、卸车区和灌装680 第16章液化天然气气化站
储罐区、气化区、灌装区宜呈“一”字顺序排列,这样即能满足功能需要,又符合规范规定的防火间距的要求,节省用地。区等
生产区应设置消防通道,车道宽度不应小于3.5m。当储罐总容积小于500m时,可设置尽头式消防车道和面积不应小于12m×12m的回车场
LNG运输槽车的拐弯弯曲半径不宜小于12m,槽车应尽量在站内卸车区回转,其回车场地面积不应小于20m×20m;当因受场地制约无法在站内回车时,可借助站区外道路进行槽车的回转,但事先须征得当地交通主管部门的许可。灌瓶区的灌装台前应有较宽敞的汽车回车场地。
②气化站生产区和辅助区至少应各设置1和对外的出入口。当液化天然气储罐的总容积超过1000m时,生产区应设2个对外出入口,且其间距不应小于30m。出入口宽度
③生产区内宜设置LNG槽车电子衡,对LNG称重,作为结算或生产管理的依据L.NG槽车上下电子衡应顺畅,尽量减少倒车次数。不应小于4m
1) 储罐区
储罐区一般包括液化天然气储罐(组)、空温式储罐增压器和液化天然气低温泵等。
①储罐宜选择立式储罐以减少占地面积;当地质条件不良或当地规划部门有特殊要求时应选择卧罐。
②储罐(组)四周须设置周边封闭的不燃烧体实体防护墙。防护墙的设计应保证在接触液化天然气时不应被破坏,高度一般为1m。防护墙内的有效容积(V)指的是防护墙内的容积减去积雪、墙内储罐和设备等占有的容积加上一部分余量。其有效容积应符合下列规定:
A.对因低温或因防护墙内一储罐泄漏着火而可能引起防护墙内其他储罐泄漏,当储罐采取了防止措施时,有效容积不应小于防护墙内最大储罐的容积
B.当储罐未采取防止措施时,有效容积不应小于防护墙内储罐的总容积;
C.防护墙内禁止设置液化天然气钢瓶灌装口。
③储罐之间的净距不应小于相邻储罐直径之和的1/4,且不应小于1.5m。当储罐组的储罐不多于6台时宜根据站场面积布置成单排,超过6台,储罐宜分排布置,但储罐组内的储罐不应超过两排
地上卧式储罐之间的净距不应小于相邻较大罐的直径,且不宜小于3m.
防护墙内不应设置其他可燃液体储罐
④防护墙内储罐超过2台时,至少应设置2个过梯,且应分开布置。过梯应设置成斜梯,角度不宜大于45",过梯可以采用钢结构,也可以采用砖砌或混凝土结构。宽度一般为0.7m,并应设置扶手和护栏。
③储罐增压器宜选用空温式,空温式增压器宜布置在罐区内,且应尽量使入口管线最短⑥为确保安全和便于排水,储罐区防护墙内宜铺砌不发火花的混凝土地面。
⑦液化天然气低温泵宜露天放置在罐区内,应使泵吸入管段长度最短,管道附件最少,以增加泵前有效汽蚀余量。

系统图如下图：

LNG气化站中的主要设备有
１）LNG储罐：储存-162°Ｃ低温，一般采用地上式金属单罐，采用真空粉末绝
热，结构形式为立式（卧式）圆筒形双层壁结构。储罐内槽一般采用耐低温的奥氏体不
锈钢06Cr19Ni10，外槽采用压力容器用钢板16Mn，在内外槽间安装有内外槽的固定装
置，其要满足在生产、运输及使用过程中的强度、稳定性和绝热保冷的要求＿。
２）LNG泵：设置在储罐底部，一般设置为浸没式离心泵，使LNG能够顺利的输
出。一般情况下，每个储罐配备至少２个罐内泵，同时预留备用泵井，安装在储罐底部。
３）BOG压缩机：为往复式压缩机，其优点是排出压力稳定，能够满足较宽的压力
和流量调节，适用于压比高、流量小的场合，压缩机设两台，将BOG加压升温后输至
水浴式气化器。
４）LNG气化器：包括空温式气化器、水浴式气化器和EAG气化器。空温式气化
器将储罐出来的LNG升温气化；水浴式气化器将空温式气化器出口的天然气进行再次
换热，使天然气的温度大于５°Ｃ；EAG气化器主要升高EAG气体，使EAG能够达到放
空温度。
５）阀门：为低温不锈钢阀门，材质为06Cr19Ni10，用于切断或接通，防止流体倒
流，控制流体压力和流量。
６）法兰：选用凸面带颈对焊钢制法兰，材质为06Cr19Ni10，用于将管道与阀门、
设备连接起来，压力等级高出相应管道一个等级，法兰密封垫片采用金属缠绕式垫片。
其中，最为关键的设备为LNG储罐、LNG泵、空温式气化器及BOG压缩机，因
此本文的研宄主要包含与这几种设备相连的管道。
（２）管道
LNG气化站的管道包括LNG低温液体管道以及升温气化后的天然气管道，有LNG
输送管道、BOG输送管道、EAG放空管道与天然气外输管道等。
LNG输送管道、BOG输送管道、EAG放空管道等低温管道采用不锈钢无缝钢管，材质为
06Cr19Ni10，天然气外输管道采用无缝钢管，材质为２０号钢。

按管道支撑形式的性能和用途，管道的支撑形式可分为承重支吊架、限位支吊架和
振动控制支吊架３大类
（１）承重支吊架
用于支吊管道的重量，按其在管道垂直位移时载荷的变化情况分为恒力支吊架、变
力支吊架和刚性支吊架。恒力支吊架用于管道垂直位移较大或需要限制转移载荷的地方；
变力支吊架即弹簧支吊架，用于管道垂直位移不太大的地方；刚性支吊架用于管道无垂
直位移或垂直位移很小且允许约束的地方。
（２）限制性支吊架
用以限制和约束因热胀引起管系自由位移的支架，包括固定支架、限位支架、导向
支架。固定支架用于管道上不允许有任何方向位移（包括线位移、角位移）的地方，限
位支架用于限制某一方向位移的地方，导向支架用于允许管道有轴向位移但不允许有横
向位移的地方。
（３）防振支架
用于制止管道摆动、振动或冲击的控制装置，包括减振器和阻尼器。减振器用于需
要弹簧减振的地方，阻尼器用于缓和往复式机泵、地震、水击、安全阀排出反力等引起
的管道振动。
LNG气化站站内管道主要为地上敷设管道，地上管道除了受输送介质内压作用外，
并由支架支承，在自重作用下易受弯曲应力，还有由温度变化引起的温度应力。LNG气化站站场中地上管道大多采用限制性支吊架约束管道变形，阀门处采用承重支吊架支
撑阀门重量，BOG压缩机管道系统中为防止管系振动常采用防振支架。
普通输油、输气站场中的支架均采用钢筋混凝土浇筑而成，但在LNG气化站中，
由于管道运行温度低，因此支撑形式大多采用型钢支架，低温管道与支架间需加低温管
托以及隔热垫，隔热垫材料一般采用聚四氟乙烯板。

一、分区：
1：根据石油天然气火灾危险性分类，气化站生产区属于甲类危险区。液化石油天然气气化站应设置高度不低于2m的不燃烧实体围墙。
2：液化天然气气化站总平面应进行分区布置。一般分为生产区、生产辅助区。生产区与辅助区之间宜采用措施间隔开，并设置联络通道，便于生产和安全管理。
3：生产区应布置在站区全年最小频率风向的上风侧或上侧风侧
二、总平面布置
1：生产区液化天然气气化站生产区一般分为储罐区、气化区、调压计量加臭区、卸车区。
①生产区应设置消防通道，车道宽度不应小于3.5m.当储罐总容积小于500m³时，可设置尽头式消防车通道和面积不小于12×12的回车场，LNG运输槽车的转弯半径不宜小于12m，槽车应尽量在站内卸车区回转,其回车场地面积不应小于20m×20m;当因受场地制约无法在站内回车时,可借助站区外道路进行槽车的回转,但事先须征得当地交通主管部门的许可。灌瓶区的灌装台前应有较宽敞的汽车回车场地。

②气化站生产区和辅助区至少应各设置1和对外的出入口。当液化天然气储罐的总容积超过1000m时,生产区应设2个对外出入口,且其间距不应小于30m。出入口宽度

③生产区内宜设置LNG槽车电子衡,对LNG称重,作为结算或生产管理的依据L.NG槽车上下电子衡应顺畅,尽量减少倒车次数。不应小于4m

1) 储罐区

储罐区一般包括液化天然气储罐(组)、空温式储罐增压器和液化天然气低温泵等。

①储罐宜选择立式储罐以减少占地面积;当地质条件不良或当地规划部门有特殊要求时应选择卧罐。

②储罐(组)四周须设置周边封闭的不燃烧体实体防护墙。防护墙的设计应保证在接触液化天然气时不应被破坏,高度一般为1m。防护墙内的有效容积(V)指的是防护墙内的容积减去积雪、墙内储罐和设备等占有的容积加上一部分余量。其有效容积应符合下列规定:

A.对因低温或因防护墙内一储罐泄漏着火而可能引起防护墙内其他储罐泄漏,当储罐采取了防止措施时,有效容积不应小于防护墙内最大储罐的容积

B.当储罐未采取防止措施时,有效容积不应小于防护墙内储罐的总容积;

C.防护墙内禁止设置液化天然气钢瓶灌装口。

③储罐之间的净距不应小于相邻储罐直径之和的1/4,且不应小于1.5m。当储罐组的储罐不多于6台时宜根据站场面积布置成单排,超过6台,储罐宜分排布置,但储罐组内的储罐不应超过两排

地上卧式储罐之间的净距不应小于相邻较大罐的直径,且不宜小于3m.

防护墙内不应设置其他可燃液体储罐

④防护墙内储罐超过2台时,至少应设置2个过梯,且应分开布置。过梯应设置成斜梯,角度不宜大于45",过梯可以采用钢结构,也可以采用砖砌或混凝土结构。宽度一般为0.7m,并应设置扶手和护栏。

③储罐增压器宜选用空温式,空温式增压器宜布置在罐区内,且应尽量使入口管线最短⑥为确保安全和便于排水,储罐区防护墙内宜铺砌不发火花的混凝土地面。

⑦液化天然气低温泵宜露天放置在罐区内,应使泵吸入管段长度最短,管道附件最少,以增加泵前有效汽蚀余量。