LNG基础以及气化站知识

LNG 基础知识 一、LNG 基本参数 天然气在常压下，当冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然 气（英文 Liquefied Natural Gas, 简称 LNG）。天然气是一种混和物，其组分 随气田不同而异，主要成分有甲烷、氮及 C2～C5 的饱和烷烃，另外还含有微量 的氦、二氧化碳及硫化氢等，通过制冷液化后，LNG 就成为含甲烷（96％以上） 和乙烷（4％）及少量 C3～C5 烷烃的低温液体。LNG 是由天然气转变的另一种能 源形式。 二、LNG 的物化性质 1）LNG 的主要成份为甲烷，化学名称为 CH4，还有少量的乙烷 C2H6、丙烷 C3H8 以及氮 N2等其他成份组成。 2）临界温度为-82.3℃，临界压力为 45.8kg/cm3。 3）沸点为-162.5℃，熔点为-182℃，着火点为 650℃。 4）液态密度为 0.430T/m3，气态密度为 0.688kg/Nm3。 5）气态热值 9100Kcal/m3，液态热值 12000Kcal/kg。 6）爆炸范围：上限为 15%，下限为 5%。 7）华白指数(W)44.94MJ/Nm3。 8）燃烧势(CP)45.18。 9）辛烷值 ASTM： 130（研究法）。 10）无色、无味、无毒且无腐蚀性。 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 11）体积约为同量气态天然气体积的 1/625。 三、LNG 的六大优点 1）LNG 体积比同质量的天然气小 625 倍，所以可用汽车轮船很方便地将 LNG 运到没有天然气的地方使用。 2）LNG 储存效率高，占地少。投资省，10m3LNG 储存量就可供 1万户居民 1 天的生活用气。 3）LNG 作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、 发动机寿命长。燃料费用低。环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中 HC减 少 72%，NOx 减少 39%， CO 减少 90%，SOx、Pb 降为零。 4）LNG 汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。 5）由于 LNG 汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开 来，不致引起爆炸。 6）由于 LNG 组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很 好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。 四、LNG 的主要用途 1）作为清洁燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小 的特点。 2）作代用汽车燃料使用。采用 LNG 作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适 当变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的 今天，以 LNG 作为燃料的汽车，排气明显改善。据资料报道：与压缩天然气（CNG） 比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG 汽车 燃料成本要低 20%，重量要轻 2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低 2 /3。 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 可以证明，将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效 的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 3）作为冷源用于生产速冷食品，以及塑料，橡胶的低温粉碎等，也可用于 海水淡化和电缆冷却等。 4）作为工业气体燃料，用于玻壳厂， 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 玻璃厂等。 五、LNG 的生产、运输、储存 LNG 的生产工艺一般分以下三种：一是阶式混和制冷工艺，二是混和阶式制 冷工艺，三是压缩、膨胀制冷工艺。LNG 工厂主要设备有压缩机、膨胀机、换热 器、分离器、低温储罐、低温泵、低温槽车等。 LNG 的运输方式主要有轮船、火车。汽车槽车等方式。在 500～800 公里经 济运输半径范围内，采用汽车槽车运输 LNG 是比较理想的方式。槽车罐体采用双 壁真空粉未绝热，配有操作阀安全系统及输液软管等。国内低温液体槽车的制造 技术比较成熟，槽车使用安全。 LNG 产品采用深冷液体储罐储存，液体储罐为双壁真空粉未绝热，LNG 的日 蒸发率可控制在 0.46%之内，储存周期为 4天。 六、LNG 气化站的工艺流程概述 LNG 由槽车运至气化站，利用 LNG 卸车增压器使槽车内压力增高，将槽车内 LNG 送至 LNG 低温储罐内储存。当从 LNG 储罐外排时，先通过储罐的自增压系统， 使储罐压力升高，然后打开储罐液相出口阀，通过压力差将储罐内的 LNG 送至气 化器后，经调压、计量、加臭等工序送入市政燃气管网。当室外环境温度较低， 空温式气化器出口的天然气温度低于 5℃时，需在空温式气化器出口串联水浴式 加热器，对气化后的天然气进行加热。 七、LNG 的储存 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 ① 储罐容积的确定 储罐的总容积通常按 3～7d 高峰月平均日用气量来确定，还应考虑长期供气 气源厂的数量、检修时间、运输周期及用户用气波动等因素，工业用气量要根据 用气设备性质及生产的具体要求确定。若只有一个气源厂，则储罐的总容积应考 虑在气源厂检修期间能保证正常供气。 ② LNG 的储存方式 储罐是 LNG 气化站的主要设备，直接影响气化站的正常生产，也占有较大的 造价比例。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。 对于 LNG 储罐，现有真空粉末绝热型储罐、正压堆积绝热型储罐和高真空层绝 热型储罐，中、小型气化站一般选用真空粉末绝热型低温储罐。储罐分内、外两 层，夹层填充珠光砂并抽真空，减小外界热量传入，保证罐内 LNG 日气化率低于 0.3%。 八、LNG 的气化 气化装置是气化站向外界供气的主要装置， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中我们通常采用空温式气化 器，其气化能力宜为用气城镇高峰小时计算流量的 I.3～1.5 倍，不少于 2台， 并且应有 1台备用。当环境温度较低时，空温式气化器出口天然气温度低于 5℃ 时，应将出口天然气进行二次加热，以保证整个供气的正常运行。一般天然气加 热器采用水浴式加热器。 九、BOG 与 EAG(安全放散气体)的处理 BOG 主要来源于 LNG 槽车回气和储罐每天 0.3%的自然气化。现在常用的槽车 容积为 40m3，回收 BOG 的时间按照 30min 计算，卸完 LNG 的槽车内气相压力约 为 0.55MPa，根据末端天然气压力的不同，回收 BOG 后槽车内的压力也不同，一 般可以按照 0.2MPa 计算。回收槽车回气需要 BOG 加热器流量为 280m3/h，加 LNG 储罐的自然蒸发量，则可计算出 BOG 加热器流量。LNG 的储存温度为-163℃，即 BOG 的温度约为-163℃，为保证设备的安全，要将 BOG 加热到 15℃。根据流量和 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 温度可以确定 BOG 加热器的规格。回收的 BOG 经过调压、计量、加臭后可以直接 进入管网，如果用户用气非连续则需要设置 BOG 储罐进行储存。 EAG 主要是在设备或管道超压时排放。当 LNG 气化为气体天然气时，天然气 比常温空气轻时的临界温度为-110℃。为防止 EAG 在放散时聚集，则需将 EAG 加热至高于-110℃后放散。容积为100m3的 LNG储罐选择500m3/h的 EAG加热器， 最大量放散时出口温度不会低于-15℃。 十、LNG 气化站的主要工艺设备简介 （1）LNG 储罐 ①LNG 储罐结构形式 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类。地上 LNG 储罐又分为金属子母储罐和金属单罐 2种。金属子母储罐是 由 3 只以上子罐并列组装在一个大型母罐(即外罐)之中，子罐通常为立式圆筒 形，母罐为立式平底拱盖圆筒形。子母罐多用于天然气液化工厂。城市 LNG 气化 站的储罐通常采用立式双层金属单罐，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。储罐容积有 50m3 和 100m3，多采用 100m3 储罐。 对于 100m3 立式储罐，其内罐内径为 3000mm，外罐内径为 3200 mm，罐体加 支座总高度为 17100 mm，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 储罐的最高工作压力为 O.8 MPa。按照 GB150 《钢制压力容器》的规定，当储罐的最高工作压力为 0.8MPa 时，可取设计压力 为0.84 MPa。储罐的充装系数为0.95，内罐充装LNG后的液柱净压力为0.062MPa， 内外罐之间绝对压力为 5Pa，则内罐的计算压力为 1.01 MPa。 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 外罐的主要作用是以吊挂式或支撑式固定内罐与绝热 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，同时与内罐形成 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。所以外罐为外压容器，设计压力为-0.1 MPa。 ③LNG 储罐的选材 正常操作时 LNG 储罐的工作温度为-162.3℃，第一次投用前要用-196℃的液 氮对储罐进行预冷，则储罐的设计温度为-196℃。内罐既要承受介质的工作压力， 又要承受 LNG 的低温，要求内罐材料必须具有良好的低温综合机械性能，尤其要 具有良好的低温韧性，因此内罐材料采用 0Crl8Ni9，相当于 ASME(美国机械工 程师协会) 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 304。 根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 11.1 mm 和 12.O mm。作为常温外压容器，外罐材料选用低合金容器钢 16MnR，其设计 厚度为 10.0 mm。 ④LNG 储罐接管设计 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 8 个接管口。内罐上的接管材质都为 OCrl8Ni9。 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 空后该管口被封闭)。为防止真空失效和内罐介质漏入外罐，在外罐上封头设置 防爆装置。 ⑤LNG 储罐液位测量装置设计 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安 全，在储罐上分别设置测满口与差压式液位计两套独立液位测量装置…，其灵敏 度与可靠性对 LNG 储罐的安全至关重要。在向储罐充装 LNG 时，通过差压式液位 计所显示的静压力读数，可从静压力与充装质量对照表上直观方便地读出罐内 LNG 的液面高度、体积和质量。当达到充装上限时，LNG 液体会从测满口溢出， LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 提醒操作人员手动切断进料。储罐自控系统还设有高限报警(充装量为罐容的 85 ％)、紧急切断(充装量为罐容的 95％)、低限报警(剩余 LNG 量为罐容的 10％)。 ⑥LNG 储罐绝热层设计 LNG 储罐的绝热层有以下 3种形式： 高真空多层缠绕式绝热层。多用于 LNG 槽车和罐式集装箱车； 正压堆积绝热层。这种绝热方式是将绝热材料堆积在内外罐之间的夹层中， 夹层通氮气，通常绝热层较厚。广泛应用于大中型 LNG 储罐和储槽，例如立式金 属 LNG 子母储罐； 真空粉末绝热层。常用的单罐公称容积为 100 m3。和 50 m3。的圆筒形双金 属LNG储罐通常采用这种绝热方式。在LNG储罐内外罐之间的夹层中填充粉末(珠 光砂)，然后将该夹层抽成高真空。通常用蒸发率来衡量储罐的绝热性能。目前 国产 LNG 储罐的日静态蒸发率体积分数≤O.3％。 （2）BOG 缓冲罐 对于调峰型 LNG 气化站，为了回收非调峰期接卸槽车的余气和储罐中的 BOG(Boil Off Gas，蒸发气体)，或对于天然气混气站为了均匀混气，常在 BOG 加热器的出口增设 BOG 缓冲罐，其容量按回收槽车余气量设置。 （3）储罐增压气化器 按 100m3 的 LNG 储罐装满 90m3 的 LNG 后，在 30min 内将 10m3。气相空间的 压力由卸车状态的 0.4 MPa 升压至工作状态的 0.6 MPa 进行计算。据计算结果， 每台储罐选用 1台气化量为 200 m3／h的空温式气化器为储罐增压，LNG 进增压 气化器的温度为-162.3℃，气态天然气出增压气化器的温度为-145 ℃。 设计多采用 l台 LNG 储罐带 1台增压气化器。也可多台储罐共用 1台或 1 组气化器增压，通过阀门切换，可简化流程，减少设备，降低造价。 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 （4）卸车增压气化器 由于 LNG 集装箱罐车上不配备增压装置，因此站内设置气化量为 300 m3／h 的卸车增压气化器，将罐车压力增至 0.6 MPa。LNG 进气化器温度为-162.3℃， 气态天然气出气化器温度为-145℃。 （5）BOG 加热器 由于站内 BOG 发生量最大的是回收槽车卸车后的气相天然气，故 BOG 空温式 加热器的设计能力按此进行计算，回收槽车卸车后的气相天然气的时间按 30 min 计。以 1台 40 m。的槽车压力从 0.6MPa 降至 0.3 MPa 为例，计算出所需 BOG 空 温式气化器的能力为240 ma／h。一般根据气化站可同时接卸槽车的数量选用BOG 空温式加热器。通常 BOG 加热器的加热能力为 500～1 000 m3／h。在冬季使用 水浴式天然气加热器时，将 BOG 用作热水锅炉的燃料，其余季节送入城市输配管 网。 （6）空温式气化器 空温式气化器是 LNG 气化站向城市供气的主要气化设施。气化器的气化能力 按高峰小时用气量确定，并留有一定的余量，通常按高峰小时用气量的 1.3～1.5 倍确定。单台气化器的气化能力按 2 000m3／h 计算，2—4台为一组，设计上配 置 2～3组，相互切换使用。 （7）水浴式天然气加热器 当环境温度较低，空温式气化器出口气态天然气温度低于 5℃时，在空温式 气化器后串联水浴式天然气加热器，对气化后的天然气进行加热。加热器的加热 能力按高峰小时用气量的 1.3～1.5 倍确定。 （8）安全放散气体(EAG)加热器 LNG 是以甲烷为主的液态混合物，常压下的沸点温度为-161.5℃，常压下储 存温度为-162.3 cC，密度约 430 k∥m。。当 LNG 气化为气态天然气时，其临界 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 浮力温度为-107℃。当气态天然气温度高于-107℃时，气态天然气比空气轻，将 从泄漏处上升飘走。当气态天然气温度低于-107℃时，气态天然气比空气重，低 温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆炸物。为了防止安全阀放空的低 温气态天然气向下积聚形成爆炸性混合物，设置 1台空温式安全放散气体加热 器，放散气体先通过该加热器加热，使其密度小于空气，然后再引入高空放散。 EAG 空温式加热器设备能力按 100 m3 储罐的最大安全放散量进行计算。经 计算，100 m3。储罐的安全放散量为 500 m3／h，设计中选择气化量为 500m3／h 的空温式加热器 1台。进加热器气体温度取-145℃，出加热器气体温度取-15℃。 对于南方不设 EAG 加热装置的 LNG 气化站，为了防止安全阀起跳后放出的低 温 LNG 气液混合物冷灼伤操作人员，应将单个安全阀放散管和储罐放散管接入集 中放散总管放散。 （9）调压、计量与加臭装置 根据 LNG 气化站的规模选择调压装置。通常设置 2路调压装置，调压器选用 带指挥器、超压切断的自力式调压器。 计量采用涡轮流量计。加臭剂采用四氢噻吩，加臭以隔膜式计量泵为动力， 根据流量信号将加臭剂注入燃气管道中。 十一、LNG 气化站的阀门与管材管件选型设计 （1） 阀门选型设计 工艺系统阀门应满足输送 LNG 的压力和流量要求，同时必须具备耐-196℃的 低温性能。常用的 LNG 阀门主要有增压调节阀、减压调节阀、紧急切断阀、低温 截止阀、安全阀、止回阀等。阀门材料为 0Cr18Ni9。 （2） 管材、管件、法兰选型设计 ①介质温度≤-20℃的管道采用输送流体用不锈钢无缝钢管(GB/T 14976—2002)，材质为 0Cr18Ni9。管件均采用材质为 0crl8Ni9 的无缝冲压管件 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛 (GB/T 12459—90)。法兰采用凹凸面长颈对焊钢制管法兰(HG 20592—97)，其材 质为 0Cr18Ni9。法兰密封垫片采用金属缠绕式垫片，材质为 0crl8Ni9。紧固件 采用专用双头螺柱、螺母，材质为 0Crl8Ni9。 ②介质温度>-20℃的工艺管道，当公称直径≤200 mm 时，采用输送流体用 无缝钢管(GB/T8163—1999)，材质为 20号钢；当公称径>200mm 时采用焊接钢管 (GB/T 3041—2001)，材质为 Q235B。管件均采用材质为 20号钢的无缝冲压管件 (GB/T 12459—90)。法兰采用凸面带颈对焊钢制管法兰(HG 20592—97)，材质为 20号钢。法兰密封垫片采用柔性石墨复合垫片(HG 20629—97)。 LNG 工艺管道安装除必要的法兰连接外，均采用焊接连接。低温工艺管道用 聚氨酯绝热管托和复合聚乙烯绝热管壳进行绝热。碳素钢工艺管道作防腐处理。 （3）冷收缩问题 LNG 管道通常采用奥氏体不锈钢管，材质为 0crl8Ni9，虽然其具有优异的低 温机械性能，但冷收缩率高达 0.003。站区 LNG 管道在常温下安装，在低温下运 行，前后温差高达 180℃，存在着较大的冷收缩量和温差应力，通常采用“门形” 补偿装置补偿工艺管道的冷收缩。 LNG领跑者(www.lng123.com) 邀您打造中国最权威、最专业的液化天然气行业技术论坛