1000Nm3d气化站方案.docx
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1000Nm3d气化站方案
1000Nm3/h民用撬装LNG气化站方案
一、LNG气化站技术方案
第一章项目方案总述
1、简述
本方案是专门针对LNG气化站而设计的。
本方案为LNG供气系统，流量为1000Nm3/h，输出压力P2：
0.2-0.3MPa。
LNG工艺原理：
卸车：
从LNG低温槽车运来的LNG液体；先将储罐和槽车通过BOG管理进行平压，将储罐压力引向槽车使槽车压力迅速提升；此时如果槽车压力达到卸车压力时，将槽车液相管跟储罐连接通，LNG从槽车液相进口管道出来进入LNG低温储罐；当槽车压力任然不够时，通过液相管进入卸车汽化器，气化后给槽车增压；当槽车压力升高后开始卸车。
供气：
从低温储罐出来的LNG液体经过LNG储罐增压控制撬；进入主气化器气化后变成气体进入管道；经调压、计量后进入天然气缓冲罐，然后给锅炉燃烧供气。
LNG低温储罐内储存的LNG液体产生的部分蒸发气体（BOG）通过管线进入气化器，通过气化器升温后进入调压计量撬，进入天然气缓冲罐，然后给锅炉燃烧供气。
2、设计，制造与施工主要依据的标准及规范
2.1、标准及规范
1）<<城镇燃气设计规范>>GB50028-2006
2）<<流体输送用不锈钢无缝钢管>>GB/T14976-2008
3）<<工业金属管道设计规范>>GB50316-2000
4）<<工业设备及管道绝热工程设计规范>>GB50264-97
5）<<建筑设计防火规范>>GBJ16-87（2006年版）
6）<<输送流体用无缝钢管>>GB8163-2008
7）<<钢制对焊无缝管件>>GB12459-2005
8）<<工业金属管道工程施工及验收规范>>GB50235
9）<<现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范>>GB50236
10）<<城镇燃气输配工程施工验收规范>>CJJ33-2005
11）<<工业设备及管道绝热工程施工及验收规范>>GBJ126
12）<<石油化工企业设备和管道表面色和标志色规定>>SHJ43
13）<<压力容器无损检测>>JB4730-2005
14）<<爆炸性气体环境用电气设备通用要求>>GB3836.1
15）<<爆炸性气体环境用电气设备：
隔爆型电气设备；本质安全型电路和电气设备>>GB3836.2;4
16）<<爆炸性气体环境用电气设备：
爆炸性气体环境用电气设>>GB3836.1317
<<工业自动化仪表工程施工及验收规范>>GB30093-2002
18）<<信号报警、联锁系统设计规定>>HG20511
19）<<自动化仪表选型规定>>HG20507
20）<<仪表供电设计规定>>HG20509
21）<<仪表接地设计规定>>HG20513
22）<<爆炸和火灾环境电力装备设计规范>>GB30058
23）<<电气装置安装工程爆炸火灾危险环境电气装置施工及验收规范>>GB50257
24）<<油气田及管道仪表控制系统设计规范>>SY/T0090
25）<<油气田及管道计算机控制系统设计规范>>SY/T0091
2.2、材料选择依据
1）、钢管
⑴、低温天然气管道选用GB/T14976-2002，材质：
0Cr18Ni9
⑵、常温天然气管道选用GB/T8163-2008，材质：
20#钢
⑶、氮气管道采用GB/T8163-2008，材质：
20#钢
⑷、热水管道采用GB/T8163-2008,材质：
20#钢
2）、管件
管件执行标准GB12459-2005,材质要求同钢管。
3）、阀门
低温采用不锈钢阀门，其余为锻件或配套阀门。
4）、法兰
法兰采用JB/T81--94
5）、绝热
⑴、保冷：
采用耐低温（-196℃）的保冷型PIR材质
⑵、保温：
采用硅酦铝管壳
2.3、施工验收要求
1）、管道制作安装试压验收按GB50235-97执行；
2）、管道焊接执行GB50236-98,全部采用全熔透性焊缝；
3）、焊接检验：
对接焊缝100%射线探伤不低于Ⅱ级，角焊缝进行100%表面着色渗透探伤不低于Ⅰ级。
第二章撬装式LNG供气系统
1、简介
本方案是为LNG气化站工程而专门设计的：
（1）具备24小时连续供气能力；
（2）最大流量为1000Nm3/h；
（3）撬块式设计；
本方案由储罐、水浴式汽化器（可选配）、LNG卸车汽化器、空温式主气化器、BOG加热器、EAG汽化器、调压计量撬及连接管路及安全控制系统组成；调压计量加臭功能组块集成于撬座上；所有连接管路可在公司内预制焊接好，现场采用法兰连接组装，现场工作量少，可大大缩短工期，本方案操作、维护方便，使用安全可靠，并且可以预留远程监控接口，减少现场操作频率。
本方案采用2台空温式气化能力为1000Nm3/h的气化器（气化器根据单台连续运行10小时，一用一备或两台切换使用设计），调压计量撬出口压力0.2-0.3MPa。
我们将提供必要的相关技术资料，并负责设备的指导安装、现场调试、对用户进行操作培训，同时提供其它规定的技术服务。
本公司产品的设计、生产和服务均受控于ISO9001-2000质量保证体系。
2、主要设备设备选型
2.1、空温式主气化器
a、气化能力
气化器气化能力1000Nm3/h。
b、主要工艺参数
设计LNG入口温度：
-162℃
出气化器温度：
环境温度减10℃
正常操作压力：
0.4～0.8MPa
c、结构型式
立式、长方体；管路为翅片式。
d、翅片为8片，厚度为1.2mm
2.2、卸车汽化器
a、气化能力
气化器的增压能力根据日卸车量和卸车速度确定。
卸车速度一般按照1～2h/车计算，气化能力300Nm3/h。
b、主要工艺参数
设计LNG入口温度：
-162℃
出气化器温度：
环境温度减10℃
正常操作压力：
0.4～0.8MPa
c、结构型式
卧式、长方体；管路为翅片式。
d、翅片为8片，厚度为1.2mm
2.3、空温式EAG加热器/BOG复热器
a、气化能力
气化能力根据气化站小时最大供气能力确定。
EAG气化能力150Nm3/h，BOG气化能力200Nm3/h。
b、主要工艺参数
设计LNG入口温度：
-162℃
出气化器温度：
环境温度减10℃
正常操作压力：
0.4～0.8MPa
c、结构型式
立式、长方体；管路为翅片式。
d、翅片为8片，厚度为1.2mm
2.4、LNG阀门、管道及管件
满足输送LNG压力、流量要求，且具备耐低温性能（-196℃）。
采用低温安全阀，紧急切断阀、低温截止阀,接管要求采用公制，材料采用0Cr18Ni9。
NG输送管道：
采用输送流体用热轧无缝钢管材质为20（GB/T8163-2008），法兰均采用公制凸面钢制法兰（JB/T81-94）,工艺管道管件采用对焊无缝管件（GB/12459-2005）;密封垫片均采用聚四氟乙烯垫片（HG20606-2009）,紧固件采用专用级螺栓、螺母（1Cr18Ni9）。
管路及配件按相应的国家标准执行。
2.4.1、低温阀门
厂家：
国产优质
公称压力：
4.0MPa
适用温度：
－196°C～+75℃
适用介质：
LNG、LO2、LN2、LAr
材质：
阀体0Cr18Ni9
阀瓣HPb59-1
阀盖HPb59-1
阀杆0Cr18Ni9
密封材料PCTFE
2.4.2、低温安全阀
厂家：
国产优质
公称压力：
4.0MPa
整定压力：
0.72MPa
适用温度：
－196℃～+80℃
适用介质：
LNG、LO2、LN2、LAr
材质：
阀体ZG0Cr18Ni9（304）
阀座1Cr18Ni9Ti
阀杆3Cr13
弹簧1Cr18Ni9-B
2.5.电加热水浴式气化器
（1）技术特点：
用于天然气复热。
在天然气工程中，空温气化器在环境温度很低时，气化温度达到-10°C左右而达不到0°C以上的要求，需要增加复热器，使天然气的温度由-10°C加热升至5~10°C，以确保设备的正常用气和运转。
（2）性能参数：
工作介质
NG
工作压力
0.8MPa
设计压力
1.6MPa
工作温度
-10℃~40℃
设计温度
-40℃~60℃
气化能力
1000Nm3/h
2.6.低温储罐
本项目使用的为立式LNG低温珠光砂储罐，容积为60m3，最高工作压力为1.05MPa，设计温度为-196℃。
低温罐主要技术参数
技术参数
内筒
夹套
备注
绝热方式
珠光砂
容积（m3）
100
/
充装系数（%）
90%
/
容器类别
二类
设计压力（MPa）
1.20
-0.1
工作压力（MPa）
1.0
真空
设计温度（℃）
-196
50
工作温度（℃）
-162
常温
焊缝系数
1.0
0.85
日蒸发率（液氮）
≤0.2%/d
结构形式
立式
主体材料
筒体
0Cr18Ni9
16MnR
封头
0Cr18Ni9
16MnR
尺寸
筒体
≥10mm
≥8mm
封头
≥8mm
≥6mm
第三章撬装设备及调压计量装置系统
LNG设备多以撬装形式组合，配到系统里，节省现场安装时间。
1、调压计量撬
数量：
1台
设计压力：
1.6MPa
流量：
1000Nm3/h
2.、调压器
在调压站中，调压系统占主导地位。
从前端气化后来的天然气压力较高，不适合中压管网输送及后端用户用气，则需要用调压器将天然气压力降至适合后端用户用气及输送。
在本次方案设计中，主调调压器采用自力式调压器。
3.1.、调压器产品特性
✧该系列调压器集稳压、调压功能于一体
✧出口压力控制精确、稳压精度高、流量大、关闭灵敏
✧阀芯维修及现场维护方便
✧压力设定简单、易于在线维修
✧高效降噪设计
✧结构紧凑、安装方便
✧调压器另具超高、超低压安全切断功能。
✧调压器切断精度高、响应速度快；
✧内设旁通、易于开启、关闭严密
✧调压器可自动切断，也可手动切断。
✧若配置监控系统，可实现远传控制监控和报警
✧当介质含有硫、苯等腐蚀性物质时，可选用抗腐蚀性材料
✧适用介质：
天然气、人工煤气、液化石油气、空气等
✧可用于城市门站、工业窑炉、锅炉及大型公共用户供气系统
3.2、型号规格及主要技术参数
型号：
RTJ-150/1.6NQ数量：
1台
3.2.1、调压器主要技术参数
1、RTJ-25/1.6NQ主要技术参数
公称通径：
DN25
公称压力：
PN0.8MPa
进口压力范围：
0.4～0.6MPa
出口可调压力范围：
0.2-0.4MPa
稳压精度：
±10%
关闭压力：
≤1.2P2n
设计温度：
-20～+60℃
切断精度：
±3%
`3.2.2、调压器主要零部件材质
阀体：
灰铁
阀座：
不锈钢
阀杆：
不锈钢
皮膜：
丁晴橡胶
密封件：
丁晴橡胶
弹簧：
合金钢
导压管：
不锈钢
4、智能气体涡轮流量计
气体涡轮流量计设计、制造和安装使用符合有关规定。
表体机械部分信号输出为脉冲输出。
流量计具有压力、温度的校正和补偿功能。
4.1、流量计型号规格及数量
气体智能涡轮流量计TBQZ-300BPN1.6MPa1台
1、TBQZ-300BPN1.6主要技术参数
流量范围：
200-4000m³/h
公称通径：
DN300
公称压力：
PN1.6MPa
准确度：
1.5级
短时过载：
1.6×Qmax仪表无损害
防爆标志：
ExdIIBT4;ExiaIICT4
防护等级：
IP65
2、TBQZ系列智能气体涡轮流量计主要特点：
◆温度、压力自动补尝和压缩因子自动修正，直接检测气体的标准体积流量和标准体积总量；
◆采用新型传感器，始动流量低，压力损失小，抗振与抗脉动流性能好；不易腐蚀、可靠性好、使用寿命长；
◆采用新型微机算理器与高性能的集成芯片，运算精度高，整机功能强大，性能优越；
◆采用先进的微功耗高新技术，整机功耗低。
既能用内部电池供电，又可由外部电源供电；
◆采用LED显示，清晰直观，读数方便；
◆采用EEPROM数据存贮技术，具备历史数据的存贮与查询。
◆流量计表头可180度旋转，安装使用简单方便
第四章控制系统简介
仪控介绍
控制系统采用PLC和工控机为核心，对LNG气化站的工艺变量、设备状态及其它过程变量进行监测和数据处理；跟据需要实现流程的自动化切换及设备的顺序启停；对工艺流程及设备进行连锁保护；流量计算及数据归档；显示本站的工艺流程图，数据趋势图、棒状图等；工艺变量的越限或故障报警、打印；各种报警画面显示；实现LNG的卸车、储存、调压计量加臭；实现高度自动和高度智能化，达到安全、经济、环保的效果。
控制系统包含所有需要的管理、工艺控制、安全检测、数据获得等功能。
预编程的控制器可完成数据评价、预警、紧急关停，支持各种不同的输入、输出，控制系统接收和显示所有相关的数字输入和输出，处理所有危险信号，并自动防止故障，需要时紧急关停系统。
系统设后备电源，支持停电状态下的可燃气体监测和数据保持。
控制系统由仪表柜、控制电缆、电控气动阀、仪表风系统及现场仪表等组成。
民用气化站报警因果关系如下：
报警名称
报警灯
声光报警
联锁输出控制
可燃性气体低限报警
x
x
可燃性气体高限报警
x
x
x
手动紧急停机
x
x
x
储罐压力低报警
x
x
x
储罐压力高报警
x
x
x
仪表风欠压报警
x
x
x
储罐液位低报警
x
x
x
储罐液位高报警
x
x
x
安保系统
加气站内设置天然气泄漏检测系统，位于罐区、卸车区及气化区。
泄漏检测仪表选用催化燃烧式可燃气体报警装置，设置高、低限报警，并能自动启动ESD系统。
紧急停车（ESD）
站控系统（SCS）ESD可手动（站控制室中的ESD按钮）或自动触发。
所有ESD动作将发出闭锁信号，使站内ESD设备在未接到人工复位的命令前不能再次启动。
ESD信号发出时，将关闭切断阀等。
控制系统主要技术要求
✧站控系统功能：
具有监视站内所有相关设备控制点的功能，并能实现站内安全装置的自动化联动控制。
✧数据接口：
采用标准化RS485接口。
✧变送器：
选用具有标准接口的器件、有抗零漂、抗干扰功能。
✧站内通讯线缆：
采用双绞线、暗埋敷设。
✧数据存储：
有自动生成记录表格及存储一年以上运行数据的功能。
✧显示器：
19″液晶显示器。
✧主控机：
工业级PC。
✧显示方式：
具有组合全屏主画面及各监控点分画面显示功能且画面无缝隙切换。
✧显示控制方式：
采用界面功能性软键控制。
✧通讯数据要求：
数据包上传。
✧预留接口：
预留与其他自控系统输出接口，并能上传至调度及SCADA系统。
✧数据安全保障：
断电自动保护及数据保存、系统设置专用密码及更改权限。
✧应急电源：
使用UPS电源，供电时间不小于30min。
✧应急保护功能：
意外事故有声、光报警，同时自动切断气源和动力电源。
✧站控系统具有防爆功能：
符合国家防爆要求，从而保护业主利益。
✧
第五章运行安全简述
1、LNG特性参数（不同产品会有所不同）
A.成分：
甲烷：
96%、乙烷3%、丙烷0.7%、其他0.3%
B.临界温度：
-162℃
C.饱和压力：
0.3MPa（-145℃）
D.热值：
8950大卡/标方
E.密度：
液态0.42t/M3气态0.71kg/M3
F.液态体积与气化后气体体积的比例：
1：
600
2、安全设计
2.1、LNG危险性分析
液化天然气（LNG，LiquefiedNaturalGas）是由天然气转变的另一种能源形式。
由于LNG96%以上都是甲烷，所以它和气体甲烷性质基本类似，LNG的常压沸点是－162℃，液体密度为430kg／m3，汽化潜热为510.25kJ／m3。
汽化后的气体常压密度是0.688kg／m3，与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸下限为3.6%～6.5%，爆炸上限为13%～17%。
LNG小型站内的生产介质主要是天然气、液化天然气等物质，若处理不当，极易发生火灾和爆炸等各类事故。
从生产介质的特性角度出发，具体说来主要有：
（1）在LNG设备中，由于其组分和密度差异引起分层，导致LNG突然大量蒸发，压力骤升。
若压力超过设备的极限承压能力时，会造成设备的损坏和危险介质泄漏，甚至爆炸。
（2）LNG的储存和操作都是在低温下进行的。
因此，一旦发生泄漏，低温会造成材料性能下降，导致更加严重的事故，并对人体造成严重伤害。
（3）虽然天然气毒性较小，但其中通常含有82%～98%的甲烷。
一旦泄漏，会使空气中的氧气减少，造成人体缺氧窒息等人身伤亡事故。
（4）空气－天然气混合物的爆炸极限范围非常窄。
如果存在外部火源（火星，火焰等），极易发生着火燃烧，甚至爆炸。
同时，气体燃烧产生的热辐射会对人身及装置造成极大危害。
可见，对于LNG系统来说，安全是至关重要的。
在设计过程中，必须通过危险分析及评估，确定与LNG装置有关的危险，根据相关的标准和运行管理经验，对LNG站的安全设计全面把关，把人身和财产的损失风险降到最低，使整个装置达到一个较高的安全水平。
2.2、无火灾紧急事故及其安全对策
针对无火灾事故各个主要设备所采取的安全措施有：
（1）LNG储罐材料性能
包覆在储罐外层而外露的隔热层应具有防火、阻燃、阻蒸汽、防水的性能，且在消防水的冲击下不会移动，有足够的牢度。
储罐内筒与外筒之间应填充与LNG和天然气性能适应的不可燃隔热材料。
储灌材料应能适应低温性能要求，在LNG及其冷蒸汽温度下仍能正常工作。
（2）围堰区
在考虑LNG贮罐的规划时，应充分考虑到贮存和装卸LNG时，如果发生意外情况，LNG有可能泄漏或溢出，及对附近人员和重要设备具有潜在的危害性。
对于LNG贮罐，常见方法是在贮槽周围设置采用压实土、混凝土、金属等耐低温材料建造的屏障，如堤堰、防护墙或蓄液坑等。
其作用是储罐发生泄漏等事故时，可燃液体被限制在围堰区内，不会四处流淌，防止LNG扩散；另外，如果发生火灾，还能阻止火焰蔓延到周边地区，使对周围设施造成的危害降低到最小程度。
因此，围堰内的容积应足够容纳储罐内的液化天然气，它包括排放区域的任何可用容积，以及考虑到积雪置换、其它储罐和设备而留出的余量。
（3）气化器
阀门配置气化器组的各个气化器都应进口、出口处设置阀门。
在汽化器与LNG管路上应安装切断阀，可由现场操作或远程控制，且有一定保护措施预防阀门因外部冰冻条件而失效。
每台气化器都应安装安全放散阀，在加热气化器正常工作时，应设置在温度不超过60℃的地方。
在流体管路上配置自动控制切断阀，且在管路失压（过流）、气化器周围区域温度异常（发生火灾）、或气化器出口管路出现低温时，能自动关闭。
（4）LNG管道及其组件
材料选择设计管道及组件时，应考虑到热循环作用对材料的疲劳作用。
对那些相互连接的管道、阀门、配件和其它管件，当管壁厚度不同时，特别要引起注意。
因此，为减轻火灾等意外事故的危害，包覆防水、隔热、阻燃、抗极端温度的管道隔热材料是必要的。
建议不采用铝、铜、铜合金或其它低耐火能力的材料，铸铁类管道则不允许使用。
（5）LNG装卸设备
安全间距LNG和可燃制冷剂的装卸接口到不可控制火源、工艺区域、储罐、控制大楼、办公室、商店、居民楼和其它建筑物的距离至少是30m。
2.3、有火灾紧急事故及其安全对策
对于着火的LNG事故，可以根据以下原则进行处理。
1尽量切断气源，控制泄漏。
2对着火罐及邻近罐和设备进行冷却保护，避免储罐设备受热超压造成更大灾害。
③将泄漏的LNG引至事故集液池等安全地带，再用高倍泡沫覆盖，使其安全气化，避免燃烧扩大。
3、操作步骤简单说明
3.1、置换预冷
由专人分工负责,统一指挥.做好安全防护工作.
3.2、卸车
1）、不用卸车增压器
开始充液，利用槽车自身压力充液.
2）、利用卸车增压器
当压力平衡时打开卸车增压阀直到充液结束；充液完毕，关闭进液阀门
33、供液
1）、不用储罐增压器
打开出液阀门,紧急切断阀，液体通过气化器气化后经调压器调压后提供给用户。
2）、利用储罐增压器
打开增压阀门、紧急切断阀，通过增压器加压将液体送到气化器气化后经调压器调压后提供给用户。
3.4、供气（BOG）
打开阀门，储罐内的BOG气体通过主气化器气化、调压后，提供给用户。
3.5、气化
橇装中空温式气化器，工作时只要将气化器前的阀门打开。
3.6、调压计量
按照用户的参数要求调试后，即可投入运行。
1）、应详细阅读有关设备及配件的操作使用说明书，按正确的方法对各个设备及配件进行调试。
2）、安全放散阀的放散压力在调压站出厂前已调整好，一般现场不需作调试，只需打开安全放散阀前球阀，使其处于工作状态。
特殊情况也有现场安装调试的。
3）、各项数据调整好后.方可往下游供气.
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