简述临沂中燃LCNG气站的应用.docx
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简述临沂中燃LCNG气站的应用
简述临沂中燃L—CNG气站的应用
天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。
天然气是一种洁净的能源。
我国具有丰富的天然气资源。
为了改变国家现有的不合理的能源结构、改善环境状态、发展西部经济，国家开始重视新型能源的开发和利用，而天然气正是在这样的时代背景和国际新型能源利用的潮流下越来越被重视起来的。
近十年来，中国的天然气工业正在以惊人的速度向前发展着，而液化天然气（Liquefiednaturalgas简称LNG）开发也开始步入正轨。
在LNG链的每一环节上都有所发展，尤其是近几年内，在某些环节上的进展还比较大。
已建天然气液化工厂有上海的LNG事故调峰站和河南中原天然气液化工厂。
新疆正在筹建一座规模更大的天然气液化工厂。
中国为了引进国外LNG，正在广东深圳建造LNG接收终端；并准备在福建建造第二座LNG接收终端。
在LNG运输方面，储罐制造商生产的LNG槽车已投入运行，正计划开发制造运输LNG的集装箱。
国家开始着手建造LNG船的计划。
为了适应LNG在中国的迅速发展，相应的LNG标准制定工作也已经开展。
在高等院校，展开了对天然气应用的基础研究。
随着我国西部大开发中四大工程之一的'西气东输'工程的实施，更将有力地促进天然气的开发和利用。
但由于距离、成本等众多因素的制约，好多城市不能及使用上清洁的'西气'。
而小型液化天然气气化站可用于边远城镇小规模的天然气利用，也可以以其为基础开发利用这些地区的小气田、油井残气及沼气等多种气源。
山东、江苏、河南、浙江和广东等省的一些城镇建立了这样的气化站，向居民或企业提供燃气。
在一些正在使用'西气'或准备使用'西气'的城市，小型液化天然气气化站还可作城市用气调峰，因此小型液化天然气气化站具有很大的实用价值。
山东临沂市是目前不能利用'西气'的边缘城市之一，随着陕京二线与西气东输联络线的修建，临沂即将于05年下半年用上'西气'。
但在这之前，临沂市经济开发区的一些工业企业急需清洁的天然气作为燃料。
因此，考虑到液化天然气气化站的独特功能及成熟经验，临沂中燃于2004年9月份动工建设LNG气化站一座，以暂时满足工业用户的用气。
在建设初期，考虑到LNG气源以及运营经验不足等原因，我公司采用LNG与CNG相结合的方式，建设成为L—CNG气化站。
一、 工程简介
L—CNG气站主要设LNG储罐撬1座、L—CNG气化装置撬1套、电加热水浴式NG加热器1台、加臭装置1套以及流量计量工艺区，站内还设有配套的值班室、消防及电气等设施。
气站占地面积小，可节约大量的建站用地资金，同时，相关配套设备安装成撬块，不仅机动灵活、便于运输，而且可以大大减少地面配套设施，缩短工程建设周期。
如'西气'到来后，此站可作为城市用气的调峰气源，亦可作为工业用户的单独供气气源。
由于LNG气态时的体积是液态体积的625倍，因此气站以LNG为主要供气气源，CNG只作为LNG供气系统出现故障火气源紧缺时的临时、短时备用气源。
站内不再设置CNG储瓶，用气时由CNG槽车作为储气气源直接供气，这样既节省投资又机动灵活。
1、 LNG储罐结构简介及重要技术特性
LNG储罐以撬装形式供货，由低温储罐、自增压器以及储罐的液位、温度检测仪表、LNG出液管紧急切断阀等组成。
储罐本体为卧式双圆筒真空粉末绝热低温容器结构，内筒为奥氏体不锈钢板材构成，外筒为优质碳素钢板制成，夹层内填充珠光砂并抽真空，以保证良好的绝热性能。
罐体配备具有压力、温度、液位等参数的显示功能的仪表，以及可燃气体报警器探头、照明、消防器材等设施。
高压N2瓶内的高压N2经过减压阀将压力降至0.4～0.6Mpa后做仪表风用。
同时系统设有紧急切断阀，用于在紧急情况下切断储罐LNG出口。
自增压器为铝制翅片空温式气化器，充分利用了外界空气的能量，不需要消耗额外的能量，并且自重轻、换热效率高。
注：
储罐主要技术特性
储 罐 设计压力 Mpa 0.9
工作压力 Mpa 0.4～0.7
水压试验压力 Mpa 1.15
气密性试验压力 Mpa 1.0
绝热形式 夹层填充珠光砂并抽真空
日蒸发率 ≤0.25%
设计温度 ℃ —196
工作温度 ℃ ≥—162
内筒材质 0Cr19Ni9
外筒材质 16MnR
内筒腐蚀余量 mm 0
外筒腐蚀余量 mm 1
物料名称 液化天然气（LNG）
物料密度 kg/m3 426（液态）
0.772（气态）
安全阀开启压力 Mpa 0.8
防爆片开启压力 Mpa 0.94
全容积 m3 43
最大充液体积 m3 40.8
充装系数 0.95
注：
自增压器主要技术特性
自增压器 材料 铝合金
设计压力 Mpa 0.98
工作压力 Mpa 0.4～0.8
气压试验压力 Mpa 1.15
气密性试验压力 Mpa 1.0
设计温度 ℃ —196
工作温度 ℃ ≥—162
额定排液量（增压能力）Nm3/Hr 600
2、 气化器结构简介及重要技术特性
气化器以撬装形式供货，包含LNG气化器、CNG气化器、可燃气体报警器探头、照明、消防器材、电气控制柜以及出站调压器等设施。
气化器为翅片空温式气化器，充分利用了外界空气的能量，不需要消耗额外的能量，并且自重轻、换热效率高。
气化能力为600～800Nm3/h。
控制柜有现场可燃气体报警装置和压力显示等仪表，同时还预留有压力、温度以及可燃气体报警信号的远传接口，可将上述参数远传至控制室。
注：
气化器主要技术特性
气化器 材料 铝合金
设计压力 Mpa 0.98
工作压力 Mpa 0.4～0.8
气压试验压力 Mpa 1.15
气密性试验压力 Mpa 1.0
设计温度 ℃ —196
出口温度（低于环境温度） ℃ ≥—20
气化能力 Nm3/Hr 800×2
3、 电加热水浴式NG加热器
当环境温度过低或空温式气化器表面结霜严重导致出站气体温度接近或低于计量设备、中压输配管网管材所要求的温度时，初次气化气体经空温式气化器至电加热水浴式NG加热器，在加热器里与高温水进行热量交换后通过减压、加臭出站进入中压输配管网。
加热器自带控制柜，可以显示加热器液位、水温等参数，同时可对低液位及水温的高低进行报警。
二、 工艺流程简介
1、卸车程序
1） LNG由专用槽车运来，槽车就位后接好接地线
2） 接好卸车软管，打开卸车管线进口处放散阀门，然后缓缓打开槽车气相阀对卸车管线进口处进行预冷、吹扫，直到放散阀出现白雾为止。
3） 用槽车自带的增压器给槽车上储罐增压（至0.7Mpa）准备卸车，卸车初时，缓慢打开卸车管线阀门，使先期的气相平稳地卸入储罐。
此时应注意阀门的开启速度，一定要缓慢打开，否则可能导致储罐压力迅速上升并造成安全阀起跳放散等不必要的浪费和安全隐患。
接着先打开储罐上进液阀门，此时观察储罐压力会迅速上升约0.1Mpa，此时应同步打开储罐的气相阀门向管网输气，否则储罐压力会继续上升并放散。
待压力平稳后，打开下进液阀，加快卸车速度。
在这个过程中，会显示储罐压有小幅度的下降，这是因为部分气相重新液化的结果。
在整个卸车过程中，应密切注意储罐压力的变化情况，如果压力过高应进行放散。
这里特别应当注意上、下进液阀门的开关顺序。
在我们的*作过程中发现，如果先打开下进液阀，新进液体和原有液体由于温度的差异会产生翻滚现象，给储罐的安全带来很大的隐患。
因此一直强调先打开上进液阀，待压力平稳后再打开下进液阀。
一方面避免了翻滚的发生，给储罐的安全带来隐患，另一方面也避免了储罐气相放散的不必要的浪费。
4） 当槽车与储罐压力平衡时，卸车完毕，关闭下进液阀（避免出现涡动现象）。
利用槽车气相对卸车管线进行吹扫，将管道内的LNG液体吹入储罐。
5） 关闭上进液阀，关闭卸车管线阀，然后打开卸车管线入口放散阀放散入口处及卸车软管内残留气体，卸去卸车软管，卸车完毕。
2、生产运行
1） LNG系统
储罐中的LNG用自增压器将压力增至0.4Mpa，LNG自流进入L—CNG撬装空温式气化器。
在气化器中，LNG与空气进行换热而发生相变成为气体，并升高温度（温度最低比环境温度低10℃，夏季可达5℃），然后经过L—CNG上的调压器调压至≤0.3Mpa后出撬、加臭进入中压城市输配管网。
当进入冬季时，由于环境温度过低或气化器表面结霜严重导致出站气体温度接近或低于计量设备、中压输配管网管材所要求的最低温度时，初次气化气体经空温式气化器至电加热水浴式NG加热器，在加热器里与高温水进行热量交换后通过减压、加臭出站进入中压输配管网。
2）CNG系统
当LNG供气系统出现故障或气源供应不及时时，CNG作为备用气源进行供气。
一般到货的CNG压力在14～19Mpa之间，CNG由槽车气瓶进入L—CNG撬装空温式气化器前管道，经过L—CNG撬装自带CNG减压装置一级减压至2～5Mpa，二级减压至≤0.3Mpa后进入空温式气化器，在气化器中升温后出撬、加臭进入中压城市输配管网。
由于CNG中含有少量水分及一些杂质，气化器在使用一段时间后应打开下部排污阀进行排污，同时利用LNG气相进行吹扫。
主要流程示意：
三、 主要管材及管件的选用
根据管道介质温度，本工程管道分为三种：
1、 介质温度在-40℃以下的低温管道，主要指LNG卸车至LNG储罐撬（含￠22的放空管）、LNG储罐撬与L—CNG撬装气化装置之间的LNG管道、CNG卸车至L—CNG撬装气化装置之间的管道（含CNG放空截断阀上游管道），其材质为0Cr18Ni9，质量技术要求应符合《流体输送用不锈钢无缝钢管》（GB/T14976—2002）的有关规定。
注意事项：
由LNG的低温性质及其气化后体积巨变等因素，其管道必须严格按照设计选用的材质，但在工程施工时，我们发现施工方以采购难度和所谓的技术经验，在没有经过甲方的同意下私自采购材质为0Cr18Ni9Ti的钢管进场使用。
当发现此现象后我方立即与设计院进行沟通，设计院明确表示不能代用。
2、 介质温度在-20℃～-40℃之间的管道，主要指L—CNG撬装气化装置至水浴式NG电加热器进口之间的天然气管道，其材质为16MnR，质量技术要求应符合《输送流体用无缝钢管》（GB/T8163—1999）的有关规定。
3、 除上述两种管道外其余管道均为常温管道，其材质为20#钢，质量技术要求应符合《输送流体用无缝钢管》（GB/T8163—1999）的有关规定。
4、 管件的技术要求应符合《钢制对焊无缝管件》（GB12459—90）的有关规定，管件材质与相应的管道材质相同。
介质温度低于-20℃的弯头曲率半径为3D，其他弯头的曲率半径为1.5D。
当支管外径大于或等于1/2主管内径时应采用标准三通件。
四、 阀门及其配件的选用
根据介质温度，本工程用阀门分为两种：
1、 低温阀门：
主要用于介质温度低于-20℃的管道以及CNG管道（包括CNG放空管道用阀门），连接形式采用焊接，其中NG管线上的压力表截断阀采用双卡套连接。
阀门应配带的接管与连接管道的材质、规格相同。
2、 常温阀门：
所有常温阀门采用法兰连接方式，提供阀门配套的法兰、垫片、紧固件。
3、 法兰、垫片及紧固件：
常温法兰选用凸面对焊钢制法兰，法兰的各项参数应符合JB/T82.1—94标准的相关规定。
常温垫片选用金属缠绕式垫片，垫片规格为D型（带内外环），垫片的各项参数应符合《管路法兰用缠绕史垫片》JB/T90-94的有关规定。
法兰连接螺栓、螺母的质量技术要求应符合SH3404-96的有关规定。
法兰连接件螺栓、螺母、缠绕垫片等应符合装配要求，不得有影响装配的划痕、毛刺、翘边及断丝等缺陷。
五、 支架
1、 低温管线支墩：
低温管线采用低支墩敷设，同时设在防护堤内的管线支墩应采用耐低温（-170℃）的材料制作。
2、 低温管线管托：
管托选用卡箍型保冷管托，隔冷层为硬质聚氨脂。
3、 除低温支架外的其余支架选自《石油化工装置工艺管道安装设计施工图册》第三分册《管道支吊架》。
六、 保冷
1、 LNG卸车至LNG储罐撬之间的LNG管线以及LNG储罐撬至L—CNG撬装气化装置之间的LNG管道，需要进行保冷。
保冷材料选用可以耐低温（-196℃）的9118#聚氨脂泡沫塑料，保冷材料在常温下的导热系数要求≤0.045w/m•k根据消防要求，保冷材料的氧指数≥30。
2、 设计规定，从L—CNG撬装气化装置至电加热水浴式NG加热器进口的卖地管线，采用30mm厚泡沫塑料隔冷。
但由于这段管线短、工程进度和材料采购的矛盾等多方面原因，保冷与LNG管道保冷措施相同。
3、 LNG放空管线不保冷，但需设保冷管托。
4、 地上保冷管线的防潮及保护在环境变化与振动情况下，防潮层应能保持其结构的完成性和密封性，保护层应不渗水、不裂纹、不散缝、不坠落。
防潮层外不得设置铁丝、钢带等硬质捆扎件，保护层选用金属材料。
金属保护层具有整体防水功能，接缝采用咬合或钢带捆扎件结构,不得使用螺钉或铆钉连接,接缝部位采用玛踢脂或胶泥严合。
保冷、防潮及保护层的施工应符合《工业设备、管道绝热工程施工及验收规范》（GBJ126-89）的规定。
七、 管线试压
1、 严密性试压：
CNG管道严密性试压为22Mpa，其余管线的严密性试验压力为1.0Mpa。
2、 强度试压：
强度试压值及试压程序按《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》（SH3501-2001）的有关规定执行。
八、 系统使用前的干燥、置换、预冷要求
干燥、置换、预冷是正式安全充装液体的保证措施，也是系统能否正常、安全使用的重要前提
开始应先用水露点小于-60℃的氮气对系统进行干燥、置换，使系统水露点小于-50℃、含氧量小于0.5%。
然后用液氮或LNG对系统进行预冷，一般储罐自带的液氮即可满足对系统的干燥、置换和预冷。
预冷是考察低温设备、管线、阀门的耐低温性能和保冷性能，并对低温阀门、法兰进行冷紧。
九、 LNG的性质
熟悉理解介质的物理性质，将有利于员工正确的*作设备、处理事故和故事时的自我保护，减少不必要的财产损失和人员伤亡。
LNG中的甲烷含量达90%以上，其他还包括乙烷、丙烷、N2及其他烃类混合物，属于低温易燃易爆介质。
下面介绍甲烷的有关特性，其他烃类也有类似的特性，所不同的是具体参数不同而已，需要适应认真查阅有关手册。
项 目 单 位 数 值
化学分子式 CH4
分子量 16
标准状况下（101.325KP20℃）密度 Kg/m3 0.6685
气体常数 kg•m/kg•k 52.86
临界压力 Mpa 4.64
临界温度 ℃ -82.45
临界密度 Kg/m3 162
气液体积比（标准状况下） 633:
1
101.325kpa压力下的沸点温度 ℃ -161.45
101.325kpa压力下的液体密度 Kg/m3 424
101.325kpa压力下的蒸汽密度 Kg/m3 1.8
101.325kpa压力下的汽化潜热 Kcal/kg 122
三相点温度 ℃ -182.55
燃烧值 Kcal/kg 8569
熔点温度 ℃ -182.5
熔点熔化热 Kcal/kg 13.9
爆炸极限 V/V % 5～15
着火温度 ℃ 650
在0.8Mpa表压下的有关特性：
本产品最高工作压力
饱和温度 ℃ -126.5
饱和液体密度 Kg/m3 364.89
饱和蒸汽密度 Kg/m3 14.171
汽化潜热 Kcal/kg 101.66
十、 安全防护
1、 LNG的危害性及紧急救护措施
LNG*作过程中的潜在危害主要来自其自身的物理性质，因此应特别注意，现将常见的潜在危害叙述如下：
1.1表现状态
无色无味的液体
在环境大气压下具有极低的温度
具有很大的气液体积比，如果减压措施不当，将导致压力迅速升高。
气体易燃易爆、有窒息性
1.2对人体的影响
皮肤：
液体的飞溅沫会造成皮肤冷灼伤
眼睛：
液体的飞溅沫进入眼睛会造成严重的永久性伤害
吸入：
如果吸入液体，会引起头痛、晕眩和昏睡，浓度高时使人失去知觉
1.3紧急救护
吸入：
把伤者送至空气新鲜的地方，如果必要的话应进行人工呼吸，并及时送入医院医治
眼睛：
用水进行冲洗，并及时送入医院医治
皮肤：
处理伤者动作要轻、慢，将受伤处放在45～50℃的温水中浸泡，已达到解冻的目的，并应及时医治
防护服装：
处理LNG时必须配戴专用防护镜和聚氯乙烯或皮质手套，如过现场蒸汽浓度过高，必须戴上呼吸装置
泄漏：
如果发生大的泄漏，应立即关断上游阀门，用现场泡沫覆盖，同时及时通知119报警。
避免人体与LNG直接或间接接触，并设法控制LNG的蒸发
失火：
当发生局部火灾时，立即使用高倍数泡沫灭火剂灭火，如果LNG有大量的泄漏，严禁用水直接灭火。
2、 安全防护
使LNG远离火焰或电火花，在LNG设备维修、充装、存储的地区不允许烟火进入；
在有LNG的地区工作时，*作人员必须穿戴好劳保用品，保护眼睛和暴露的皮肤，应佩戴护目镜、脸罩及绝热手套；
保持设备所在地区通风良好，在维修或保养设备时确保系统已泄压；
设备区内的阀门、管线，特别是低温管线严禁踩踏，低温阀门*作应缓慢进行，两低温阀门中间管端无安全放散时，严禁同时关闭；
在任何情况下，严禁水分、油分、机械杂质进入管道，以避免堵塞管路；
严禁敲打或用火烘烤冷冻部位，也不得用水喷淋，应该用热气加热解冻，卸车*作时应注意保护低温软管，避免踩踏；
设备区内自动调节阀门和仪表严禁随便调整，卸车时，应注意严禁车辆移动，以避免拉断软管，造成大量LNG泄漏，造成不必要的损失或灾难；
十一、 关于执行规范的说明
本站站址位于一家陶瓷工业厂内部，属租赁用地，同时在厂的规划中此地周围基本无建、构筑物，因此设计时考虑多方面因素。
再者，由于我国目前无关于LNG以及CNG用于城镇燃气的设计、施工及验收规范，因此本设计主要参照《城镇燃气设计规范》（GB50028-93 2002年版）、《建筑设计防火规范》（GBJ16-87 2001年版）及美国防火协会标准NFPA59A《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》（2001年版）进行设计，施工验收参照《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》（SH3501-2001）、《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50236-98）执行。
本站的LNG储罐与周围建（构）筑物的防火间距应满足《城镇燃气设计规范》（GB50028-93 2002年版）中表6.3.7-1的有关规定，本站按周围无任何建（构）筑物进行设计的，如该站的四周有新的规划，则应与本站相关设施的间距满足有关规范要求。
十二、小结
LNG气化站为离输气主管线较远的中小城镇和供气量不能满足需求的大中城市提供了气源保证和调峰用气，是目前长输管网规模下最为理想的供气方式。
而与CNG结合的L—CNG气化站则是LNG气化站气源不间断的重要保证。
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