LNG氣化站的預(yù)冷置換

1、LNG氣化站的預(yù)冷于置換氣化站的預(yù)冷于置換編輯：彭俊杰編輯：彭俊杰時(shí)間：時(shí)間：2013.12.15 LNG(Liquefied natural gas)即液化天然氣，是天然氣的一種利用形式。天然氣在常壓、一162C時(shí)為液態(tài)，氣液體積膨脹系數(shù)為600。利用這些性質(zhì)，將天然氣液化，運(yùn)用槽罐運(yùn)輸方式進(jìn)行運(yùn)輸，再將其氣化利用。該方式使那些天然氣資源貧缺或管道天然氣無(wú)法到達(dá)的地區(qū)利用天然氣資源成為可能。這種“衛(wèi)星氣化站”的供氣方式近兩年在我國(guó)得到了快速的發(fā)展。LNG氣化站主要包括LNG儲(chǔ)罐、氣化器、BOG緩沖罐以及相應(yīng)的調(diào)壓、計(jì)量、加臭設(shè)備。對(duì)于一個(gè)新建的氣化站，由于LNG的特殊性質(zhì)(低溫、易燃易爆)，

2、在運(yùn)行投產(chǎn)之前，必須對(duì)設(shè)備及管路進(jìn)行預(yù)冷及置換，以檢驗(yàn)設(shè)備的可靠程度、施工安裝的質(zhì)量，為安全投產(chǎn)做好準(zhǔn)備。上海通達(dá)能源有限公司自2000年以來(lái)采用了LNG這一先進(jìn)的供氣方式，已經(jīng)建設(shè)投產(chǎn)了龍川、姜堰、余姚、九江、沭陽(yáng)、陽(yáng)江6個(gè)城市LNG氣化站，在氣化站的開(kāi)工投產(chǎn)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。本文以姜堰市天然氣公司LNG氣化站的預(yù)冷置換過(guò)程為例，結(jié)合其它城市做法，對(duì)氣化站的預(yù)冷置換工作做一總結(jié)。預(yù)冷置換過(guò)程 2.1 方法方法 首先采用低溫液氮對(duì)站內(nèi)各管道、設(shè)備進(jìn)行預(yù)冷置換并對(duì)城區(qū)管網(wǎng)進(jìn)行置換，排除空氣，檢查設(shè)備及管道在低溫狀態(tài)下的安全可靠性。并保冷觀察，檢查儲(chǔ)罐的保冷效果，一切正常后，用LNG置換液氮，

3、進(jìn)行正常的生產(chǎn)供氣。 2.2前期的準(zhǔn)備前期的準(zhǔn)備 管道、設(shè)備的安裝、試壓、吹掃均已完成，人員、物質(zhì)均已到位。確認(rèn)所有的安全閥和儀表都已投用。 2.3 預(yù)冷預(yù)冷(置換置換)步驟步驟 1)液氮對(duì)1#儲(chǔ)罐預(yù)冷；2)1樣儲(chǔ)罐對(duì)2櫧罐的倒罐；3)增壓器預(yù)冷；4)空溫式氣化器預(yù)冷；5)BOG加熱器預(yù)冷；6)BOG緩沖罐置換；7)城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的氮?dú)庵脫Q；8)LNG進(jìn)罐；9)氣化器、加熱器、緩沖罐及管道的天然氣置換。 24 設(shè)備檢驗(yàn)內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備檢驗(yàn)內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) 主要設(shè)備的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下：儲(chǔ)罐：檢查儲(chǔ)罐外壁不出現(xiàn)“出汗”現(xiàn)象，真空度檢測(cè)合格汽化器：檢查結(jié)霜部位焊口無(wú)泄漏，翅片不出現(xiàn)變形低溫閥門(mén)：閥體螺栓無(wú)松動(dòng)

4、，填料及閥體法蘭無(wú)泄漏低溫管道：焊縫沒(méi)有泄漏，法蘭螺栓預(yù)緊力合適，螺栓無(wú)松動(dòng)，管道伸縮均勻，支架管托沒(méi)有移位。 3 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 31 熟悉物理過(guò)程熟悉物理過(guò)程 置換過(guò)程中發(fā)生的主要物理過(guò)程即熱量的交換以及隨之產(chǎn)生的氣化冷凝。因此，在過(guò)程中，首先應(yīng)對(duì)涉及的幾種氣體的主要物理性質(zhì)有一了解。表1物理性質(zhì)表物質(zhì) 空氣 氮?dú)?天然氣液態(tài)密度(ks/m3) 820 447氣態(tài)密度(ks/m3) 1.293 1.248 0.733常壓下的液化溫度 -196% -162%注：天然氣以中原油田的注：天然氣以中原油田的LNG為例為例 3.2 對(duì)工藝管道、設(shè)備的安裝有清楚的了解對(duì)工藝管道、設(shè)備的安裝有清楚的了

5、解 預(yù)冷前，應(yīng)熟悉站內(nèi)工藝流程及管路的工藝連接。在某些情況下，為達(dá)到同一目的，可以有不同的實(shí)施方案。氣體的放散、儲(chǔ)罐之間的倒罐等作業(yè)都可通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)。如圖2，排放氣體可有如下途徑：1)F23，F(xiàn)14至排氣筒放散；2)F15測(cè)滿閥放散；3)F13，F(xiàn)74卸液閥放散。 3.3 隨時(shí)注意壓力、溫度等的參數(shù)變化隨時(shí)注意壓力、溫度等的參數(shù)變化 站內(nèi)溫度、壓力等儀表是為了工作管理人員能清楚掌握站內(nèi)運(yùn)行狀況以便安全有效地進(jìn)行操作和控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。在開(kāi)工投產(chǎn)中，應(yīng)充分利用這些儀器儀表。根據(jù)壓力表(P)、溫度計(jì)(T)、液位表(h)的變化情況，分析管道、設(shè)備內(nèi)的氣體狀態(tài)，從而達(dá)到更好的控制。如壓力基本不變，

6、溫度均勻下降，液位均勻上升時(shí)，說(shuō)明預(yù)冷已基本完成，罐內(nèi)進(jìn)液。 3.4 注意局部問(wèn)題注意局部問(wèn)題 此外，在LNG氣化站的開(kāi)工投產(chǎn)中，還應(yīng)注意如下局部問(wèn)題：1)在關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，要注意管道內(nèi)殘留的液體或氣體在關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，要注意管道內(nèi)殘留的液體或氣體應(yīng)盡量避免形成封閉的管段，或者在形成封閉管段之前，確保對(duì)殘留氣體(或液體)進(jìn)行處理。如圖2，若在進(jìn)氣(或液)之后未作任何處理，將F16與F12同時(shí)關(guān)閉，在兩閥門(mén)之間形成封閉的管段，發(fā)生液體或氣體的膨脹，將對(duì)管道產(chǎn)生影響。故通圖2：姜堰LN6氣化站1#儲(chǔ)罐及2#儲(chǔ)罐的部分工藝管路F02一卸車(chē)臺(tái)進(jìn)液閥；Fl l一儲(chǔ)罐根部上進(jìn)液閥；F12一儲(chǔ)罐根部下進(jìn)液閥：F13

7、一儲(chǔ)罐根部出液閥；F14一儲(chǔ)罐根部氣相閥；F15一儲(chǔ)罐測(cè)滿閥；F16一儲(chǔ)罐下部進(jìn)液閥；F23一儲(chǔ)罐氣相放空閥；F74一儲(chǔ)罐出口卸液閥常操作中僅關(guān)閉F16，由于與儲(chǔ)罐連通，管段中氣體或液體的膨脹對(duì)管路不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。又如，儲(chǔ)罐上部進(jìn)液閥(F1 1)應(yīng)待卸車(chē)處低溫管道恢復(fù)常溫后再關(guān)閉，可以利用管道內(nèi)液氮的氣化升壓，將殘留的液氮壓人儲(chǔ)罐。 2)罐內(nèi)存有液體后，注意放散途徑的選擇。罐內(nèi)存有液體后，注意放散途徑的選擇。F13，F(xiàn)74控制的卸液管，在預(yù)冷階段，由于罐內(nèi)為氣體，可作為氣體放散使用，當(dāng)液氮進(jìn)入后，在進(jìn)行放散時(shí)，應(yīng)避免使用。3)充分換熱的措施充分換熱的措施操作中，為提高儲(chǔ)罐換熱效果，減少冷卻

8、時(shí)間，可采取的辦法有：上下同時(shí)進(jìn)氣、邊進(jìn)邊出、或者在進(jìn)氣后封閉一段時(shí)間，待充分混合后，再進(jìn)行放散。4)儲(chǔ)罐的壓力控制儲(chǔ)罐的壓力控制由于發(fā)生的換熱及相變的過(guò)程，儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力不斷變化。下部進(jìn)液使罐內(nèi)的低溫物質(zhì)與空氣或者罐壁發(fā)生熱交換，導(dǎo)致溫度升高而體積膨脹，可使儲(chǔ)罐壓力升高。儲(chǔ)罐增壓器也可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐壓力升高。低溫液體頂部噴淋導(dǎo)致氣體冷凝，可使儲(chǔ)罐壓力下降。此外還可以通過(guò)氣體放散降低罐內(nèi)的壓力。壓力的控制還可以通過(guò)控制氣相閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)控制儲(chǔ)罐壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)壓力(姜堰氣化站的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力為O.5MPa)。同時(shí)，在進(jìn)罐和倒罐過(guò)程中，為使氣體(或液體)順利流動(dòng)，應(yīng)保E l-_下游有

9、足夠的壓力差。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)50m3立式儲(chǔ)罐，壓力差至少應(yīng)大于O.05Mpa才能保證倒罐的順利完成。5)注意閥門(mén)凍住現(xiàn)象注意閥門(mén)凍住現(xiàn)象預(yù)冷過(guò)程中，閥門(mén)遇冷液體收縮，可能導(dǎo)致螺絲松動(dòng)，產(chǎn)生泄漏，若吸人外界空氣及水蒸氣，進(jìn)人管道中，水遇冷凍結(jié)，會(huì)產(chǎn)生閥門(mén)凍住的現(xiàn)象。因此，在預(yù)冷過(guò)程中，應(yīng)密切注意閥門(mén)情況，對(duì)松動(dòng)泄漏及時(shí)處理，以免閥門(mén)凍住。 6)所需預(yù)冷介質(zhì)的量所需預(yù)冷介質(zhì)的量所需預(yù)冷介質(zhì)的量根據(jù)儲(chǔ)罐的容積及數(shù)量通過(guò)冷量計(jì)算而定。通常一個(gè)50立方米低溫儲(chǔ)罐預(yù)冷約需要消耗45m3的液氮。對(duì)于一個(gè)氣化站來(lái)說(shuō)，液氮冷能的充分利用可以減少站內(nèi)預(yù)冷所需的液氮量。實(shí)際操作中，遵循“能源的梯級(jí)利用”原則，利用

10、一次換熱后LNG罐中的氮?dú)馀c站內(nèi)其余設(shè)備進(jìn)行二次換熱預(yù)冷，甚至進(jìn)行三次換熱，節(jié)約了液氮耗量及預(yù)冷時(shí)間，達(dá)到了很好的效果。7)預(yù)冷的幾個(gè)技術(shù)參數(shù)預(yù)冷的幾個(gè)技術(shù)參數(shù)通過(guò)總結(jié)，在預(yù)冷置換中，應(yīng)控制如下參數(shù)：儲(chǔ)罐壓力：O.20.55MPa預(yù)冷時(shí)間：約3小時(shí)/罐(50m3罐)液氮耗量：約7m3(50m32儲(chǔ)罐)約10m3(50m33儲(chǔ)罐) 4 結(jié)論結(jié)論 各地情況不同，LNG氣化站的置換預(yù)冷方案也有所不同，但方法基本一致，即首先用液態(tài)氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)冷置換，然后用LNG置換液氮。在預(yù)冷及進(jìn)液過(guò)程中，對(duì)溫度、壓力、進(jìn)液速度、置換時(shí)間及操作步驟應(yīng)科學(xué)安排和嚴(yán)格控制。防止出現(xiàn)局部急冷、超壓、封閉管段內(nèi)液體激烈氣化膨脹、進(jìn)液不均勻致LNG分層翻滾等現(xiàn)象而導(dǎo)致設(shè)備及管道