LNG超低溫管道的設(shè)計

1、龍源期刊網(wǎng) HYPERLINK / LNG超低溫管道的設(shè)計作者：張寅秋 蔡貞玉來源：中國科技縱橫2019 年第 06 期摘要：LNG 超低溫管道是LNG 接受站內(nèi)工藝介質(zhì)流動和傳輸?shù)闹饕绞?，低溫管道的設(shè)計情況關(guān)系著整個接受站的設(shè)計質(zhì)量。LNG 超低溫的特點關(guān)于管道的工藝設(shè)計計算和管道部署設(shè)計提出了較高要求。本文從低溫管道材質(zhì)選擇、管道水力學(xué)計算及絕熱設(shè)計三方面總結(jié)了LNG 管道的工藝設(shè)計計算方法;從管道部署和應(yīng)力分析兩方面總結(jié)了LNG 管道部署設(shè)計方法。關(guān)鍵詞：LNG 管道;低溫材料選擇;水力學(xué)計算;管道絕熱;管道部署;應(yīng)力分析中圖分類號：TB21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-206

2、4（2019）06-0058-02在 LNG 儲運系統(tǒng)中，從船舶裝卸載、儲存直至槽車裝卸載，各個環(huán)節(jié)的輸送進程都是由低溫管道完成。因此，在LNG 儲運系統(tǒng)工藝設(shè)計時必需充分考慮LNG 的低溫特性，才能保證整個系統(tǒng)能夠安全、合理、長久地運行。超低溫管道的定義龍源期刊網(wǎng) 龍源期刊網(wǎng) HYPERLINK / 1的管道稱為低溫管 -100的管道，可稱為超低溫管道。以LNG 的一段高壓泵至汽化器段的管道設(shè)計為例，該段介質(zhì)工作溫度約為-169，屬于超低溫管道。工藝設(shè)計計算材質(zhì)選用不銹鋼管道和 9%鎳鋼管道具有較佳的低溫性能，在工程領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用2-5。比較二者的性能、經(jīng)濟性和應(yīng)用成熟度： Ni 鋼的強

3、度較高、線膨脹系數(shù)較低，使用該材料可以大如不銹鋼。從二者在LNG 鎳鋼目前多用于LNG 管道材料的選擇以不銹鋼為主。目前，國內(nèi)LNG 接受站內(nèi)LNG 低溫管道所用材料多為奧氏體不銹鋼，尤以雙牌號不銹鋼（如 304/304L 和 316/316L）較為普遍。水力學(xué)計算管徑計算合理流速。由于低溫管道材料成本高，一般在設(shè)計時盡快采用較高的流速來降低一 次投資。關(guān)于LNG 最高流速為 8m/s6。但是流速越高，壓降越大，會。合理壓降。關(guān)于于流量大于 150m3/h 4550kPa/100m7。計算方法。首先依照合理流速計算管徑=18.81W0.5u-0.5-0.5; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

4、 ; ; ;然后依照每百米壓降控制值來計算管徑，計算公式如下：=18.61W0.380.033-0.207 Pf100-0.207; ; ; ; ; ; ; （2）管道壓力降計算根據(jù)所選管徑計算管網(wǎng)壓力降，計算公式如下： P=（100/+）u2/2; ; ; ; ; ; ; ; ; ; （3）絕熱設(shè)計絕熱材料的選擇在工程設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)具體工程實際情況，擇優(yōu)選用合適的絕熱材料，低溫LNG 管道絕熱材料必需具有以下特性：;由于輸送液化天然氣的管路的管材為奧氏體不銹鋼，關(guān)于Cl-2510-6;此外，綜合經(jīng)濟效益、現(xiàn)場切割或裁剪加工性能以及再利用程度也需考慮。國內(nèi)早期的LNG 接受站項目多采用聚異氰脲

5、酸酯泡沫塑料作為 LNG 低溫管道保冷材料，如浙江LNG 和廣東大鵬LNG PIR 是以聚醚多元醇、聚合異氰酸酯為主要原材料20 世紀(jì) 90 在部分工程項目中使用PIR 年，我國已掌握了性能指標(biāo)達(dá)到CINI2.7 要求的PIR 生產(chǎn)技術(shù)8。絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計LNG 保冷一般采用結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且運行維持方便的堆積絕熱法，一般由絕熱層、防潮層和保護層等構(gòu)成。典范的PIR 保冷結(jié)構(gòu)是以PIR 為保冷層，然后用玻璃纖維帶纏繞后再敷設(shè)防潮層，最后用不銹鋼板作為保護層9-10。管道的部署與應(yīng)力分析管道部署一般要求LNG管線應(yīng)避免袋形（可能引起氣流滯留），保證氣體流通順暢。低溫主管的設(shè)計應(yīng)考慮坡度，便于排液。

6、坡度大小由P&I確定。LNG管溝邊緣，便于形成平坦回路。 置。保護相應(yīng)管件。管道的柔性部署在設(shè)備出入口附近的管道，應(yīng)盡快增加管系的柔性，以減少轉(zhuǎn)移到設(shè)備管嘴的荷載和力 的柔性。盡快依靠管道的自然填補，如 形，Z 形等部署方法增加柔性。在管道部署空間受到限制無法部署 形填補或為避免因增加管道長度使管道壓力降增加造成 LNG 氣化時，可管道多轉(zhuǎn)彎來增加管系的柔性。應(yīng)力分析LNG 管道的設(shè)計溫度為-196，屬于超低溫管道，在設(shè)計時須采用計算機軟件（如CAESAR II 軟件）進行管道應(yīng)力分析，保證管道的安全穩(wěn)定運行。區(qū)別于普通管道的應(yīng)力分析，關(guān)于于低溫LNG 管道的應(yīng)力分析來說，尤其應(yīng)當(dāng)注意以下幾點

7、11-13：低溫LNG 力學(xué)參數(shù)的選擇。LNG 管道應(yīng)力分析的載荷工況（特別是偶然載荷工況）考慮接受站的安全，設(shè)計時需根據(jù)NFPA 59A 標(biāo)準(zhǔn)的要求考慮;此外，還需考慮水錘力、安全閥泄放反力等的影響。邊界條件的描述：管系應(yīng)根據(jù)管道實際走向和管道柔性的要求，合理地設(shè)置平面和 算時應(yīng)根據(jù)計算結(jié)果隨時調(diào)整支架位置及型式。參考文獻1 M.2010，4：117.2 曾國修.低溫用金屬材料J.天津商學(xué)院學(xué)報，1986（02）：36-42.M.374-382.M.杭州：浙江大學(xué)出版社，1998，2：93-147.LNGJ.（02）：32-34+41.S.2008.7 HG/T 20570.6-95，管徑選擇S.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.LNGJ.（02）：32-34