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1、编号：TQC/K332 液化天然气储存及应用技 术完整版 Through strengthen!ng managemeimproving product!on conditions and working environ me nt and in creasing all-ro und mon itori ng and other measures,in order to preve nt casualties and achieve the best production state for safe production and civilized construction.适用安全技术/
2、生产体系/提升效率/企业管理等场景】编 写:审 核:时 间:部 门:女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第2页/总31页 液化天然气储存及应用技术完整版 下载说明：本安全管理资料适合用于通过加强过程管理，不断改善生产条件和作业环境 和增加全方位监控等措施，以期达到预防伤亡事故，并实现最佳的生产状态用以安全生 产、文明施工等。可直接应用日常文档制作，也可以根据实际需要对其进行修改。1、前言 天然气是一种清洁优质能源”近年 来,世界天然气产量和消费量呈持续增长 趋势。从今后我国经济和社会发展看,加 快天然气的开发利用,对
3、改善能源结构,保护生态环境,提高人民生活质量,具有 十分重要的战略意义。国际上液化天然气(L N G)的生产和应用 已有久远的历史。LNG贸易是天然气国际 贸易的一个重要方面。近10年来LNG产 量以年20%速度增长。LNG工业将是未女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第3页/总31页 来 天然气工业重要组成部分。我国尚处于起 步阶段,国家最近批准在珠海建设进口 LNG接收站。中原油田正筹建一座日处理 15万m3天然气的液化工厂。LNG在我国 的应用必将开始一个新的阶段。2、液化天然气的制取与输送 LNG是液化天然气
4、的简称,常压下将 天然气冷冻到-162工左右,可使其变为液 体即液化天然气(LNG)。它是天然气经过净 化(脱水、脱姪、脱酸性气体)后，采用节 流,膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变 成液体而形成的。LNG的体积约为其气态 体积的I/620o 天然气的液化技术包括天然气的预处 女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第4页/总31页 理,天然气的液化及贮存,液化天然气的 气化及其冷量的回收以及安全技术等内 容。LNG利用是一项投资巨大、上下游各 环节联系十分紧密的链状系统工程,由天 然气开采、天然气液化、LNG运输、LNG
5、 接收与气化、天然气外输管线、天然气最 终用户等6个环节组成。由于天然气液化后,体积缩小620 倍,因此便于经济可靠的运输。用LNG船 代替深海和地下长距离管道,可节省大量 风险性管道投资,降低运输成本。从输气 经济性推算,陆上管道气在3000km左右 运距最为经济,超过3500km后,船运液 化天然气就占了优势,具有比管道气更好 的经济性。女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第5页/总31页 LNG对调剂世界天然气供应起着巨大 的作用,可以解决一个国家能源的短缺,使没有气源的国家和气源衰竭的国家供气 得到保证,对有
6、气源的国家则可以起到调 峰及补充的作用,不仅使天然气来源多元 化,而且有很大的经济价值。LNG作为城市气化调峰之用比用地下 储气库有许多优点。例如：它选址不受地 理位置、地质结构、距离远近、容量大小 等限制,而且占地少、造价低、工期短、维修方便。在没有气田、盐穴水层的城 市,难以建地下储气库,而需要设置LNG 调峰。这项技术在国外已比较成熟,如美 国、英国和加拿大的部分地区采用LNG调 峰。我国也正在女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第6页/总31页 引进这项技术。液化天然气蕴藏着大量的低温能量,在1个大气压下,到
7、常温气态大约可放出 879KJ/kg的能量,利用其冷能可以进行 冷能发电、空气分离、超低温冷库、制造 干冰、冷冻食品等。由于LNG工厂在预处理时已脱除了气 体的杂质,因此LNG作为燃料燃烧时所排 放的烟气中S02及NOx含量很少。因此 被称为清洁能源，广泛用于发电、城市民 用燃气及工业燃气,减少了大气污染,有 利于经济与环境的协调发展。3、LNG接收站的工艺系统 LNG通常由专用运输船从生产地输出 女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第7页/总31页 终端运到目的地接收站，经再气化后外输 至用户。目前，已形成了包括L
8、NG生产、储存、运输、接收、再气化及冷量利用等 完整的产、运、销LNG工业体。3.1 LNG接收站工艺漉程 LNG接收站一般由接收港和站场两部 分组成,其工艺方案可分为直接输出式和 再冷凝式两种,主要区别在于根据终端用 户压力要求不同,在流程中是否设有再冷 凝器等设备。后者的工艺流程见图I。图:L LNG接收站工艺流程 由图I可知,LNG接收站一般由LNG 卸船、储存、再气化/外输、蒸发气处 理、防女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第8页/总31页 真空补气和火炬/放空6部分工艺 系统（有的终端还有冷量利用系统）组
9、成。为 了能够平稳、安全的运转,必须要有高度 可靠的控制系统。3.1.1 LNG卸船系统 LNG运输船靠泊码头后，经码头上卸 料臂将船上LNG输出管线与岸上卸船管线 连接起来,由船上储罐内的输送泵（潜液泵）将LNG输送到终端的储罐内。随着LNG 不断输出,船上储罐内气相压力逐渐下 降,为维持其值一定,将岸上储罐内一部 分因冷损气化产生的蒸发气加压后经回流 管线及回流臂送至船上储罐内。LNG卸船管线一般采用双母管式设 女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第9页/总31页 计。卸船时两根母管同时工作,各承担 50%的输送
10、量。当一根终管出现故障时,另一根母管仍可工作,不致使卸船中断。在非卸船期问,双母管可使卸船管线构成 个循环，便于对母管进行循环保冷，使 其保持低温,减少因管线漏热使LNG蒸发 量增加。通常,由岸上储罐输送泵出口分 出一部分LNG来冷却需保冷的管线,再经 循环保冷管线返回罐内。每次卸船前还需 用船上LNG对卸料臂等预冷,预冷完毕后 再将卸船量逐步增加至正常输量。卸船管线上配有取样器,在每次卸船 前取样并分析LNG的组成、密度及热值。3.1.2 LNG储存系统 女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第10页/总31页 LN
11、G低温储罐采用绝热保冷设计。由 于有外界热量或其它能量导人”例如储罐 绝热层、附属管件等的漏热、储罐内压力 变化及输送泵的散热等,故会引起储罐内 少量LNG蒸发。正常运行时。罐内LNG 的日蒸发率约为0.06%0.08%。卸船 时,由于船上储罐内输送泵运行时散热、船上储罐与终端储罐的压差、卸料臂漏热 及LNG液体与蒸发气的置换等,蒸发气量 可数倍增加。为了最大程度减少卸船时的 蒸发气量,应尽量提高此时储罐内的压 力。接收站的储存能力可按下式计算,即：Vs二Vt+nQ-tq 式中：Vs1者存能力,m3;女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号
12、：TQC/K332 第11页/总31页 VtLNG运输船船容,m3;n-连续不可作业的日数,d;Q平均日输送量,m3/d;t卸船时间，h；q-卸船时的输送量,m3/do 般说来,接收站至少应有2个等容 积的储罐。一般都在I0 x|04m3以上，直 径达70多米。3.1.3 LNG再气化/外输系统 储罐内LNG经罐内输送泵加压至 IMPa后进入再冷凝器”使来自储罐顶部 的蒸发气液化。从再冷凝器中流出的LNG 可根据不同用户要求,分别加压至不同压 力。一般情况是一部分LNG经低压外输泵 加压至女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K
13、332 第12页/总31页 4.0MPa后。进入低压水淋蒸发器 中蒸发。水淋蒸发器在基本负荷下运行 时,浸没燃烧式蒸发器作为备用设备,在 水淋蒸发器维修时运行或在需要增加气量 调峰时并联运行；另一部分LNG经高压外 输泵加压至7MPa后，进入高压水淋蒸发 器蒸发,以供远距离用户使用。高压水淋 蒸发器也配有浸没燃烧式蒸发器备用。再 气化后的高、低压天然气（外输气）经计量设 施分别计量后输往用户。为保证罐内输送泵、罐外低压和高压 外输泵正常运行，泵出口均设有回流管 线。当LNG输送量变化时,可利用回流管 线调节流量。在停止输出时，可利用回流 管线打循女全管理完整模板/Complete Templa
14、te Of New Production 编号：TQC/K332 第13页/总31页 环,以保证泵处于低温状态。3.1.4蒸发气处理系统 储罐顶部的蒸发气先通过压缩机加压 到IMPa左右，然后与LNG低压泵送来的 压力为IMPa的过冷液体换热,冷凝成 LNGO此系统应保证LNG储罐在一定压力 范围内正常工作。储罐的压力取决于罐内 气相（蒸发气）的压力。储罐中设置压力开 关,并分别设定几个等级的超压值及欠压 值,当压力超过或低于各级设定值时,蒸 发气处理系统按照压力开关进行相应动 作。以控制储罐气相压力。在低温下运行的蒸发气压缩机,对人 口温度通常有一定限制。往复式压缩机一 般要女全管理完整模板
15、/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第14页/总31页 求为-80 C-160 C,离心式压缩机为-80 C160Co为保证人口温度不超限（主 要是防止超过上限）。故要求在压缩机人口 设蒸发气冷却器,利用LNG的冷量保证人 口温度低于上限。3.1.5储罐防真空补气系统 为防止LNG储罐在运行中产生真空,在流程中配有防真空补气系统。补气的气 源通常为蒸发器出口管汇引出的天然气。有些储罐也采取安全阀直接连接通大气的 做法,当储罐产生真空时,大气可直接由 阀进入罐内补气。3.1.6火炬/放空系统 女全管理完整模板/Complete Tem
16、plate Of New Production 编号：TQC/K332 第15页/总31页 当LNG储罐内气相空间超压,蒸发气 压缩机不能控制且压力超过泄放阀设定值 时,罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火 炬中烧掉。当发生诸如翻滚现象等事故 时,大量气体不能及时烧掉，则必须采取 放空措施捧泄。4 LNG接收站的主要设备 4.1卸科臂 通常根据终靖规模配置效根卸料臂及1 根蒸发气回流臂,二者尺寸可同可异，但 结构性能相同。如若尺寸相同则可互用。卸料臂的选型应考虑LNG卸船量和卸 船时间，同时根据栈桥长度、管线距离、高程、船上储罐内输送泵的扬程等，确定 其压力等级、管径及数量。蒸女全管理完整模板/C
17、omplete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第16页/总31页 发气回流臂 则应根据蒸发气回流量确定其管径等。为了保证卸料臂的旋转接头在低温下 有良好的密封性能而采用双重密封结构,同时可在工作状态时平移和转动;为了安 全。每台LNG卸料臂必须配备紧急脱离装 置。臂内LNG设计流速一般为10m/s。蒸发器回流臂的流速设计值为50m/s。LNG卸料臂的材质主要为不锈钢和铝合 金。制造直径一般在40.64cm以下。4.2 LNG储簟 LNG储罐属常压、低温大型储罐,分 为地上式与地下式两类,通常为平底双壁 圆柱形。储罐内壁与LNG直接接触,般 采用含
18、女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第17页/总31页 操9%的合金钢。也可为全铝、不锈 钢薄膜或预应力混凝土,外壁为碳钢或预 应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台 为铝制,罐顶则由碳钢或混凝土制成。簟 内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃 纤维毡及泡沫玻璃砖等。LNG储罐又有单 容（单封闭）罐、双容（双封闭）罐及全容（全封 闭）罐3种型式。单容罐在金属罐外有一比罐咼低得多 的混凝土围堰,用于防止在主容器发生事 故时LNG外溢扩散。该型储罐造价最低,但安全性稍差、占地较大。与单容罐相 比，双容罐的辅助容器则是在主容器
19、外围 设置的一层高度与罐壁相近,并与主容器 分开的圆柱形混女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第18页/总31页 凝土防护墙,全容储罐是 在金属罐外有一带顶的全封闭混凝土外 罐,即使LNG 旦泄露也只能在混凝土外 罐内而不致于外泄,还可防止子弹击穿、热辐射等。这3种型式的储罐各有优缺 点。选择罐型时应综合考虑技术、经济、安全性能、占地面积、场址条件、建设周 期及环境等因素。地下储罐全部建在地面以下,金属罐 外是深达百米左右的混凝土连续地中壁。地下储罐主要集中在日本。抗地震性好,适宜建在海滩回填区上,占地少。多个储 罐
20、可紧密布置,对站周围环境要求较好。安全性最高。气相空间设计压力是常压、低温大型 女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第19页/总31页 储罐的重要参数,尤其对接收站储簟更为 重要。随着科学技术的进步,这类储簟的 气相空间设计压力正逐年提高。尤其是薄 膜罐,由于其固有结构特点,可采用较高 的设计压力。储罐所有开口均应选择在罐顶,避免 LNG由接口处泄漏。此外,还应采用措施 防止在某些情况下由于液体分层及储罐漏 热而引起的翻滚现象。例如,考虑到运输 船待卸的LNG与终端储罐内已有LNG的 密度差,可将卸船管线进液口分别引
21、至罐 顶与罐底。如待卸LNG,密度大于储罐内已 有LNG密度,月采用簟顶进液口。反 之刚采用罐底进液口。女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第20页/总31页 4.3 LNG输送泵 终端储罐内均设有输送LNG的潜液 泵。LNG泵是站内输送LNG的关键设 备，由于LNG温度低,易汽化，易燃易爆，因此LNG泵有许多独特结构。要求低温下 轴封可靠,以便将泄漏的可能性减少到最 低程度；为防止处于气一液平衡状态进料 的LNG在泵内气化，保持泵内LNG,与储 罐内LNG,具有相同的温度,LNG泵被设 计成浸设式结构,连同马达一起
22、浸没于装 有LNG液体的泵内容器中。LNG泵一般为多级泵,扬程可根据用 户要求而定。选择范围为50m 2000m,以适应不同输气管网对压力的要求。在 LNG泵中，泵内容器和轴采用奥氏体不锈 钢/泵体和叶轮采用铝合金。如需在咼压 下管输天然气,还应在蒸发器前配置外输 泵进行增压。在泵初次运行和检修后投运之前,以 及泵处于备用状态时,均需预冷或保冷。泵停女全管理完整模板/Complete Template Of New Production 编号：TQC/K332 第21页/总31页 运后如保冷不善,随着漏热量增加,泵内的LNG逐渐蒸发，溶解在LNG中的 CO2浓度相对增加,当其浓度大于1.5x 104时就可能结冰,堵塞泵的流道,甚 至使泵不能正常运行。4.4 LNG气化器 按结构或热源不同,可分为板翅式、管壳式、中流式、开架式、浸没燃烧式及 中间媒体式等多种。LNG接收站多采用开 架式水淋气化器和浸没燃烧气化器。前者 以海水为加热介质,体积庞大,且需配置