LNG接收站工艺系统及主要设备(一)
责任编辑:icynet    浏览:54141次    时间: 2014-09-06 23:29:06       | 作者:刘猛,游莉

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摘要:摘要:2001年我国加入世贸组织以来,经济高速发展,能源供应短缺,环境污染日益严重。LNG作为一种清洁、高效的能源成为我国积极引进的重点,LNG接收站又是能源引进的关键环节。本文以上海LNG接收站为例,并结合国内外有关资料,对LNG接收终端工艺系统、主要设备和操作过程中主要控制参数加以综述。 关键词:LNG产业链;LNG接收站;工艺系统;BOG;IFV汽化器

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引言

液化天然气(LNG) 作为一种清洁、高效的能源正在成为全球能源市场的新热点, LNG已成为国际天然气贸易的重要部分。我国对LNG 产业的发展越来越重视,分别在广东、福建、上海、江苏、浙江、山东、河北、辽宁等地区规划和实施了LNG项目。上海LNG项目于2009年10月份正式投产试运行,成为继广东、福建后我国完成的第三个LNG项目。

上海液化天然气项目一期工程建设规模为年接收300万吨工程,包括:1座14.5万m3 LNG船专用码头和1座3000吨级工作船码头;3座16.5 m3 LNG储罐和相应的LNG回收、输送、气化及公用配套设施;52km输气管线(包括36km海底输气干线和16km陆域输气管线),在临港新城输气末站进入上海城市天然气高压主干网系统。下文将以上海LNG一期项目为例,介绍LNG接收终端的工艺系统、主要设备和操作过程中主要控制参数。

2 LNG接收站工艺系统

2.1 LNG主要物理性质

在大气条件下,天然气是高易燃性的无色气体,无味或有很淡的臭味。 蒸汽对眼睛、鼻子或喉咙无刺激性,但吸入会导致头晕、呼吸困难或丧失意识,高气体浓度时可能导致窒息。 LNG液体可造成冻伤,气体的主要成分是甲烷。LNG的体积约为其气态体积的1/620,主要成分(%,摩尔)为:CH4 85~90,C2H6 3~8,C3H8 1~3,C4H10 1~2,C+5 微量。LNG再气化(约-162℃)时的蒸发潜热约为511 kJ/kg。

2.2 LNG产业链

LNG利用是一项投资十分巨大、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接收与气化、天然气外输管线、天然气最终用户等六个环节组成,产业链如图1所示。其中任何一个环节出现问题都将使整个系统停车,而且必须对上下游环节做出巨额赔偿。因此LNG利用各个环节的工艺及设备必须安全可靠,LNG接收站是其中重要环节之一,要求更为严格。


图1:LNG产业链

2.3 LNG接收终端工艺

从流程上看LNG站工艺并不复杂,但其中包含很多高科技知识。LNG在常压下沸点约-160℃,因此LNG站在气化之前的所有设备都是在-160℃下长期低温运行。这对设备的保冷、材质、防泄漏诸方面要求极高。通常接收站工艺可分为三个主要系统:LNG卸船系统、LNG存储系统、LNG外输系统,工艺流程如图2所示。


图2:LNG接收站流程示意图

2.3.1 卸船系统

本案中接收站卸船系统的设计可安全容纳容量为75000 ~ 215000 m3的LNG船。在码头上配备了四个16″的卸料臂,有三个臂Y-01A/B/C输送液体,最后一个Y-02输送气体。 其中一个液体卸料臂Y-01B是混合式的,如果气体输送臂出现故障,混合臂可用作气体回流臂,卸船则以较低的速度进行。正常情况下平均卸载速度为12500 m3/h,在将来的补充建设时需要安装第四个卸料臂,以提高215000 m3 LNG船卸料时的操作速度。

LNG通过船上的卸料泵将LNG从船舱排出。 通过三个16″的卸料臂Y-01A/B/C进行卸船,并通过46″的卸船管线和6″的再循环管线将LNG输送到岸上的LNG储罐同时为了维持LNG船舱的压力,所需的气体通过16″的NG回气臂Y-02从岸上的BOG总管返回。因此在卸船过程中,BOG总管的工作压力必须高于LNG运输船的工作压力,以便气体可以自然地从BOG总管流向船中。返回LNG船的蒸汽压力由调节阀PV-01控制。

卸船操作完成后断开臂以前,将卸料臂排空并在臂的顶部供应工作氮气进行吹扫。 LNG被迫返回到LNG船和LNG接收站的码头排放罐V-0101。码头排放罐中的LNG可以用排放罐电加热器对LNG进行加热,通过蒸汽回流管线将产生的蒸汽输送到BOG总管。还可以通过N2加压的方式排放LNG至46″卸料管线。LNG卸料及排放流程如图3所示。

图3:LNG卸料及排放流程图

卸船完成后在码头备用期间,必须用少量的LNG循环维持卸船管线的低温状态。循环过程是将部分LNG从罐内泵排放到卸船管线中,然后到循环管线,最后到再冷凝器的过程。通过调节阀控制循环流量,使LNG沿管线循环回码头这一过程中的温升不超过4℃,以防卸船开始时“温热”的LNG被推入罐中时出现大量闪蒸现象。在卸船过程中循环中断,循环管线与卸船管线并行操作,但在每次卸船操作之后重新建立循环。

2.3.2 LNG储存系统

一般LNG接收站至少需要两个165,000 m3 的储罐才能满足日常储存和卸船的要求,本案共有三个储罐,总净容量为3×165,000m3。每个储罐配备两根注入管线即一条将LNG输送至内罐顶部,另一条输送至底部。注入模式由储存的LNG和需要卸船的LNG各自的密度决定,注入点的选择主要是防止发生LNG分层,分层可能导致翻滚现象。为了储罐的初期预冷(用LNG进行),提供了与卸船管线相连的喷淋环。每个储罐都装有对LNG液面、温度和密度以及气相压力进行安

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