淄博市液化天然气气化站储罐增压方法探讨

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摘 要：根据我国第一个小型液化天然气气化站的工艺设计，简要对LNG储罐的增压方法进行了探讨。



1 前言



1999年至2000年底我院先后编制完成了淄博市液化天然气（LNG）工程的可行性研究报告、初步设计和施工图设计；目前淄博市博原燃气公司正在加紧施工，力争早日建成投产。



为解决淄博市污染严重的问题，淄博博原燃气公司与中原油田会作开发建设淄博市天然气燃气工程。根据中原油田液化工厂的建设生产能力与淄博市燃气发展规划，本工程一期新建12×104Nm3/d的气化站一座，供应工业用户；二期增加供气量24×104Nm3/d，供应工业用户与城镇居民；三期增加供气量24×104Nm3/d，总供气能力达到 60×104Nm3/d。



2 气化站工艺流程简述



液化天然气（简称LNG）由低温槽车[0.3MPa（绝）、-145℃]从中原油田运至淄博气化站，利用槽车自带的增压器给槽车储罐增压至0.8MPa（绝），利用压差将LNG送入LNG储罐（每台罐容积为100m3),通过储罐增压器将LNG增压至0.5MPa（绝），然后自流进入空浴式气化器，LNG吸热气化发生相变，成为天然气（简称NG）；夏季直接去管网，冬季经水浴式气化器气化后再去管网，管网压力设定为0.4MPa（绝）



3 增压原因



中原油田的LNG出厂参数为0.3MPa（绝）、-145℃；LNG储罐储存参数为0.5MPa（绝）、-145℃。为保证管网的调节作用，将管网工作压力定设为0.4MPa（绝）。运行时，随着LNG储罐内LNG的不断排出，储罐压力不断降低。当降到一定程度，达到压力平衡时，储罐内的LNG便不能排出，而导致流程断流，故必须给LNG储罐增压，维持其0.5MPa（绝）的压力，才能使气化站流程连续运行，完成气化目的。



4 增压方法



LNG储罐增压分为液相增压和气相增压两种方法。液相增压法是利用增压器或低温泵来增大液相压力，在气化器之前加大LNG压力，使进入LNG气化器的液相压力达到0.5MPa（绝）；气相增压是利用压缩机来增大气相压力，设在气化器之后加大NG的压力，使NG压力高于管网压力。天然气的气液比（体积）大约为600：1，利用压缩机进行气相压缩能耗相对大得多，故在此仅讨论液相增压方。



4.l 增压器增压方法



4.1.l 原理



LNG储罐储存压力为0.5MPa（绝）。运行时，打开增压器气相低温阀，当LNG储罐压力（调节阀阅后压力）低于设定压力0.5MPa（绝）时，调节闹开启，LNG进入增压器，在增压器中与空气换热，气化为NG，进入罐内，使气相压力变大，从而将LNG储罐压力维持在0.5MPa（绝）。随着LNG的不断流出，罐内液位不断下降，气相空间不断变大，压力不断降低，这样，通过增压器不断气化LNG来补充罐内压力，以维持LNG储罐的压力不变，如图1所示。



4.1.2 投资及运行费用



一套增压器装置包括增压器一台、低温自力式调节阀一个、低温阀一个和若干管线。以淄博液化天然气工程为例，低温阀、低温自力式调节阀由日本进口，增压器为国产空浴式气化器，据日本与浙江报价，价格大约为6.7万元人民币。运行时利用空气换热，无需用电；如连续运行，需人工化霜，消耗一部分热水。



4.1.3 优缺点



优点：增压器利用空气进行换热，气化LNG，无需耗电，空气为自然能源，成本及运行费用低；对小型储罐，维持压力所需气化量小，增压器相对率高。



缺点：需人工化霜，消耗一部分热水；LNG储罐内需有一定的液位高度，以达到一定压力，使LNG能自流进入增压器气化；对大型储罐，维持压力所需气化量大，增压器相对率低。



4.2 低温泵增压方法



4.2.1 原理



通过低温泵将LNG液相压力增大，从而达到所需压力0.5MPa（绝）。而低温泵又分为露天式与浸没式两种。



4.2.2 投资及运行费用



由于LNG的低温性及易燃易爆的特性，国产低温泵尚达不到要求，故目前均为进口。根据报价，一台露天式用量为12.Om3/h），低温泵约需35万元人民币，一台浸没式（排量为11.4m3/h），低温泵约需58万元人民币。



低温泵运行需耗电，按一年365天连续运行，一台低温泵年耗电约4.4×103kwh。



4.2.3 优缺点



优点；压力稳定，浸没式低温泵置于LNG储罐内，完全浸没于LNG内，杜绝了LNG的损失，并可保证泵的快速启动，无密封及浸润式设计对平时的维护要求低。



缺点：泵的使用为问断使用，需经常启动，露天式低温泵由于温差大（-145℃～25℃），对泵的性能、寿命影响较大；而浸没式低温泵由于置于LNG储罐中，难以进行日常维护，对泵的性能、质量要求极高，而且不适用于本工程出型储罐无法安置）；根据设计过程中的咨询情况，低温泵额定流量多数远远大于本工程流量，故不适合本工程；且成本及运行费用较高。



4.3 结论



通过以上比较，可知低温泵不适合本工程，且投资过大；相对而言，增压器具有投资少，运行费用低，对本工程效率高的优点。故我院选取增压器作为LNG储罐的增压设施，并利用LNG储罐本体上的安全装置田OG回收和安全阀放空等）来防止超压。



5 结束语



本工程为首家国内设计的液化天然气工程，重要的设备、管道、管件均为国产，对提高国内液化天然气技术有积极的意义。





作者：青岛化工设计院 杨双成 张筱萍