LNG操作规程要点.pdf
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1、LNG知识汇编 海螺沟银泉天然气有限公司 二零一三年九月 一、什么是液化天然气LNG (Liquefied Natural Gas) LNG 是英文 Liquefied Natural Gas 的简称,即液化天然气。 它是天然气(甲烷CH4)在经净化及超低温状态下(-162、一个 大气压)冷却液化的产物。液化后的天然气其体积大大减少,约为 0、1 个大气压时天然气体积的1/600,也就是说1 立方米 LNG 气化后可得 600 立方米天然气。 无色无味,主要成份是甲烷,很少有其它杂质,是一种非常清洁的 能源。其液体密度约426kg/m3 ,此时气体密度约1.5 kg/m3.爆炸极 限为 5%-
2、15%(体积 %) ,燃点约 450。 油/气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分馏、低温冷凝形成, 体积缩小为原来的1/600。 三、液化天然气的特点 1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存 1 标准立方米的天然气热质约为9300 千卡 1 吨 LNG 可产生 1350 标准立方米的天然气,可发电8300 度。 LNG 硫含量极低,若 260 万吨/年 LNG 全部用于发电与燃煤 (褐煤) 相比将减排 SO2约 45 万吨(大体相当于福建全年的SO2 排放量的 2 倍) ,将阻止酸雨趋势的扩大。 天然气发电 NOX 和 CO2 排放量仅为燃煤电厂的20%和 50% 安全性能高 由 L
3、NG 优良的理化性质决定的!气化后比空气轻, 无色、无嗅、无毒。 燃点较高:自燃温度约为450;燃烧范围较窄:5%15%;轻于 空气、易于扩散! LNG 作为能源,其特点有: 1、LNG 燃烧后基本上不产生污染。 2、LNG 供应的可靠性,由整个链系的合同和运作得到保证。 3、LNG 的安全性是通过在设计、建设及生产过程中,严格地执行 一系列国际标准的基础上得到充分保证。LNG 运行至今 30 年,未 发生过恶性事故。 4、LNG 作为电厂能源发电,有利于电网的调峰,安全运行和优化 以及电源结构的改善。 5、LNG 作为城市能源,可以大大提高供气的稳定性、安全性及经 济性 四、 LNG 的广泛
4、用途 LNG 作为一种清洁燃料,必将成为新世纪的主要能源之一。 概括其用途,主要包括: (1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰 (2)用作大中城市管道供气的主要气源 (3)用作 LNG 小区气化的气源 (4)用作汽车加气的燃料 (5)用作飞机燃料 (6)LNG 的冷能利用 (7)分布式能源系统 六、 LNG 项目 LNG 项目一般应包括下列的生产环节: 1、天然气生产 为上游气田的勘探,开采、集输以及气体的脱水,脱烃、并把天然 气输送到液化工厂去。 2、天然气液化 在天然气液化厂内将天然气进行净化,液化和储存。 液化冷冻工艺通常采用以乙烷,丙烷及混合冷冻剂作为循环介质的 压缩循环冷冻法。
5、3、LNG 运输 我国目前现有LNG 运输均采用汽车槽车。 单辆槽车最大LNG 水容 积 37m3,LNG 运输能力 22000 Nm3 气态天然气,槽车设计压力 0.8MPa,运行压力 0.3MPa。正常平均行驶速度60km/h。整个运输 过程安全、稳定。经跟车实测,运行中LNG 槽车内的压力基本不 变,短时停车上涨0.02MPa 左右,途中安全阀无放散现象,LNG 几乎无损失。 4、LNG 场站 1)LNG 储罐: LNG 贮罐(低温贮罐)是LNG 的贮 藏设备 LNG 贮罐的特殊性: 大容量的 LNG 贮罐,由于是在超低温的状态下工作(-162) ,因 此与其他石油化工贮罐相比具有其特殊
6、性。同时在运行中由于贮藏 的 LNG 处于沸腾状态, 当外部热量侵入时, 或由于充装时的冲击、 大气压的变化,都将使贮存的LNG 持续气化成为气体,为此运行 中必须考虑贮罐内压力的控制、气化气体的抽出、处理及制冷保冷 等。此外, LNG 贮罐的安全阀、液面计、温度计、进出口管的伸 缩接头等附属件也必须要耐低温。贮罐的安全装置在低温、 低压下, 也必须能可靠的起动。 LNG 储罐是气化站中的关键设备,其绝热性及密封性的好坏直接 影响到 LNG 的蒸发和泄漏速度, 即 LNG 的损耗速度和使用率。储 罐的性能参数主要有真空度、漏率、静态蒸发率。作为低温容器, LNG 储罐必须满足国家及行业标准中的
7、相关技术要求。储罐的真 空封结度反映储罐的真空性,但真空度随时间推移而降低;储罐的 漏率影响储罐真空寿命,即储罐真空度的变化速度;静态蒸发率则 能够较为直观的反映储罐在使用时的保冷性能。以一台50m3 储罐 为例说明: (1)漏率 1x10-9Pa.m3/s。 (2)静态蒸发率0.3%/d。一台 50m3 的 LNG 储罐装满 LNG 时, 在不使用的情况下,完全蒸发需要近一年的时间。 静态蒸发率可以通过实验的方法测得,也可以通过实际运行中数据 的分析计算得到。 2)LNG 的气化 ?LNG 气化为吸热过程,根据热媒的不同,有海水、 空温、水浴等气化方式。目前国内LNG 气化站都采用空温式和水
8、 浴式结合的二级气化方式。空温式换热器直接利用自然空气进行换 热,不需要附加能源,其气化能力主要决定于换热面,因此,通常 采用翅片的形式。水浴式换热器是空温式换热器的补充,只是在冬 季外界温度较低, 利用自然气化无法保证天然气温度的情况下才使 用,在南方冬季气温较高,基本不需要使用。?换热器的规格主要 决定于高峰小时燃气流量,单台气化能力最高可达3000 立方米 /小 时,通常要考虑备用, 可以切换使用。 气化站中的储罐增压器、 BOG 加热器、 EAG 加热器等设备也采用空温式换热器。 3)LNG 的预冷与进液 ?LNG 气化站设备、管道施工完成后,由于 超低温及 LNG 特殊要求,在正式投
9、产之前,必须采用中间介质进 行低温预冷,经过预冷检验调试合格后方可接收LNG,其过程也 是对设备及工程的检验。通常采用液氮作为预冷介质。气化站内的 主要设备有 LNG 储罐、BOG(蒸发气) 罐、气化器、 增压器、BOG 加热器、EAG (放散排空气体) 加热器及相关工艺管道及管件,LNG 储罐的预冷是气化站预冷中的主要内容。 预冷的几个技术参数: ?进液温度:低于 -80 ?储罐压力: 0.30.55MPa ?进液速度: 3 分钟 /m3 ?预冷时间:约45 小时/罐(50m3 罐) ?液氮耗量:约10m3(50m32 储罐) 约 13m3(50m33 储罐) 4)建设投资 ?气化站的投资建
10、设相对长输管线而言,受外界因素(地形、地貌 等)影响要小得多。而且,站内储罐的大小、多少可根据建站地区 的具体用气量决定,更为机动灵活。 ?LNG 气化站的主要设备包括真空粉末低温储罐、空温式气化器、 水浴式气化器、排气筒、加臭机等。对于一座10000Nm3/d 规模的 气化站来说,占地约10 亩,半年内可建成投产。 七、 LNG 安全环保性能 气态天然气密度比空气轻,泄漏后容易扩散,而液化石油气反之; 天然气的爆炸极限为515%,其下限较液化石油气的1%要高,也 就是说,引起爆炸的气体泄漏量要大,危险性要小一些; 另外,LNG 在低温下储存,更安全。至今全世界未见有因LNG 燃烧爆炸事故 的
11、报道。 气化站内, LNG 储罐采用自力降压、压力报警手动放空、安全阀 起跳三层保护措施,同时,储罐液相进出口及出站总管设有紧急切 断装置,保证了站内安全。 天然气在液化过程中脱除了H2O、重烃类、 H2S 等杂质, 比一般天 然气更加纯净,燃烧更完全,是最清洁的能源之一。 八、结论 由于 LNG 很好的解决了管道天然气无法到达城市使用天然气的困 难,虽然它在我国还属于比较新的技术,但其优势明显, 发展迅速, 前景广大。 LNG 属于低温可燃物质,而且又经过了液化、运输、气化等环节, 因此,其工艺相对较为复杂。 近几年,国内的许多燃气投资商、燃气设备商都开始涉足LNG 领 域。 第二章 LNG
12、 供气站的操作技术和运营管理 一、投运前的准备 LNG 供气站竣工验收合格正式投运前,对整个工艺系统必须进行干 燥预冷模拟试运行惰化天然气置换氮气(即钝化 )。 1、干燥和预冷 干燥就是利用氮气将供气站工艺系统设备、管道中的水分置换出去, 避免系统内的水分在低温下冻结,堵塞和损坏设备、 管道与阀门。 干 燥前 ,工艺系统应完成吹扫、试压、仪表联校、 安全阀就位并校验铅 封、设备与管道保冷完毕。 2、系统模拟试运行、惰化与置换 模拟试运行的目的是利用-196的液氮对LNG 工艺系统进行工艺 参数调试和运行性能检验。由于液氮温度低达-196,系统出现白雾 处即为泄漏点 ,需处理。用液氮模拟试运行可
13、大大提高在LNG 工况 参数下系统的运行可靠性。 二、 LNG 供气站操作技术 1、供气站的气化工艺流程(城市LNG 供气站工艺流程见图) LNG汽化站工艺流程 图 由自力式增压调节阀和小型空温式气化器组成的自动增压系统来 完成的。 运行中常出现因开启压力调试不当,致使新安装的增压阀形同虚设, 操作人员不得不打开旁通管进行人工增压的情况。人工增压时 ,应缓 慢打开增压气化器液相进口阀,防止阀门开大而导致事故。 曾经发生 手工增压时增压气化器液相进口阀开度过大,大量 LNG 涌入增压气 化器后不能完全气化,以气液两相状态进入增压气化器出口管道并 冲出安全阀喷射在LNG 储罐外壁 ,将储罐外罐冻裂
14、350mm 的事故。 因此 ,应尽可能采用自力式增压阀自动增压。 4、LNG 储罐的压力控制 储罐的正常工作压力由自力式增压调节阀的定压值(后压)所限定和 控制。储罐的允许最高工作压力由设置在储罐气相出口管道上的自 力式减压调节阀定压值(前压)所限定和自动控制。 当储罐正常工作压力低于增压阀的开启压力时,增压阀开启自动增 压;当储罐允许最高工作压力达到减压阀设定开启值时,减压阀自动 开启卸压 ,以保护储罐安全。 为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰,增压阀的关闭压力与减压 阀的开启压力不能重叠,应保证 0.05MPa 以上的压力差。例如,若增 压调节阀的关闭压力设定为0.693MPa,则减压调节
15、阀的开启压力为 0.76MPa。考虑两阀的实际制造精度,合适的压力差应在现场安装阀 门时精心调试确定 5、LNG 储罐的超压保护 LNG 在储存过程中会由于储罐的“ 环境漏热 ” 而缓慢蒸发 ,导致储罐 的压力逐步升高 ,最终危及储罐安全。因此,设计上采用在储罐上安 装自力式减压调节阀、压力报警手动放空、安全阀起跳三级安全保 护措施来进行储罐的超压保护。 国内普遍使用的最高工作压力为0.80MPa、单罐公称容积为100m3 的真空压力式储罐,减压阀的最高开启压力设定为0.76MPa,报警压 力设定为0.78MPa,储罐安全阀的开启压力和排放压力分别设定为 0.8MPa 和 0.88MPa。其保
16、护顺序为 :当储罐压力升到减压阀设定值 时,减压阀自动打开泄压;当减压阀失灵罐内压力升至压力报警值 0.78MPa时,压力报警 ,手动放散卸压 ;当减压阀失灵且未能手动放散, 罐内压力升至 0.80MPa 时,储罐安全阀开启 ,至排放压力 0.88MPa 时, 安全阀排放卸压。 这样既保证了储罐的安全,又充分发挥了储罐的强 度储备 (储罐设计压力为0.84MPa)。随着安全阀的排放,当罐内工作 压力降低到安全阀排放压力的85%时,安全阀自动关闭将储罐密封。 正常操作中不允许安全阀频繁起跳。 6、LNG 储罐的过量充装与低液位保护 LNG 的充装数量主要通过罐内的液位来控制。在储罐上装设有测 满
17、口和差压式液位计两套独立液位系统,用于指示和测量储罐液位。 此外 ,还装备有高液位报警器(充装量 85%)、 紧急切断 (充装量 95%)、 低限报警 (剩余10%LNG) 。储罐高液位 (最大罐容 )95%是按工作压 力条件下饱和液体的密度设定的,实际操作中须针对不同气源进行 核定 (下调)。 7、LNG 的翻滚与预防 作为不同组分的混合物,LNG 在储存过程中会出现分层而引起翻滚, 致使 LNG大量蒸发导致储罐超压,如不能及时放散卸压,将严重危 及储罐的安全。 大量研究证明由于以下原因引起LNG 出现分层而导致翻滚: 由于储罐中先后充注的LNG 产地不同组分不同因而密度不同; 由于先后充注
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