LNG储存气化站工程建设方案.pdf
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1、. . LNG储存气化站 工 程 建 设 方 案 LNG 储存气化站工程建设方案 - 1 - 前言 天然气具有洁净、高效、资源丰富、方便储运等优点,目前全球天然气消费量已 高达每年 2.万多亿立方米,占世界一次能源需求总量的24.3%。随着环保要求的日益 严格和人们环保意识的增强,天然气这种洁净能源的市场份额将不断扩大,前景十分 广阔。 中国天然气生产和消费起步均较晚,进入20 世纪 90 年代天然气产量才有较大增 长。但仍是少数几个以煤为主要能源的国家之一。煤占一次能源消费的66.5%,天然 气仅占 3%,远远低于世界平均水平, 随着国内经济的持续快速发展和人们环保意识不 断增强,对天然气的
2、需求也将急剧增长。 人们常称 21 世纪是天然气世纪,为迎接天然气时代的到来,我国政府推出了一系 列支持和鼓励发展国内天然气、引进天然气和引进液化天然气的政策,并制定了天然 气的发展战略: “立足国内, 利用海外,西气东输, 海气登陆,就近供应”。预计至 2020 年,我国将投入 2200 亿人民币进行天然气基础设施的建设,使我国天然气消费在一次 能源消费结构中的比例从现在的3%提高到 12%。其中将建成千万吨规模的液化天然 气接收站,形成年进口5000 万吨(近 700 亿立方米)规模的接收设施。 目前国内已经投产和在建的LNG 工厂大约 40 多座,在未来十年, LNG 产业将有 一个飞速
3、发展, LNG 资源将越来越丰富。 公司简介 广汇股份已形成以液化天然气(LNG)业务为核心,煤炭、天然气、原油资源为 驱动,能源物流为支撑的综合能源公司,是中国最大的陆基LNG 生产商和供应商, 目 前广汇股份在新疆哈密、鄯善、吉木乃、克州以及哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦等中亚 地区有多个 LNG 生产基地已经建成或正协商建设,并根据市场导向的原则正在新疆、 河西走廊、内蒙古、四川贵州、陕西河南以及江苏启东等地区大力投入建设LNG 加注 站和物流仓储基地、 推广 LNG 汽车,具有灵活和强大的天然气销售网络和稳定的供气 能力。 LNG 储存气化站工程建设方案 - 2 - 1. 项目建设方案 1.
4、1 建设依据 根据用户提出的用气性质和要求; 1.2 遵循的主要标准、规范 (1) 石油天然气工程设计防火规范 GB50183-2004; (2) 城镇燃气设计规范 GB50028-2006; (3) 建筑设计防火规范 GB500162006; (4) 液化天然气设备与安装陆上装置设计 GB/T 22724-2008; (5) 液化天然气( LNG )生产、储存和装运 GB/T 20368-2006; 1.3 设计原则 1、严格执行国家及建设部关于城镇燃气设计的标准和规范,工艺设计上以安全 为首要考虑前提。 2、工程设计必须满足技术先进可靠,生产工艺简单,生产稳定的要求,并尽可 能节约投资。
5、3、坚持节能的原则,做好能源的综合利用,提高效率,力求取得良好的经济效 益、社会效益和环境效益。 1.4 建设规模 根据用户提供的用气数据每天用气10 万 Nm3,用气时间为 24小时,则平均小时 用气量为 4166Nm3/h。 根据以上用气量需求, 本气化站设计 4 台 150m3低温立式储罐,总存液量为 600m3, 换算为气态约为36 万 Nm3,按照每天用气量为10 万 Nm3 考虑,储存天数约为3.6 天。 1.5 建设用地 (1)安全间距: LNG 储存气化站工程建设方案 - 3 - LNG 气化站选地应按照 城镇燃气设计规范 GB50028-2006以下两表考虑安全间 距的要求:
6、 液化天然气气化站的液化天然气 储罐、天然气放散总管与站外建、构筑物的防火间距(GB50028-2006) 名称 项目 储罐总容积( m3) 集中 放散 的天 然气 放散 总管 10 10 30 30 50 50 200 200 500 500 1000 1000 2000 居住区、村镇和影剧院 体育馆、学校等重要公 共建筑(建筑物外墙) 30 35 45 50 70 90 110 45 工业企业(最外侧建、 构筑物外墙)22 25 27 30 35 40 50 20 明火、散发火花地点和 室外变、配电站 30 35 45 50 55 60 70 30 民用建筑,甲、乙类液 体储罐,甲、乙类生
7、产 厂房,甲、乙类物品仓 库,稻草等易燃类材料 堆场 27 32 40 45 50 55 65 25 丙类液体储罐,可燃气 体储罐,丙、丁类生产 厂房,丙、丁类物品仓 库 25 27 32 35 40 45 55 20 铁路 (中心线) 国家线 40 50 60 70 80 40 企 业 专 用线 25 30 35 30 公路、道路 (路边) 高速、 级,城 市快速 20 25 15 其他15 20 10 架空电力线(中心线)1.5 倍杆高 1.5 倍杆高,但 35kW 以上架空电力 线不应小于40m 2.0 倍 杆高 架空通讯线 (中心线) 、级1.5 倍杆高30 40 1.5 倍 杆高 其
8、他1.5 倍杆高 LNG 储存气化站工程建设方案 - 4 - 液化天然气气化站的液化天然气 储罐、天然气放散总管与站内建、构筑物的防火间距(GB50028-2006) (2)LNG储存气化站用地面积 在满足有关设计规范要求下,结合其它类似场站用地情况,估算本LNG 储存气化 站用地面积约 10 亩多,土地面积约5400m 2(60m宽度70m) ,实际用地面积根据现 场实际情况确定。 1.6 气源介绍 新疆广汇 LNG 工厂生产 LNG 的组分如下: 组分分子式体积含量 mol% 甲烷CH486.23 乙烷C2H612.77 丙烷C3H80.3428 氮N20.6550 其它0.0022 名称
9、 项目 储罐总容积( m3) 集中 放散 的天 然气 放散 总管 10 10 30 30 50 50 200 200 500 500 1000 1000 2000 明火、散发火花地点30 35 45 50 55 60 70 30 办公、生活建筑18 20 25 30 35 40 50 25 变配电室、仪表间、值 班室、汽车槽车库、汽 车衡及其计量室、空压 机室、汽车槽车装卸台、 钢瓶灌装台 15 18 20 22 25 30 25 汽车库、机修间、燃气 热水炉间 25 30 35 40 25 天然气(气态)储罐20 24 26 28 30 31 32 20 液化石油气全压力式储 罐 24 28
10、 32 34 36 38 40 25 消防泵房、消防水池取 水口 30 40 50 20 站 内 道 路 (路边) 主要10 15 2 次要5 10 围墙15 20 25 2 集中放散装置的放散总 管 25 LNG 储存气化站工程建设方案 - 5 - 新疆广汇 LNG 的物性如下: 气化温度:162.3(常压 1.053bar ) 液相密度:471kg/Nm 3 气相密度:0.75 kg/Nm 3(20) 燃点:650 热值:42.65MJ/ Nm 3(10180kcal/Nm3) 爆炸极根上限15.77 下限4.91 2 总图设计 2.1 设计依据 总图设计遵循的标准和规范主要有: 城镇燃气
11、设计规范 GB50028-2006; 建筑设计防火规范 GB50016-2006; 其他设计依据 2.2 平面布置 根据站区的实际情况和生产工艺的需求,按照城镇燃气设计规范的规定,总 平面必须分区布置,即分为生产区和辅助区。 生产区由低温储罐区( 4 座 150m3LNG 储罐) 、气化调压区( 4 座 2500Nm3/h 空温 式气化器、 1 座 500Nm3/h 空温式 BOG 加热器、电热式加热器、 EAG 加热器) 、卸车 区组成。 辅助区由值班室、配电间组成。 站区共设两个对外出入口, 与站外主道路相连。 站区四周设 2m 高的实体围墙, 储 罐区四周设零 1.2 米高防液堤。 2.
12、3 交通设计 本站的运输设备为LNG 专用集装箱槽车,厂区内设置回车式LNG 集装箱卸车场 地也可供消防车回转使用,进出站的工程抢修车、紧急事故时的消防车均可以从大门 出入。 LNG 储存气化站工程建设方案 - 6 - 3 工艺设计 3.1. 工艺流程简述 LNG 采用罐式集装箱储存, 通过公路运至 LNG 撬装气化站, 在卸车台处通过设置 的卧式专用卸车增压器对集装箱储罐增压,利用压差将LNG 送至 150m3低温 LNG 储 罐储存。非工作条件下, 储罐内 LNG 储存的温度为 -162,压力为常压; 工作条件下, 增压器将储罐内的LNG 增压到 0.4MPa (以下压力如未加说明,均为表
13、压) 。增压后的 低温 LNG,进入主空温式气化器,与空气换热后转化为气态NG 并升高温度,出口温 度比环境温度低 10,压力在 0.4MPa,当空温式气化器出口的天然气温度达不到5 以上时,通过电热式加热器升温,最后经调压、计量、加臭后送入燃气管道,供用气 设备使用。气化站工艺流程简图见附图。 3.2 工艺设备 本工程主要工艺设备材料表: 序号设备名称数量备注 1150m 3LNG 储罐 /0.6MPa 4 台 22500Nm 3/h 主气化器 /0.8MPa 4 台 3300Nm 3/h 卸车增压器 /0.8MPa 2 台 4 300Nm 3/h 储罐自增压器 /0.8MPa 2 台 55
14、00Nm 3/h BOG 气化器 /0.8MPa 1 台 6500Nm 3/h EAG 气化器 /0.8MPa 1 台 75000Nm 3/h 水浴式电加热器 1 台 85000 Nm 3/h 调压器 1 套 95000 Nm 3/h 流量计 1 套 10 系统阀门1 套 设备的选材应符合GB150-1998 和 HB20581-1998 的规定,承压件的材料选用根据 材料的强度要求依为: Q125-A;20R;低温储罐内壳及附件材料采用0Cr18Ni9;空温 气化(加热器)换热管一般采用LF21。非承压件(支承件和内件)采用Q125-1 和 Q125-A.F。 LNG 储存气化站工程建设方案
15、 - 7 - 3.2.1 卸车设备 设计配置 2 台卸车增压器,设计流量300Nm 3/h。 储罐增压器选用自然气化空温式气化器,增压器主要由蒸发部构成,其结构原理 与储罐增压器相同。 3.2.2 储存设备 本设计确定储罐采用150m3地上式金属单罐,其结构形式为真空粉末绝热、圆筒 形双层壁结构。 LNG 通过充装接口输入液体于低温储罐储存, 然后经储罐底部设置的排液口排出。 根据工业用气的要求以及所采取的运输方式,本工程设计确定选用4 座 150m 3 低温立 式储罐,共 600m 3 储存量,计储存量为36万 Nm 3 天然气。 3.2.3 主气化设备 工程根据设计规模5000Nm 3/h
16、 的小时高峰供气量设计共选用 4 台 2500Nm 3/h 的主 气化器,两用两备。 空温式气化器一般由蒸发部和加热部构成。蒸发部由端板管连接并排的导热管构 成,加热部由用弯管接头串联成一体的导热管组成,其结构原理图如下所示。 主气化器结构原理图 3.2.4 储罐自增压设备 根据本站的供气规模,设2 台增压器,储罐增压器设计流量300Nm3/h。 储罐增压器选用自然气化空温式气化器,增压器主要由蒸发部构成,设备高度不 LNG 储存气化站工程建设方案 - 8 - 宜高于储罐内槽高度。其结构原理图如下所示。 储罐增压器结构原理图 3.2.5 气化复热设备 当冬天温度较低时,可利用1 台电热式加热器
17、复热,保证出口温度不低于+5, 设计复热量为 5000Nm3/h。 3.2.6 处理设备 BOG 产生主要在卸车阶段,根据本站卸车及储存设计参数计算需配置1 台 BOG 加热器,设计流量500Nm 3/h。 BOG 加热器选用空温式加热器,加热器主要由加热部构成,其结构原理图如下所 示。 LNG 储存气化站工程建设方案 - 9 - BOG 加热器结构原理图 3.2.7 调压计量加臭装置 调压计量装置为一开一旁通的“11”结构,调压器带有超压切断保护装置。设 计流量: 5000Nm 3/h。 计量采用气体涡轮流量计,量程比高于为1:16,精度为 1.5 级。流量计配备体积 修正仪,自动将工况流量
18、转换成标准流量,并自动进行温度、压力和压缩系数的修正 补偿。可存储一年或更长时间内的数据,对流量实现自动管理和监控功能。流量计设 旁路(即“ 11”结构) ,便于在流量计校验或检修时不中断正常供气。 本设计采用的燃气加臭装置与调压计量段整体撬装在一起,该装置配备臭剂罐, 采 用电 磁驱 动隔 膜式柱 塞计 量 泵 驱动 加 臭剂 四 氢 塞 吩的滴 入 ,滴 入量控 制在 1520mg/Nm 3。 3.3配管设计 根据本工程的特点, LNG 撬装气化站配管设计主要内容包括以下几个方面: 工艺管线设计:包括低温及常温下的各种工艺管道、管件及阀门 安全泄压、吹扫管线设计:包括氮气吹扫系统、安全放空
19、系统 一次仪表安装及管道设计: 包括测量压力、 温度、流量等参数的一次仪表安装 管道支吊架设计 保冷(保温)及防腐设计 (1)管道 材质为奥氏体不锈钢,钢号为0Crl8Ni9,符合 GB/T14976-94流体输送用不锈钢 无缝钢管。配管用标准标准外径采用GB8163 或 SH3405(壁厚系列为 SCH10s) ; (2)管件 材质为奥氏体不锈钢,钢号为0Crl8Ni9,符合 GB/12459-2005 标准的对焊无缝管 件(冲压); (3)法兰 材质为奥氏体不锈钢, 钢号为 0Crl8Ni9,符合 HG20592-2009标准的公制凸面带颈 对焊钢制法兰; 与法兰相应的紧固件采用专用级双头
20、螺栓螺母(0Cr18Ni9) ,应经过冷 加工硬化; LNG 储存气化站工程建设方案 - 10 - (4)密封垫片 采用 C 型不锈钢金属缠绕垫片,金属材料为0Crl8Ni9,非金属材料为 PTFE。 (5)阀门 采用专用低温阀门,应满足输送LNG 压力(压力级别 PN2.0Mpa) 、流量要求,且 具备耐低温性能 (-196)。主要包括:专用长轴截止阀、 短轴截止阀、 三通阀、安全阀、 止回阀等等,另外还包括气动低温阀门:紧急切断阀、升压调节阀及管道压力控制阀 等。 管道阀门选用按照API 标准制造的专用液化天然气用不锈钢阀门,钢号为 0Cr18Ni9,保温管段采用长轴式,不保温管段采用短轴
21、。阀门与管道间的连接可采用 焊接型式连接( DN40 及以下为承插焊, DN50 及以上为对接焊)或法兰连接型式。 4 自控仪表设计 4.1 设计依据 城镇燃气设计规范 GB50028-2006; 工业自动化仪表工程施工验收规范GBJ93-86; 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92; 石油化工自动化仪表选型设计规范SH3005-1999; 石油化工企可燃性气体和有毒气体检测报警设计规范SH3063-1999; 石油化工仪表供电设计规范SH3082-1997; 石油化工仪表供气设计规范SHJ20-90; 石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则SHB-Z06-1999; 4.2
22、 控制方案 为保证本站安全、稳定的运行,提高工作效率,本站的相关运行参数采用就地及 控制室显示,并通过站控系统对生产过程进行监视和控制。控制室控制系统采用点对 点数显仪表形式,通过控制盘可监视、控制整个气化站运行的全过程。同时考虑到整 个系统的安全性,同时布置按钮操作柱和操作盘,可通过按钮开关对现场设备进行操 作。 由于工艺流程较为简单,整个气化站主要采用常规监控,对于关键参数采用联锁 LNG 储存气化站工程建设方案 - 11 - 控制。主要联锁控制过程如下: 1) 主空温气化器出口温度检测超限, 根据温度变送器设置温度超限自动声光报警, 提醒值班人员注意检查出气温度,以及相关运行参数是否正常
23、,是否手动启动水浴式 电加热器。 2)故障状况下,如工艺区燃气泄漏报警、火警等等,控制室声光报警,同时可自 动或手动关闭各个储槽的进出液气动紧急切断阀,或根据故障情况进行总切断。 3)各控制阀均设有盘装控制按钮及现场控制按钮。另外,各气动控制阀均设阀位 开关,在控制室显示阀的启闭状态, 状态转换时进行声光报警。 对 LNG 储存气化站的 工艺变量、设备状态及其它过程变量进行巡回监测和数据处理。 4.3 控制盘设计 在满足安全生产的前提下,站内仪表系统设计以满足工艺要求为原则,在控制室 内集中显示现场一次仪表的远传信号及泄漏报警信号。本工程根据工艺特点设计2 个 仪表盘,分别为工艺参数显示及控制
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