1前言

1999年底我院开始编制xxx天然气工程的可行性研究报告，目前工程已进入施工阶段。本项目是利用中原油田提供的液化天然气作为xxx 燃气资源，建设xxxx的天然气燃气工程。根据xxxx的燃气发展规划和xxxxx工厂的建设规模，一期建设12×104Nm3／d的气化站一座。全部供应工业用户。二期新建设气化站两座，增加供气量24×104Nm3／d，除工业用户外，还有部分供应居民用户。三期工程新建气化站三座。供气能力为24×104Nm3／d。三期建成后，供气总能力达60×104Nm3／d。2气化站工艺流程

图1 气化站工艺流程图

液化天然气由液化天然气槽车运来，在卸车台用槽车自带的增压器给槽车增压，将LNG送入低温储罐储存。储罐内的LNG自流进入空温式气化器，在气化器中，液态天然气经过与空气换热，发生相变，成为气体，并升高温度，夏季可达到5℃以上，直接经过调压器调压至0.3Mpa，进入管网，送入各用户。

为了回收储罐和槽车的蒸发气体(BOG)，特增加一BOG储罐，冬季使用水浴式汽化器时，可作为锅炉的燃料，夏季可送入管网。

与空温式气化器并联一套水浴式气化器，在冬季空温式气化器不能正常工作时使用，以保证供气不间断。水浴式气化器使用的热水由燃气锅炉供应。气化后的天然气在进入管网之前，应进行加臭处理，但考虑到本工程的一期用户全部是工业用户，在车司都装有可燃气体超浓度报警装置，因此，一期工程没有加臭装置。气化站工艺流程图如下：

3储罐

3.1储罐形式xxxxxx的液化天然气由于生产工艺条件的关系，是有压力储存的(0.3MPa，-145℃)，这就决定了LNG储罐必须是压力容器。

目前低温储罐的绝热形式大致有以下几种：

a、堆积绝热：采用绝热材料，靠厚度来保证绝热

b、真空绝热：夹层抽真空，靠真空度来保证绝热

c、真空粉末绝热：以上两种同时采用；

d、真空多层绝热：高真空多层缠绕绝热，多用于槽车。

低温压力储罐不同于低温常压储罐，一般有两种形式，真空粉末绝热储罐和子母式粉末绝热储罐。

(1)真空粉末绝热储罐的单罐容积相对来说要小得多，目前可做到200立方米，但因运输困难，大多使用100立方米，夹层采用真空粉末(珍珠岩)绝热。

(2)子母式储罐采用多个压力子罐，常压母罐套在子罐外面，因采用多个内罐，可做成较大容积的储罐，这类储罐一般都是工厂制造内罐，现场制造安装外罐，不存在运输难度，夹层采用普通粉末绝热，为保证绝热，夹层通氮气保护，绝热层厚度较厚。

3.2储罐材料

目前液化天然气储罐内筒的材料一般都选用9Ni钢，外罐选用碳钢。本设计内储罐选用0Cr18Ni9不锈钢。外罐选用16Mn。

4气化设备

4.1气化器形式

目前国际上采用的气化方法有几种，根据热源的不同，气化可分为两大类：①使用自然热源如：空气、海水；②使用人工热源如：燃气、电；

使用自然热源的气化器的体积都很大，需要大量的热流体，虽然它的投资巨大，但操作成本低。另外，由于体积过大或因冬季热交换管结冰不能运行。所以大中型气化站很少用空气做热源。日本等海边地区大多用海水做为热源。使用人工热源的气化器因可以使用高温热源，使气化器结构紧凑，成本低廉，但操作成本较高，在城市天然气接受站中，大都用于调峰及备用。

根据结构不同，气化器可分为三种类型:开架式(Open—Rack vaporizer、OPV)、浸没燃烧式(SubMerged—combustion Vaporizer、SMV)及中间流体式(Intermediate Fluid Vaporizer、IFV)。

在大型气化站中，大多采用开架式气化器和浸没式气化器。

在开架式气化器中，带翅片的竖管排成一个管面，液化天然气在管内流动，与管外淋上的海水换热。在浸没式气化器中，液化天然气盘管浸没于水浴中，水由燃气加热。在热交换器中，烟道气以气泡的形式通过水向上运动，将热量传给水。同时引起激烈的搅动，增加水的传热系数，在管道外表面的翅片引导流体中的气泡向上运动。

中间流体式同壳式热交换器相似，中间流体在较低压管束中同热流体进行热交换气化，在较高压管束中，气化后的中间流体同液化天然气进行热交换冷凝。这样，通过中间流体的沸腾及冷凝使得热交换有效。这种气化器使用较少。

在小型气化站中，常用气化器有空温式气化器和水浴式气化器两种形式。

空温式气化器使用空气作为热源，节约能源，操作费用低廉。但北方城市冬季最低气温较低一般在-15~-20℃，使用空温式气化器。冬季结霜，降低传热效果，而且冬季天然气出口温度小于O℃，不能满足生产要求。

水浴式气化器使用热水作为热源，热水由天然气两种空温式汽化器比较燃烧加热或耗电加热，冬季也可满足需要，但水浴式需配套有锅炉，循环水泵等设备。电热式需消耗电能，操作费用较高。

本设计采用空温式和水浴式相结合的串联流程，夏季使用自然能源，冬季用天然气补充不足热量，即可满足生产需要，又可降低能耗，减少操作费用。在冬季空温式气化器不能正常工作时，可使用水浴式气化器进行气化，保证供气。

空温式气化器又分为强制通风和自然通风两种，强制通风因换热面积较小。价格较自然通风便宜，还可减少结霜、延长除霜的切换时间，但因设备外面有风罩，不能手工除霜，并且因使用风扇要消耗电能(11kW)，运行费用较自然通风要贵一些，一年的运行费用比节约的投资额还高3.4万元。

使用喷淋水化霜，自然通风就可满足设计要求，因此本设计采用自然通风空温式气化器。

由于空温式气化器要定期除霜，要定期切换。因此设计选用两组气化器切换使用。

4.2空温式气化器

空温式气化器的导热管是将散热片和管材挤压成型的，导热管的横截面为星形翅片(如图2所示)。空温式气化器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，其概念图2。

图2 空温式气化器概念图

由于气化器进口是液化天然气，这就要求气化器的材质必须是耐低温(-162℃)的，目前国内常用的材料为铝合金(F21)。

4.3水浴式气化器

水浴式气化器根据热源不同，可分为热水式、蒸汽加热式、电加热式等。

其结构为将导热盘管放入热水槽中，导热管中的液化天然气与热水进行热交换，气化成为天然气气体。其概念图如下：

图3 水浴式气化器概念图

水浴式气化器的导热盘管一般采用不锈钢(OCrl8Ni9)，简体采用碳钢。

4.4气化器的安全设计

(1)空温式气化器设置自动切换和手工切换，可根据气化器出口天然气的温度进行自动切换，也可定时自动切换；

(2)气化器LNG管线上设有紧急切断阀；

(3)在气化器进口管上装有安全阀，一旦气化器不使用时。防止LNG 蒸发，管道压力增加；

(4)气化器出口天然气温度下限报警，防止低温天然气进入管网。5其他

5.1BOG气体回收

BOG (Boil Off Gas)是储罐及槽车的蒸发气体。低温真空粉末绝热储罐和低温槽车的日蒸发率一般为0.3％，这部分气化了的气体如不按时排出，会使储罐上部气相空间的压力升高。为保证储罐的安全，装有降压调节阀，可根据压力自动排出BoG。因此在设计中设置了BOG加热器及BOG缓冲罐，用以回收BOG。回收的BOG冬季用于燃气锅炉做燃料，夏季不使用锅炉时，通过缓冲灌的压力控制，并入输气管网。

5.2放空气体加热

装置液相安全阀放空的全部是低温气体，在低温时。天然气的比重大于常温下的空气比重，排放不易扩散，会向下聚集。而加热后的天然气比重小于空气比重，高点排放很容易扩散，不会形成爆炸性混合物。因此需设置一台放空气加热器。

5.3储罐自增压系统

为了使储罐中的LNG能够自流进入气化器，必须保证储罐的压力高于气化器。为此设置了储罐自增压气化器，当储罐压力低于设定值时，自力式升压调节阀开启。LNG进入自增压气化器，气化后的天然气回到储罐顶部，达到为储罐增压的目的。

6结束语

xxxxx天然气输配公司在xxxxx已经建成了国内第一家液化天然气事故站，但它是全部进口法国xxxx公司的技术、设备及管道。而xxxx市液化天然气工程的气化站使用国产技术、设备和管道，在国内还是第一家。虽然在设计之初，我们到日本去参观、考察，但在施工图设计中还是会碰到许多问题，如防火间距、消防设计等，国内还没有相应的液化天然气设计规范，这次设计是按照《石油化工企业设计防火规范》进行设计的，因此，存在着不少问题，有待在新的液化天然气设计规范出台后改进。下载本文