什么是LNG? LNG是英文LiquefiedNatural Gas的簡稱，即液化天然氣。它是天然氣（甲烷CH4）在經(jīng)凈化及超低溫狀態(tài)下（-162℃、一個大氣壓）冷

什么是LNG? LNG是英文LiquefiedNatural Gas的簡稱，即液化天然氣。它是天然氣（甲烷CH4）在經(jīng)凈化及超低溫狀態(tài)下（-162℃、一個大氣壓）冷卻液化的產(chǎn)物。液化后的天然氣其體積大大減少，約為0℃、1個大氣壓時天然氣體積的1/600，也就是說1立方米LNG氣化后可得600立方米天然氣。無色無味，主要成份是甲烷，很少有其它雜質(zhì)，是一種非常清潔的能源。

LNG儲存特點及分類

1.耐低溫性

LNG為低溫深冷介質(zhì)，儲存設(shè)備及相關(guān)設(shè)備設(shè)施要具備可靠的耐低溫深冷性能。特別是儲存設(shè)備應(yīng)至少滿足耐低溫-162℃以下，在第一次投用前要用-196℃的液氮對儲罐進行預(yù)冷應(yīng)達到-196℃。常壓下液化天然氣的沸點為-160℃。

LNG選擇低溫常壓儲存方式，將天然氣的溫度降到沸點以下，使儲液罐的操作壓力稍高于常壓，與高壓常溫儲存方式相比，可以大大降低罐壁厚度，提高安全性能。因比，LNG要求儲液罐體具有良好的耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能

2.安全要求高

由于罐內(nèi)儲存的是低溫液體，儲罐一旦出現(xiàn)意外，冷藏的液體會大量揮發(fā)，氣化量大約是原來冷藏狀態(tài)下的600倍，在大氣中形成會自動引爆的氣團。因此，API、BS等規(guī)范都要求儲罐采用雙層壁結(jié)構(gòu)，運用封攔理念，在第一層罐體泄漏時，第二層罐體可對泄漏液體與蒸發(fā)氣實現(xiàn)完全封攔，確保儲存安全。

并且因儲罐中內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受LNG的低溫，所以要求內(nèi)罐材料必須具有良好的低溫綜合機械性能，尤其要具有良好的低溫韌性，因此內(nèi)罐材料采用OCr18Ni9（不銹熱軋帶鋼），相當(dāng)于ASME（美國機械工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)。

3.保溫措施嚴(yán)格及抗震性能好

a.保溫措施：

儲罐焊縫必須進行100%磁粉檢測（MT）及100%真空氣密檢測（VBT）。要嚴(yán)格選擇保冷材料施工中應(yīng)遵循規(guī)定的程序。為防止混凝土出現(xiàn)裂紋，均采用后張拉預(yù)應(yīng)力施工，對罐壁垂直度控制十分嚴(yán)格?；炷镣夤揄攽?yīng)具備較高的抗壓、抗拉能力，能抵御一般墜落物的擊打；由于罐底混凝土較厚，澆注時要控制水化溫度，防止因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的開裂。

b.抗震性能：

一般建筑物的抗震要求是在規(guī)定地震荷載下裂而不倒。為確保儲罐在意外荷載作用下的安全，儲罐必須具有良好的抗震性能。對LNG儲罐則要求在規(guī)定地震荷載下不倒也不裂。因次，選擇的建造場地一般要避開地震斷裂帶，在施工前要對儲罐做抗震試驗，分析動態(tài)條件下儲罐的結(jié)構(gòu)性能，確保在給定地震烈度下罐體不損壞。

4.施工要求嚴(yán)格

儲罐焊縫必須進行100%磁粉檢測（MT)及100%真空氣密檢測（VBT）。要嚴(yán)格選擇保冷材料，施工中應(yīng)遵循規(guī)定的程序。為防止混凝土出現(xiàn)裂紋，均采用后張拉預(yù)應(yīng)力施工，對罐壁垂直度控制十分嚴(yán)格?；炷镣夤揄攽?yīng)具備較高的抗壓、抗拉能力，能抵御一般墜落物的擊打；由于罐底混凝土較厚，澆注時要控制水化溫度，防止因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的開裂。

LNG儲罐的結(jié)構(gòu)

儲罐一般由內(nèi)罐、外罐兩部分套裝組成，在兩層底板間、內(nèi)壁間、頂板間都設(shè)有玻璃纖維、發(fā)泡玻璃磚、保冷砂、珍珠巖粉聚氨酯發(fā)泡料等保溫材料來填充保溫層。

按儲罐的設(shè)置方式：地上儲罐和地下儲罐

按儲罐結(jié)構(gòu)形式：單包灌雙包容罐、全包容罐及膜式罐

按儲存壓力進行分類：常壓儲罐、高壓儲罐

按儲存容量分類：小型（5～50m3）、中型（50～100m3）、較大型（100～1000m3）、大型 00～40000m3）、特大型（40000～200000m3）

按儲罐形狀分類：球形儲罐、圓柱形儲罐。

（一）天然氣預(yù)處理

作為液化裝置的原料氣，首先必須對天然氣進行預(yù)處理。天然氣的預(yù)處理是指脫除天然氣中的硫化氫、二氧化碳、 水分、重?zé)N和汞等雜質(zhì)，以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備或在低溫下凍結(jié)而堵塞設(shè)備和管道。

（二）天然氣液化流程

天然氣的液化流程有不同的形式，按制冷方式分，可分為以下三種方式：

1. 級聯(lián)式液化流程

2. 混合制冷劑液化流程

3. 帶膨脹機的液化流程

這樣的劃分并不是嚴(yán)格的，通常采用的是包括了上述各種液化流程中某些部分的不同組合的復(fù)合流程。

常見天然氣液化制冷工藝有階式制冷工藝、混合制冷工藝和膨脹制冷工藝。

（一）階式制冷工藝

階式制冷工藝是一種常規(guī)制冷工藝。對于天然氣液化過程，一般是由丙烷、乙烯和甲烷為制冷劑的3個制冷循環(huán)階組成，逐級提供天然氣液化所需的冷量，制冷溫度梯度分別為－30 ℃、－90 ℃及－150 ℃左右。凈化后的原料天然氣在3個制冷循環(huán)的冷卻器中逐級冷卻、冷凝、液化并過冷，經(jīng)節(jié)流降壓后獲得低溫常壓液態(tài)天然氣產(chǎn)品，送至儲罐儲存。

階式制冷工藝制冷系統(tǒng)與天然氣液化系統(tǒng)相互獨立，制冷劑為單一組分，各系統(tǒng)相互影響少，操作穩(wěn)定，較適合于高壓氣源（利用氣源壓力能）。但由于該工藝制冷機組多，流程長，對制冷劑純度要求嚴(yán)格，且不適用于含氮量較多的天然氣。因此這種液化工藝在天然氣液化裝置上已較少應(yīng)用。

（二） 混合制冷工藝

混合制冷工藝是六十年代末期由階式制冷工藝演變而來的，多采用烴類混合物（N2、C1、C2、C3、C4、C5）作為制冷劑，代替階式制冷工藝中的多個純組分。其制冷劑組成根據(jù)原料氣的組成和壓力而定，利用多組分混合物中重組分先冷凝、輕組分后冷凝的特性，將其依次冷凝、分離、節(jié)流、蒸發(fā)得到不同溫度級的冷量。又據(jù)混合制冷劑是否與原料天然氣相混合，分為閉式和開式兩種混合制冷工藝。

閉式循環(huán)：制冷劑循環(huán)系統(tǒng)自成一個獨立系統(tǒng)?；旌现评鋭┍恢评鋲嚎s機壓縮后，經(jīng)水（空氣）冷卻后在不同溫度下逐級冷凝分離，節(jié)流后進入冷箱（換熱器）的不同溫度段，給原料天然氣提供冷量。原料天然氣經(jīng)“三脫”處理后，進入冷箱（換熱器）逐級冷卻冷凝、節(jié)流、降壓后獲得液態(tài)天然氣產(chǎn)品。

開式循環(huán)：原料天然氣經(jīng)“三脫”處理后與混合制冷劑混合，依次流經(jīng)各級換熱器及氣液分離器，在逐漸冷凝的同時，也把所需的制冷劑組分逐一冷凝分離出來，按制冷劑沸點的高低將分離出的制冷劑組分逐級蒸發(fā)，并匯集構(gòu)成一股低溫物流，與原料天然氣逆流換熱的制冷循環(huán)。開式循環(huán)系統(tǒng)啟動時間較長，且操作較困難，技術(shù)尚不完善。

LNG場站常見有LNG氣化站和LNG瓶組氣化站兩種類型。LNG氣化站是指具有將槽車或槽船運輸?shù)腖NG進行卸氣、儲存、氣化、調(diào)壓、計量和加臭，并送入城鎮(zhèn)燃氣輸配管道功能的場站，常用于無法使用管道氣供氣的城市。LNG瓶組汽化站是指采用氣瓶組作為儲存及供氣設(shè)施，其供氣規(guī)模小，主要用于小區(qū)或單個工業(yè)用戶的供氣。

LNG場站主要設(shè)備

LNG氣化站和瓶組氣化站主要設(shè)備包括LNG低溫儲罐、LNG鋼瓶、空溫式氣化器、調(diào)壓計量設(shè)備、加臭設(shè)備、低溫閥門以及一些輔助設(shè)備（如鍋爐等）等。本章主要介紹LNG場站特有的低溫儲罐、鋼瓶、空溫式氣化器、水浴加熱器等。

一、低溫儲罐

（一） LNG儲罐的分類

LNG儲罐可按容量、隔熱、形狀及罐的材料分類；這里只以隔熱和材料進行分類。

1. 按圍護結(jié)構(gòu)的隔熱分類

（1） 真空粉末絕熱：常見于中型LNG儲罐，是供氣站最常見的形式。

（2） 正壓堆積絕熱：應(yīng)用于大型LNG儲罐和儲槽。

（3） 高真空多層隔熱：較少采用，只用于小型LNG儲罐。

2. 按罐的材料分類

（1） 雙層金屬型：指內(nèi)罐和外罐均用金屬材料，一般內(nèi)罐采用耐低溫的不銹鋼 或鋁合金。

（2） 預(yù)應(yīng)力混凝土型：一般大型儲槽采用預(yù)應(yīng)力混凝土外殼，而內(nèi)筒采用低溫的金屬材料。

（3） 薄膜型：指內(nèi)筒采用厚度為0.8～1.2㎜的36Ni鋼。

LNG氣化器按熱源的不同，可分為加熱氣化器、環(huán)境氣化器和工藝氣化器三種類型。由于環(huán)境氣化器運行經(jīng)濟，所以環(huán)境氣化器最常采用。但由于北方冬季寒冷，為滿足工藝的要求還需使用加熱氣化器進行加熱氣化。下面主要介紹LNG場站最常見的空溫式氣化器和水浴式加熱器。

（一）水浴式加熱器

水浴式加熱器用于在冬季當(dāng)氣化器出口溫度無法滿足工藝要求時對氣化后的天然氣進行加熱。常采用管殼式換熱器結(jié)構(gòu)。

水浴式加熱器主要由殼體、傳熱管束（蛇形管）、管板等部件組成。水浴式加熱器罐殼與熱水鍋爐和其他管件構(gòu)成一個封閉的水循環(huán)系統(tǒng)，熱水從加熱器的下部流入，上部流出，熱水充滿整個罐殼。低溫的天然氣通過浸在熱水中的蛇形管得到熱量，使天然氣氣體溫度升高。

（二） 空溫式氣化器

空溫式氣化器也叫空浴式氣化器。它主要由星型翅片導(dǎo)熱片、液氣導(dǎo)流管、支架、底座、進出口接頭等部件組成。星型翅片導(dǎo)熱管有八翅對稱,材料選用LF21防銹鋁合金。

空溫式氣化器工作時利用周圍大氣作為熱源，通過導(dǎo)熱性能良好的LF21星型管吸收空氣的熱量進行熱交換,從而使低溫液體氣化成一定溫度的氣體。但由于空氣中含有水蒸氣，工作時間過長，氣化器會結(jié)霜，導(dǎo)致氣化效率降低，因此空溫式氣化器使用時設(shè)置兩組，一用一備切換運行。

LNG低溫液體鋼瓶由不銹鋼內(nèi)容器、不銹鋼外容器和其他各部件構(gòu)成，在內(nèi)外容器之間具有絕熱真空夾層。

LNG鋼瓶各部件及其作用如下：

1. 內(nèi)置氣化器--該交換器為氣體蒸發(fā)器盤管，與外筒壁脫接，使液體產(chǎn)品連續(xù)地轉(zhuǎn)變成氣體，用于直接供氣及提升罐內(nèi)壓力。

2. 增壓回路-- 增壓回路用于保證在用液量較大時有足夠的驅(qū)動壓力。

3. 節(jié)氣器-- 節(jié)氣器回路優(yōu)先從容器內(nèi)的液體上方的封頭空間提取氣體。

4. 使用閥--此閥控制氣體出口。

5. 液體閥--通過此閥，可以控制灌充液體或從容器中排放液體，它有連接液體管路所需的管接頭，用適當(dāng)?shù)墓芙宇^把金屬軟管連接到液體管路的接頭上，打開閥門就可以向瓶外供應(yīng)液體。

6. 增壓閥--此閥把容器底部的液體增壓/節(jié)氣調(diào)節(jié)器分隔開來。用于容器內(nèi)部的增壓。

7. 排放閥--此閥控制一個進入容器封頭空間的管路，在灌充過程中用來排出封頭空間的氣體。

8. 壓力表--壓力表顯示內(nèi)容器壓力。

9. 全視液位計--容器的液位計是浮子式的液面?zhèn)鞲衅?，它通過磁性元件聯(lián)接一黃色指示帶指示容器液體容量。

10. 安全閥-- 安全閥用于在鋼瓶內(nèi)膽壓力超高時排放壓力。

LNG氣化站日常巡回檢查的內(nèi)容和要求

1. 場站的巡回檢查應(yīng)嚴(yán)格按《巡回檢查制度》執(zhí)行。

2. 檢查空溫式氣化器結(jié)霜情況、儲罐外壁不應(yīng)有結(jié)霜、結(jié)露情況。

3. 檢查工藝管線上的低溫閥門（特別是填料壓蓋處）、各連接部位（焊口、法蘭、接頭）應(yīng)無泄漏現(xiàn)象。

4. 觀察、分析和記錄儲罐壓力和液位，管道各監(jiān)測點壓力、差壓、溫度、流量及水浴式氣化器水量、水溫等各種運行參數(shù)，均應(yīng)在正常范圍內(nèi)。

5. 檢查氣化器各組切換（自動）應(yīng)正常。

6. 檢查儲罐、氣化器、低溫管線應(yīng)無異常聲響及異常振動。

LNG氣化站的操作及安全注意事項

1. 槽車進站前司機必須將手機、火種等易燃易爆物品交由門房保管，要嚴(yán)格按《進站管理制度》執(zhí)行。

2. 槽車進站后進行稱重計量并做好記錄，并由專人到大門接車。

3. 槽車進站后車速每小時不得超過5公里。

4. 雷雨天氣、附近有明火或發(fā)生火災(zāi)的情況下不得進行卸車作業(yè)。

5. 站內(nèi)發(fā)生泄漏、LNG儲罐及槽車壓力異常的情況下不得進行卸車作業(yè)。

6. 作業(yè)前必須在安全區(qū)域釋放人體靜電。

7. 槽車到達卸車臺后，按指定位置停好、熄火，拉起手閘，墊好車墩，并設(shè)立警示線。

8. 卸車前要將槽車通過接地夾接地，且接地必須可靠。

9. 卸車前應(yīng)對槽車上的管道等相關(guān)設(shè)備、儀表、安全裝置和聯(lián)鎖報警進行檢查，確認(rèn)無誤后方可進行卸車作業(yè)。

10. 槽車的停放應(yīng)穩(wěn)固，裝卸過程中嚴(yán)禁移動車輛。

11. 卸車前應(yīng)觀察槽車壓力和液位，并做好記錄。

12. 操作人員必須穿戴好低溫防護用品，以防凍傷。

13. 人體未受保護部分不得接觸未經(jīng)隔離裝有液化天然氣的管道和容器。

14. 連接軟管法蘭上的螺母必須使用銅或不銹鋼材質(zhì)的，嚴(yán)禁用普通螺母代替。

15. 卸車工具必須采用防爆工具。

16. 軟管連接后應(yīng)對連接部位進行檢漏，并用干惰性氣體或天然氣氣體對卸車軟管進行吹掃。

17. 當(dāng)操作前管線和設(shè)備處于常溫狀態(tài)時，必須對其進行預(yù)冷或嚴(yán)格控制液體流量，待設(shè)備和管線過渡到低溫后，再進行相應(yīng)的操作。

18. 給槽車增壓時要控制好槽車壓力不能超過規(guī)定值（如0.65MPa）。

19. 對不同氣源的LNG宜分開儲存，避免因密度差引起LNG分層，并應(yīng)密切監(jiān)測氣化速率。

20. 為防止先后注入儲罐中的LNG產(chǎn)生密度差，應(yīng)采取以下充注方法：

（1） 槽車中的LNG密度小于或接近儲罐中的LNG密度時應(yīng)從儲罐的下進液口充注。

（2） 槽車中的LNG密度大于儲罐中的LNG密度時應(yīng)從儲罐的上進液口充注。

21. 卸車作業(yè)時，操作人員和押運人員不得離開現(xiàn)場。

22. 儲罐的充裝量應(yīng)符合其充裝系數(shù)的要求。儲存液位不宜超過90％。

23. 在卸車與氣化作業(yè)同時進行時，不宜使用同一個儲罐。

24. 所有閥門操作應(yīng)緩慢啟、閉，嚴(yán)禁快速開、關(guān)操作，防止LNG的流速突然改變而產(chǎn)生液擊損壞管道。

25. 拆卸軟管前要通過放散閥泄放軟管中的氣體，嚴(yán)禁帶壓拆卸。

26. 卸車結(jié)束之后，應(yīng)使拆卸下的低溫軟管處于自然伸縮狀態(tài)；嚴(yán)禁強力彎曲，恢復(fù)常溫后，應(yīng)對其接口進行封堵。

27. 槽車降壓完成后要做好卸車記錄。

28. 嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，嚴(yán)禁液化天然氣液體滯留在封閉管段內(nèi)。

29. 儲罐增壓操作時，應(yīng)密切觀察儲罐壓力變化，確保其在規(guī)定值范圍內(nèi)。

30. 儲罐出液和倒罐操作時，應(yīng)有人值守，并應(yīng)觀察液位和壓力的變化情況。

31. 儲罐出液時，儲罐剩余液位不宜低于20%。

32. 氣化器在切換操作時，應(yīng)先對將要投入運行的氣化器管線進行預(yù)冷。

33. 對長期儲存的LNG，必須采取定期倒罐的方式防止其因靜置而分層（密度差）。

LNG場站的維護

（一） 設(shè)備及管道維修完恢復(fù)使用前應(yīng)首先進行預(yù)冷，預(yù)冷時儲罐及管道不應(yīng)含水分及雜質(zhì)。

（二） 儲罐檢修前后應(yīng)采用惰性氣體進行置換，嚴(yán)禁采用充水置換方法。

（三） 及時檢查和排放集液池中積水，并應(yīng)關(guān)閉集液池排放閥。

（四） 定期檢查儲罐外壁漆膜，應(yīng)無脫落，外壁無凹陷，安全附件應(yīng)完好。對立式儲罐應(yīng)定期檢查其垂直度。

（五） 每年應(yīng)檢測儲罐基礎(chǔ)沉降情況，儲罐基礎(chǔ)應(yīng)穩(wěn)固，不得有異常沉降或由于沉降造成管線受損的現(xiàn)象。

（六） 每半年檢查緊急切斷聯(lián)鎖裝置（ESD系統(tǒng)）應(yīng)正常有效。

（七） 定期檢查和調(diào)整低溫管道保冷層及管托，應(yīng)保持完好。

（八） 應(yīng)每2年對儲罐真空夾層檢測1次真空度，裝有低溫介質(zhì)的情況下，真空粉末絕熱夾層真空度應(yīng)低于10Pa。

（九） 應(yīng)每年對真空絕熱儲罐蒸發(fā)率進行檢查。

（十） 法蘭連接處應(yīng)采用金屬纏繞墊片。

（十一） 每月檢查和試運儲罐噴淋設(shè)施和泡沫發(fā)生器。

（十二） 每半年對卸車接地夾接地電阻檢測一次。

（十三） 裝卸車軟管應(yīng)定期進行檢查和維護保養(yǎng)，并應(yīng)定期進行更換。

轉(zhuǎn)載自微信公眾號“流程工業(yè)”和“燃氣爆炸”