液化天然气接收站气化厂主工艺设备方案选择
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Key words： LNG receiving terminal； gasification plant； pump； vaporizer； BOG compressor
1 概述
随着中国对能源需求的不断增长，中国正在大 力引进 LNG 和 建 设 LNG 接 收 站。在 接 收 站 项 目 中，一般包括码头工程、气化厂工程（ 储存和气化） 、 长输管道工程 3 部分。其中，气化环节里的主要工 艺设备技术难度高，目前尚不能国产，因此，气化厂 的工艺设备对整个项目有着关键的影响。
LI Jianhu
Abstract： The process flow of gasification plant of LNG receiving terminal，the design principle of main process equipment，the determination of equipment amount and capacity and the selection of equipment type are described．
高压泵出口压力主要根据长输管道的需要确 定。对于长度为 150 ～ 300 km 的长输管道，高压泵 的出口压力一般为 7 ～ 10 MPa（ 视用户需要而定） 。 考虑管道阻力，泵出口压力宜稍大些。如广东大鹏 LNG 接收站、中国台湾台中 LNG 接收站的高压泵出 口压力约 10 MPa。日本扇岛 LNG 接收站因不承担 调节管网压力的任务且接近用户，故只设一级泵，无 低压、高压之分，LNG 泵出口压力约 4 MPa。 3． 5 BOG 压缩机的容量与数量
对于每 1 台储罐，如果仅配置 1 台低压泵，则缺 乏备用，因此，每 1 台储罐内，低压泵至少应为 2 台。 若首期工程建设 2 台储罐，则低压泵数量至少应为 4 台。 3． 2 高压泵及气化器数量的初步方案
合单台设备容量、气化厂整体情况再进一步选择或 修正。 3． 3 单台泵容量的计算
泵的容量应根据最大小时流量确定。对于常规 的规模为 300 × 104 t / a 的 LNG 接收站，泵的平均容 量约为 342 t / h，若最大小时流量量为 700 t / h，最小 连续稳定流量为 100 t / h，则不同方案的泵的容量计 算如下。
理论上，BOG 的处理方式有两种： ① 将 BOG 直接加压，送入外输气体总管。 ② 先将 BOG 压缩冷却液化，送入 LNG 液体 总管，然后与其他 LNG 混合后一起经气化器气化后 再外输（ 见图 1） 。 对于气态直接外输，由于直接加压外输经济性 较差，大型接收站一般不采用。因此，采用压缩液化 方案。 对于 LNG 接收站，正常运行时应做到 BOG 对 外零排放。因此，应满足以下要求： ① 单台 BOG 压缩机运行容量至少应为整个 LNG 接收 站 不 卸 船 时 正 常 的 BOG 产 生 量。常 规 LNG 接收站若按 2 台工作容积为 16 × 104 m3 的储 罐、0． 05% 的蒸发量估算，不卸船时 2 台储罐蒸发量 共约 3 t / h，整个 LNG 接收站 BOG 量总计则不超过 5 t /h。 ② 所有 BOG 压缩机的运行容量总和，应大于
因此，最终选择 5 + 1 方案，单台泵或气化器的 设计容量为 160 t / h。每 3 台 1 组共同 1 条总管，共 2 组。
低压泵的出口压力一般为 1． 0 ～ 1． 5 MPa。如 广东大鹏 LNG 接收站低压泵出口流量为 420 m3 / h 的 LNG（ 折算约 200 t / h） ，出口压力为 1． 4 MPa。
关键词： 液化天然气接收站； 气化厂； 泵； 气化器； BOG 压缩机 中图分类号： TU996 文献标识码： B 文章编号： 1000 － 4416（ 2011） 01 － 0A39 － 04
Scheme Selection of Main Process Equipment in Regasification Plant of LNG Receiving Terminal
② 主工艺设备设计原则 a． 低压泵、高压泵、气化器数量应尽可能一致， 即在启停 1 台低压泵时，相应启停 1 台高压泵、气化 器、气化器配套的海水泵，以便于运行调节、自动控 制。b． 各主工艺设备应考虑备用，即坚持 n + 1 原 则。c． 同类设备的容量、型号应完全一致，能够互为 备用。d． 考虑到进口设备价格高昂，工程应尽可能 降低造价，尤其是首期工程。 本方案设计中，对于次要的因素，如低压泵供应 槽车、保冷循环等予以忽略。实际设计时，可根据实 际需要予以相应调整。
最大的 BOG 量。 最大的 BOG 量包括： 储罐正常的蒸发量、卸船
时的蒸发量、LNG 注入储罐时的空间置换及焓不同 造成的蒸发量、大气压变化造成的蒸发量、保冷循环 带回的蒸发量。最大的 BOG 量统计计算较复杂，且 涉及许多不确定的因素如船上的 LNG 压力、温度 等。
设计中，对各项 BOG 量进行统计计算后，得出 最大的 BOG 量，作为 BOG 压缩机选择时的总容量。 对于简化的估算，可以用卸船时的 BOG 量为非卸船 时的 2 倍来估算。对于拥有 2 台工作容积为 16 × 104 m3 的储罐的常规 LNG 接收站，不卸船时全站的 BOG 量为 5 t / h，则最大的 BOG 总量约为 10 t / h。
倍数的初步选择，则泵及气化器的数量可以有 2 个 方案： 低压泵、高压泵、气化器各设 4 台，或各设 6
泵流量为 250 t / h，高压泵流量仅为 100 t / h。 3． 4 泵及气化器的最终选择方案
台。考虑备用设备各 1 台，则得到 n + 1 方案为： 3 +
对主工艺管道的要求如下：
1 方案，5 + 1 方案。 若建设 3 台储罐，且各泵及气化器初选数量较
对于lng接收站正常运行时应做到bogbog压缩机运行容量至少应为整个lng接收站不卸船时正常的boglng接收站若按台工作容积为1605的蒸发量估算不卸船时台储罐蒸发量共约h整个lng接收站bog量总计则不超过所有bog压缩机的运行容量总和应大于最大的bog最大的bog量包括
第 31 卷 第 1 期 2011 年 1 月
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液化天然气
煤气与热力
GAS ＆ HEAT
Vol． 31 No． 1 Jan． 2011
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液化天然气接收站气化厂主工艺设备方案选择
李健胡
（ 广东珠海金湾液化天然气有限公司，广东 珠海 519015）
摘 要： 论述了液化天然气接收站气化厂的工艺流程、主要工艺设备设计原则、设备数量与 容量的确定、设备类型的选择。
第 31 卷 第 1 期
站必须中断运营，且无法立即恢复。因此，宜采用分 别设 2 条总管的方案。
③ 但对于上述 5 + 1 的方案，则当 6 台泵连接 在同一条总管时，连接复杂，宜简化。
根据上面 3 个要求，综合考虑，采用 2 条总管的 方案，但并不是每条总管均与 6 台泵相连接，而是每 3 台泵（ 气化器） 连接在一起。切换时，整项 3 台泵 （ 气化器） 一起切换，即低 压 泵、高 压 泵、气 化 器 之 间，均为 2 条总管。气化器与海水泵之间，也为 2 条 海水总管。
目前国内常规的 LNG 接收站的规模均为 300 × 104 t / a 左右，因此，本文主要对此规模的接收站的 气化厂主工艺设备进行分析，并结合国内外部分接 收站的设备配置情况，对接收站主工艺设备的方案 进行探讨。
2 主工艺流程与主工艺设备设计原则
① 主工艺流程 气化厂主要的工艺设备有 LNG 低压泵、LNG 高 压泵、气化器、蒸发气（ Boil Off Gas，BOG） 压缩机。 其工艺流程一般为： LNG 储罐内的 LNG 由低压泵泵 出，经再冷凝器后，用高压泵加压后输送至气化器，
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煤气与热力
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图 1 主工艺设备 5 + 1 方案工艺流程
3 主工艺设备数量与容量的确定
3． 1 低压泵数量的初步方案 低压泵一般置于储罐内，因此，其首期工程的数
量应与储罐数量相对应。在 LNG 接收站的首期工 程中，基于经济性，应当建设 2 台或 3 台储罐。若建 设 2 台储罐，则低压泵数量应为 2 的倍数，即 2，4， 6，……。若建设 3 台储罐，则低压泵数量应为 3 的 倍数。具体数量还应结合高压泵及气化器等设备再 行确定。
BOG 压缩机的数量应根据运行与备用要求、经 设备造价比较后确定。由于至少有 1 台备用，因此， BOG 压缩机数量至少应为 1 + 1 配置。BOG 压缩机 的生产厂家较少，价格较高，容量为 5 ～ 15 t / h 的 BOG 压缩机在 2008 年的价格约（ 2 000 ～ 3 000） × 104 元 / 台。当采用少量的 BOG 压缩、液化工艺时， 压缩机做功相对电耗较多，其经济性并不明显。除 非政策强制要求，否则少量的 BOG 可以考虑适度放 空。因此，BOG 压缩机备用及裕度设计取较小值， 数量取 1 + 1 方案，单台容量为 6 t / h。
气化后进入长输管道。储罐内的 BOG 从罐顶排出， 经 BOG 压缩机压缩后送入再冷凝器中，与自低压泵 出来的 LNG 汇合。再冷凝器的作用是用从低压泵 出来的 LNG 冷却和混合 BOG 压缩机出来的 BOG， 使之成为液体后输出。气化器由海水泵提供海水作 为热源，加热 LNG，使之气化。主工艺设备 5 + 1 方 案工艺流程见图 1。
② 从安全性考虑，低压泵与高压泵之间、高压
时，考虑数量过少，宜再加 1 台作为备用。如日本扇 泵与气化器之间为气化厂甚至整个接收站项目的关
岛接收站，3 台罐，配 4 台气化器。具体设计时可结 键部位，如果该处总管泄漏或发生故障，则整个接收
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李健胡： 液化天然气接收站气化厂主工艺设备方案选择
对于 3 + 1 方案，单台泵的最大小时流量为 233 t / h。低压泵、高压泵、气化器的单台设计容量初步 考虑可取 250 t / h。此时，泵的最小流量为设计容量 的 40% ，低于泵的稳定工作点，因此，单台泵的设计 容量偏大，需要增加泵的数量。
对于 5 + 1 方案，单台泵的最大小时流量为 140
① 根据运行的要求，低压泵、高压泵、气化器、 海水泵均需要数量对应，从经济性考虑，低压泵到高
大时，无须另加备用，可直接为 3 的倍数的方案。如 压泵、高压泵到气化器之间均采用 1 条 LNG 总管的
中国台湾台中 LNG 接收站，3 台储罐，配 9 台低压 方案。
泵、9 台高压泵。若泵及气化器数量的初选结果为 3
根据运行要求，低压泵、高压泵、气化器、海水泵 尽可能数量 1 对 1 地对应。如果数量过多，则系统 复杂。尤其是海水泵与气化器之间的管道，需设置 母管制总管运行，这样设备数量不宜过多。建议设 备数量在 6 台或以下。结合上述低压泵为 2 或 3 的
t / h。低压泵、高压泵、气化器的单台设计容量初步 考虑可取 160 t / h。此时，泵的最小流量为设计容量 的 62． 5% ，处于泵的稳定工作区。若考虑低压泵另 有其他输出时（ 保冷循环、槽车、槽船等） ，则容量宜 进一步增大。如中国台湾台中的 LNG 接收站，低压
LNG 接收站刚建设，设备故障多，且此时储罐尚少， 全罐吹空来检修。对于二期以后的工程，可以考虑 不设底阀。 4． 2 高压泵类型
高压泵也为立式筒型离心泵。泵的设置也有 2 种方案：
① 架空式。泵悬空于地面。 ② 埋地式。泵部分埋入地下，一般埋入 1 /3 左右，也可整个泵位于地面下。视再冷凝器高度及 有效气蚀余量确定［1］。
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由于高压泵的入口压力取决于再冷凝器的标 高，因此，若泵采用架空式，则泵的进出口管及再冷 凝器标高应相应提高，管架及再冷凝器的建设成本 上升，而泵本身的建设成本下降。埋地式则管架及 再冷凝器建设成本降低而泵本身建设成本上升。在 同样的再冷凝器标高的情况下，采用埋地式的泵比 架空式的泵能获得更高的入口压力。对于首期工 程，建议考虑埋地式，以确保运行中有足够的入口压 力，且再冷凝器不必采用较高的标高。 4． 3 气化器类型
4 设备类型选择
4． 1 低压泵类型 低压泵均选择立式筒型离心泵 （ 潜液式电动
泵） 。泵的设置有 2 种方案： ① 泵套底部设阀门。泵出故障时，可通过阀
门隔离，吹扫后可提出泵来检修。 ② 泵套不设底阀，泵出故障时，不能抽取出
来，直待储罐检修时，全罐吹空后再检修。 对于首 期 工 程，建 议 泵 套 设 底 阀。这 是 因 为
1 概述
随着中国对能源需求的不断增长，中国正在大 力引进 LNG 和 建 设 LNG 接 收 站。在 接 收 站 项 目 中，一般包括码头工程、气化厂工程（ 储存和气化） 、 长输管道工程 3 部分。其中，气化环节里的主要工 艺设备技术难度高，目前尚不能国产，因此，气化厂 的工艺设备对整个项目有着关键的影响。
LI Jianhu
Abstract： The process flow of gasification plant of LNG receiving terminal，the design principle of main process equipment，the determination of equipment amount and capacity and the selection of equipment type are described．
高压泵出口压力主要根据长输管道的需要确 定。对于长度为 150 ～ 300 km 的长输管道，高压泵 的出口压力一般为 7 ～ 10 MPa（ 视用户需要而定） 。 考虑管道阻力，泵出口压力宜稍大些。如广东大鹏 LNG 接收站、中国台湾台中 LNG 接收站的高压泵出 口压力约 10 MPa。日本扇岛 LNG 接收站因不承担 调节管网压力的任务且接近用户，故只设一级泵，无 低压、高压之分，LNG 泵出口压力约 4 MPa。 3． 5 BOG 压缩机的容量与数量
对于每 1 台储罐，如果仅配置 1 台低压泵，则缺 乏备用，因此，每 1 台储罐内，低压泵至少应为 2 台。 若首期工程建设 2 台储罐，则低压泵数量至少应为 4 台。 3． 2 高压泵及气化器数量的初步方案
合单台设备容量、气化厂整体情况再进一步选择或 修正。 3． 3 单台泵容量的计算
泵的容量应根据最大小时流量确定。对于常规 的规模为 300 × 104 t / a 的 LNG 接收站，泵的平均容 量约为 342 t / h，若最大小时流量量为 700 t / h，最小 连续稳定流量为 100 t / h，则不同方案的泵的容量计 算如下。
理论上，BOG 的处理方式有两种： ① 将 BOG 直接加压，送入外输气体总管。 ② 先将 BOG 压缩冷却液化，送入 LNG 液体 总管，然后与其他 LNG 混合后一起经气化器气化后 再外输（ 见图 1） 。 对于气态直接外输，由于直接加压外输经济性 较差，大型接收站一般不采用。因此，采用压缩液化 方案。 对于 LNG 接收站，正常运行时应做到 BOG 对 外零排放。因此，应满足以下要求： ① 单台 BOG 压缩机运行容量至少应为整个 LNG 接收 站 不 卸 船 时 正 常 的 BOG 产 生 量。常 规 LNG 接收站若按 2 台工作容积为 16 × 104 m3 的储 罐、0． 05% 的蒸发量估算，不卸船时 2 台储罐蒸发量 共约 3 t / h，整个 LNG 接收站 BOG 量总计则不超过 5 t /h。 ② 所有 BOG 压缩机的运行容量总和，应大于
因此，最终选择 5 + 1 方案，单台泵或气化器的 设计容量为 160 t / h。每 3 台 1 组共同 1 条总管，共 2 组。
低压泵的出口压力一般为 1． 0 ～ 1． 5 MPa。如 广东大鹏 LNG 接收站低压泵出口流量为 420 m3 / h 的 LNG（ 折算约 200 t / h） ，出口压力为 1． 4 MPa。
关键词： 液化天然气接收站； 气化厂； 泵； 气化器； BOG 压缩机 中图分类号： TU996 文献标识码： B 文章编号： 1000 － 4416（ 2011） 01 － 0A39 － 04
Scheme Selection of Main Process Equipment in Regasification Plant of LNG Receiving Terminal
② 主工艺设备设计原则 a． 低压泵、高压泵、气化器数量应尽可能一致， 即在启停 1 台低压泵时，相应启停 1 台高压泵、气化 器、气化器配套的海水泵，以便于运行调节、自动控 制。b． 各主工艺设备应考虑备用，即坚持 n + 1 原 则。c． 同类设备的容量、型号应完全一致，能够互为 备用。d． 考虑到进口设备价格高昂，工程应尽可能 降低造价，尤其是首期工程。 本方案设计中，对于次要的因素，如低压泵供应 槽车、保冷循环等予以忽略。实际设计时，可根据实 际需要予以相应调整。
最大的 BOG 量。 最大的 BOG 量包括： 储罐正常的蒸发量、卸船
时的蒸发量、LNG 注入储罐时的空间置换及焓不同 造成的蒸发量、大气压变化造成的蒸发量、保冷循环 带回的蒸发量。最大的 BOG 量统计计算较复杂，且 涉及许多不确定的因素如船上的 LNG 压力、温度 等。
设计中，对各项 BOG 量进行统计计算后，得出 最大的 BOG 量，作为 BOG 压缩机选择时的总容量。 对于简化的估算，可以用卸船时的 BOG 量为非卸船 时的 2 倍来估算。对于拥有 2 台工作容积为 16 × 104 m3 的储罐的常规 LNG 接收站，不卸船时全站的 BOG 量为 5 t / h，则最大的 BOG 总量约为 10 t / h。
倍数的初步选择，则泵及气化器的数量可以有 2 个 方案： 低压泵、高压泵、气化器各设 4 台，或各设 6
泵流量为 250 t / h，高压泵流量仅为 100 t / h。 3． 4 泵及气化器的最终选择方案
台。考虑备用设备各 1 台，则得到 n + 1 方案为： 3 +
对主工艺管道的要求如下：
1 方案，5 + 1 方案。 若建设 3 台储罐，且各泵及气化器初选数量较
对于lng接收站正常运行时应做到bogbog压缩机运行容量至少应为整个lng接收站不卸船时正常的boglng接收站若按台工作容积为1605的蒸发量估算不卸船时台储罐蒸发量共约h整个lng接收站bog量总计则不超过所有bog压缩机的运行容量总和应大于最大的bog最大的bog量包括
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（ 广东珠海金湾液化天然气有限公司，广东 珠海 519015）
摘 要： 论述了液化天然气接收站气化厂的工艺流程、主要工艺设备设计原则、设备数量与 容量的确定、设备类型的选择。
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站必须中断运营，且无法立即恢复。因此，宜采用分 别设 2 条总管的方案。
③ 但对于上述 5 + 1 的方案，则当 6 台泵连接 在同一条总管时，连接复杂，宜简化。
根据上面 3 个要求，综合考虑，采用 2 条总管的 方案，但并不是每条总管均与 6 台泵相连接，而是每 3 台泵（ 气化器） 连接在一起。切换时，整项 3 台泵 （ 气化器） 一起切换，即低 压 泵、高 压 泵、气 化 器 之 间，均为 2 条总管。气化器与海水泵之间，也为 2 条 海水总管。
目前国内常规的 LNG 接收站的规模均为 300 × 104 t / a 左右，因此，本文主要对此规模的接收站的 气化厂主工艺设备进行分析，并结合国内外部分接 收站的设备配置情况，对接收站主工艺设备的方案 进行探讨。
2 主工艺流程与主工艺设备设计原则
① 主工艺流程 气化厂主要的工艺设备有 LNG 低压泵、LNG 高 压泵、气化器、蒸发气（ Boil Off Gas，BOG） 压缩机。 其工艺流程一般为： LNG 储罐内的 LNG 由低压泵泵 出，经再冷凝器后，用高压泵加压后输送至气化器，
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图 1 主工艺设备 5 + 1 方案工艺流程
3 主工艺设备数量与容量的确定
3． 1 低压泵数量的初步方案 低压泵一般置于储罐内，因此，其首期工程的数
量应与储罐数量相对应。在 LNG 接收站的首期工 程中，基于经济性，应当建设 2 台或 3 台储罐。若建 设 2 台储罐，则低压泵数量应为 2 的倍数，即 2，4， 6，……。若建设 3 台储罐，则低压泵数量应为 3 的 倍数。具体数量还应结合高压泵及气化器等设备再 行确定。
BOG 压缩机的数量应根据运行与备用要求、经 设备造价比较后确定。由于至少有 1 台备用，因此， BOG 压缩机数量至少应为 1 + 1 配置。BOG 压缩机 的生产厂家较少，价格较高，容量为 5 ～ 15 t / h 的 BOG 压缩机在 2008 年的价格约（ 2 000 ～ 3 000） × 104 元 / 台。当采用少量的 BOG 压缩、液化工艺时， 压缩机做功相对电耗较多，其经济性并不明显。除 非政策强制要求，否则少量的 BOG 可以考虑适度放 空。因此，BOG 压缩机备用及裕度设计取较小值， 数量取 1 + 1 方案，单台容量为 6 t / h。
气化后进入长输管道。储罐内的 BOG 从罐顶排出， 经 BOG 压缩机压缩后送入再冷凝器中，与自低压泵 出来的 LNG 汇合。再冷凝器的作用是用从低压泵 出来的 LNG 冷却和混合 BOG 压缩机出来的 BOG， 使之成为液体后输出。气化器由海水泵提供海水作 为热源，加热 LNG，使之气化。主工艺设备 5 + 1 方 案工艺流程见图 1。
② 从安全性考虑，低压泵与高压泵之间、高压
时，考虑数量过少，宜再加 1 台作为备用。如日本扇 泵与气化器之间为气化厂甚至整个接收站项目的关
岛接收站，3 台罐，配 4 台气化器。具体设计时可结 键部位，如果该处总管泄漏或发生故障，则整个接收
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对于 3 + 1 方案，单台泵的最大小时流量为 233 t / h。低压泵、高压泵、气化器的单台设计容量初步 考虑可取 250 t / h。此时，泵的最小流量为设计容量 的 40% ，低于泵的稳定工作点，因此，单台泵的设计 容量偏大，需要增加泵的数量。
对于 5 + 1 方案，单台泵的最大小时流量为 140
① 根据运行的要求，低压泵、高压泵、气化器、 海水泵均需要数量对应，从经济性考虑，低压泵到高
大时，无须另加备用，可直接为 3 的倍数的方案。如 压泵、高压泵到气化器之间均采用 1 条 LNG 总管的
中国台湾台中 LNG 接收站，3 台储罐，配 9 台低压 方案。
泵、9 台高压泵。若泵及气化器数量的初选结果为 3
根据运行要求，低压泵、高压泵、气化器、海水泵 尽可能数量 1 对 1 地对应。如果数量过多，则系统 复杂。尤其是海水泵与气化器之间的管道，需设置 母管制总管运行，这样设备数量不宜过多。建议设 备数量在 6 台或以下。结合上述低压泵为 2 或 3 的
t / h。低压泵、高压泵、气化器的单台设计容量初步 考虑可取 160 t / h。此时，泵的最小流量为设计容量 的 62． 5% ，处于泵的稳定工作区。若考虑低压泵另 有其他输出时（ 保冷循环、槽车、槽船等） ，则容量宜 进一步增大。如中国台湾台中的 LNG 接收站，低压
LNG 接收站刚建设，设备故障多，且此时储罐尚少， 全罐吹空来检修。对于二期以后的工程，可以考虑 不设底阀。 4． 2 高压泵类型
高压泵也为立式筒型离心泵。泵的设置也有 2 种方案：
① 架空式。泵悬空于地面。 ② 埋地式。泵部分埋入地下，一般埋入 1 /3 左右，也可整个泵位于地面下。视再冷凝器高度及 有效气蚀余量确定［1］。
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由于高压泵的入口压力取决于再冷凝器的标 高，因此，若泵采用架空式，则泵的进出口管及再冷 凝器标高应相应提高，管架及再冷凝器的建设成本 上升，而泵本身的建设成本下降。埋地式则管架及 再冷凝器建设成本降低而泵本身建设成本上升。在 同样的再冷凝器标高的情况下，采用埋地式的泵比 架空式的泵能获得更高的入口压力。对于首期工 程，建议考虑埋地式，以确保运行中有足够的入口压 力，且再冷凝器不必采用较高的标高。 4． 3 气化器类型
4 设备类型选择
4． 1 低压泵类型 低压泵均选择立式筒型离心泵 （ 潜液式电动
泵） 。泵的设置有 2 种方案： ① 泵套底部设阀门。泵出故障时，可通过阀
门隔离，吹扫后可提出泵来检修。 ② 泵套不设底阀，泵出故障时，不能抽取出
来，直待储罐检修时，全罐吹空后再检修。 对于首 期 工 程，建 议 泵 套 设 底 阀。这 是 因 为