LNG培训材料(改)

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第二章 LNG供气站的操作技术和运营管理
一、投运前的准备 二、LNG供气站操作技术 三、运营安全管理
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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。
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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。
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第一章 LNG基础知识
一、什么是LNG 二、LNG组成及性质 三、LNG的特点 四、LNG的广泛用途 五、LNG“链” 六、LNG项目 七、LNG安全环保性能 八、结论
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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%-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。
• 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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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350mm的事故。因此, 应尽可能采用自力式增压阀自动增压。
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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。
中国燃气控股有限公司
生产运营管理部 罗胜利
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第一章、LNG基础知识 第二章、液化天然气供气站的操作技术和运营管理
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随着我国“西气东输”工程的蓬勃开展，全国性的天然气利 用热已经掀起。天然气作为目前世界上最佳能源，在我国城市 气源的选择中已被高度重视，大力推广天然气已成为我国的能 源政策。但由于天然气长距离管道输送的工程规模大，投资高、 建设周期长，短时间内长输管线难以到达大部分城市。 利用高压，将天然气体积缩小约250倍（CNG）进行运输， 然后将其降压的方式解决了部分城市的天然气气源问题。而应 用超低温冷冻技术使天然气变为液态（体积缩小约600倍）、 采用超低温保冷槽罐，通过汽车、火车、轮船等方式远距离输 送天然气、然后经超低温保冷储罐储存、再气化的LNG供气方 式与CNG方式相比，输送效率更高，安全可靠性能更强，能够 更好的解决城市天然气气源问题。
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二、LNG组成及性质
以中原油田、新疆广汇、深圳大鹏湾进口LNG为例，其组成及性质见下表
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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。
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四、LNG的广泛用途
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
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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 大大提高在LNG工况参数下系统的运行可靠性。
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二、LNG供气站操作技术
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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。
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3.LNG储罐的自动增压 • 靠压力推动,LNG从储罐中流向空温式气化器,气化后供应用 户。随着罐内LNG的流出,罐内压力不断降低,LNG出罐速度 逐渐变慢直至停止。因此,正常运营操作中须不断向储罐补 充气体,将罐内压力维持在一定范围内,才能使LNG气化过程 持续下去。储罐的增压是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。
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2、清洁能源—LNG被认为是地球上最干净的化石能源！
• 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LNG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！
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• 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。
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预冷的几个技术参数： • 进液温度：低于-80℃ • 储罐压力：0.3～0.55MPa • 进液速度：3分钟/m3 • 预冷时间：约4～5小时/罐（50m3罐） • 液氮耗量：约10m3（50m3×2储罐） 约13m3（50m3×3储罐）
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4）建设投资 • 气化站的投资建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。
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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5~15%，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 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。
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五、LNG“链”
LNG从气田采集到用户使用天然气，是一条相互联接，相互约束的生产供 需链。每个供需环节紧密衔接，互相制约，并以严格的合同予以保证。 天然气--LNG--天然气简图：
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六、LNG项目
LNG项目一般应包括下列的生产环节：
1、供气站的气化工艺流程（城市LNG供气站工艺流程见图）
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LNG汽化站工艺流程图
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2、LNG卸车工艺 • 通过公路槽车或罐式集装箱车将LNG从气源地运抵用气城市 LNG供气站后,利用槽车上的空温式升压气化器将槽车储罐 升压到0.6MPa(或通过站内设置的卸车增压气化器对罐式集 装箱车进行升压),同时将储罐压力降至约0.4MPa,使槽车与 LNG储罐间形成约0.2MPa的压差,利用此压差将槽车中的LNG 卸入供气站储罐内。卸车结束时,通过卸车台气相管线回收 槽车中的气相天然气。