LNG基础知识与工艺流程图.ppt

LNG基础知识-名称及分类,一、名称天然气经净化处理（脱除CO2、硫化物、重烃、水等杂质）后，在常压下深冷至-162，由气态变成液态，称为液化天然气，液化天然气的体积约为相同质量的天然气体积的1/600，也就是说1mLNG气化后可得600m天然气。其重量约为同体积水的45%左右。二、分类LNG加气站供应液化天然气LNG的加注站，一般分为：1、撬装式加气站2、标准式加气站3、L-CNG加气站4、移动式撬装加气站,LNG基础知识-特点,三、特点1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存 A、1标准立方米的天然气热质约为9300千卡 B、1吨LNG可产生1350标准立方米的天然气，可发电8300度。2、清洁能源LNG被认为是地球上最干净的化石能源！A、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。B、天然气发电NOX和CO2排放量仅为燃煤电厂的20%和50%C、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。D、燃点较高：自燃温度约为650；燃烧范围较窄：5%15%；轻于 空气、易于扩散！,LNG基础知识-用途,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,LNG基础知识-汽车燃料,同体积的容器，LNG盛装量是CNG的3倍。目前LNG气瓶有以下规格：50L、210L、275L、335L、450L等。公交车选用275L气瓶，可以行驶400公里以上，重型汽车选用450L的气瓶，可以行驶600公里以上，也可以多个气瓶并联使用。加气速度快（450L瓶加气时间约为5min）节约了加气时间，减少了加气站的数量。,LNG基础知识-项目,五、LNG项目 LNG项目一般应包括下列的生产环节：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。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。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37m，LNG运输能力22000 Nm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。4、LNG场站,LNG加气站,LNG加气站由以下设备构成：LNG储罐、LNG潜液泵撬、加注机、空温式增压器（加热器）、低温管道系统、仪表风系统、安全设施及附件构成,LNG加气站功能模式,一般纯LNG加气站由：LNG储罐，泵撬及潜液泵，储罐增压汽化器、卸车汽化器、EAG加热器（工艺流程不同，这三个汽化器也会有相应的变化），加液机等组成。加气功能:储罐内的LNG由LNG低温泵抽出增压，通过加液机向汽车加液卸车功能:由低温泵将LNG槽车内LNG抽至LNG储罐增压功能:将储罐内部分LNG注入汽化器汽化成BOG（Boil Off Gas蒸发气）进入储罐，当储罐压力达到设定压力时停止调温功能:用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG注入增温器后进入储罐，当液体温度达到设定温度时停止。,LNG工艺流程,LNG由LNG槽车运至本站，用低温泵将LNG槽车中的LNG卸入LNG储罐中；卸车结束后，将LNG储罐中的饱和压力调至0.40.6MPa，当有车辆前来加气时，通过低温泵和加气机将LNG送入受气车辆的车载LNG储罐中。,LNG工艺流程描述,1、卸车流程：LNG槽车-管道-LNG储罐2、加液流程：LNG储罐-LNG泵-LNG加注机-LNG车载气瓶3、调压流程：LNG储罐-管道-LNG卸车/调压增压器-LNG储罐（气相）4、放散流程：LNG储罐/管路-安全阀-放散管-EAG加热器-放散,LNG卸车,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。,LNG槽车卸车流程,LNG卸车方式,常见的方法有：自增压卸车、泵增压卸车、直接泵卸车、储罐供压卸车1、自增压卸车：槽车内的液体通过自流进入进入卸车汽化器中，LNG在汽化器中吸收环境中的热量后汽化成气态天然气，然后回到槽车的气相，增加槽车的压力，将槽车中的LNG流入储罐中。,LNG槽车,LNG汽化器,LNG储罐,液相,气相,液相,自增压卸车工艺,LNG卸车方式,2、泵增压卸车：槽车内的液体流进泵池后（需先对泵池进行预冷），经潜液泵打入卸车汽化器中，汽化后进入槽车的气相，增加槽车压力，使液体流入储罐中。,LNG槽车,LNG泵,LNG汽化器,LNG储罐,液相,气相,液相,液相,泵增压卸车工艺,LNG卸车方式,3、直接泵卸车：该方式是通过系统中的潜液泵将LNG从槽车转移到储罐中。潜液泵卸车方式是LNG液体经槽车卸液口进入潜液泵，潜液泵将LNG增压后充入储罐。LNG槽车气相扣与储罐的气相管连通，LNG储罐中的BOG气体通过气相管充入LNG槽车，一方面解决LNG槽车因液体减少造成的气相压力降低，另一方面解决LNG储罐因液体增多造成的气相压力升高，整个卸车过程不需要对储罐泄压，可以直接进行卸车操作。,LNG槽车,LNG泵,LNG储罐,液相,液相,气相,泵卸车工艺,LNG场站-储罐,LNG储罐：LNG贮罐（低温贮罐）是LNG的贮藏设备 贮罐的特殊性：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。,储罐的基本参数,作用：用于LNG液体存储。外形：立式储罐、卧式储罐绝热材料：真空粉末（珠光砂）缠绕式（玻璃纤维）日蒸发率：0.3%设计最高工作压力：1.2MPa安全阀开启压力：1.25MPa耐压压力：1.6MPa设计温度：-196工作温度：-162,LNG场站-储罐,LNG储罐是场站中的关键设备，其绝热性及密封性的好坏直接影响 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。,LNG调压工艺,LNG加气站的调压工艺分为两种：一种是自增压调压、一种是泵增压调压1、自增压调压储罐内的LNG液体凭借液位产生的压差进入汽化器中，经空温加热汽化后回到储罐的顶部，增加储罐的压力。2、泵增压是储罐内的液体流进泵池后（需预冷），经潜液泵注入汽化器中，经空温加热汽化后进入储罐的顶部或底部，增加储罐的压力。此工艺也可用于调整储罐的饱和温度,LNG储罐的超压保护,1、LNG在储存过程中会由于储罐的“环境漏热”而缓慢蒸发,导致储罐的压力逐步升高,最终危及储罐安全。因此,设计上采用在储罐上安装自力式减压调节阀、压力报警手动放空、安全阀起跳三级安全保护措施来进行储罐的超压保护。2、国内普遍使用的最高工作压力为0.80MPa、单罐公称容积为 100m的真空压力式储罐,减压阀的最高开启压力设定为0.76MPa,报 警压力设定为0.78MPa,储罐安全阀的开启压力和排放压力分别设定 为0.8MPa和0.88MPa。其保护顺序为:当储罐压力升到减压阀设定值 时,减压阀自动打开泄压;当减压阀失灵罐内压力升至压力报警值 0.78MPa时,压力报警,手动放散卸压;当减压阀失灵且未能手动放散,罐内压力升至0.80MPa时,储罐安全阀开启,至排放压力0.88MPa时,安全阀排放卸压。这样既保证了储罐的安全,又充分发挥了储罐的 强度储备(储罐设计压力为0.84MPa)。随着安全阀的排放,当罐内工作压力降低到安全阀排放压力的85%时,安全阀自动关闭将储罐密封。正常操作中不允许安全阀频繁起跳。,LNG储罐的压力控制,1、储罐的正常工作压力由自力式增压调节阀的定压值(后压)所限定和控制。储罐的允许最高工作压力由设置在储罐气相出口管道上的自力式减压调节阀定压值(前压)所限定和自动控制。2、当储罐正常工作压力低于增压阀的开启压力时,增压阀开启自动增压;当储罐允许最高工作压力达到减压阀设定开启值时,减压阀自动开启卸压,以保护储罐安全。3、为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰,增压阀的关闭压力与减压阀的开启压力不能重叠,应保证0.05MPa以上的压力差。例如,若增 压调节阀的关闭压力设定为0.693MPa,则减压调节阀的开启压力为 0.76MPa。考虑两阀的实际制造精度,合适的压力差应在现场安装阀门时精心调试确定,LNG储罐的过量充装与低液位保护,LNG的充装数量主要通过罐内的液位来控制。在储罐上装设 有测满口和差压式液位计两套独立液位系统,用于指示和测 量储罐液位。此外,还装备有高液位报警器(充装量85%)、紧急切断(充装量95%)、低限报警(剩余10%LNG)。储罐高液位(最大罐容)95%是按工作压力条件下饱和液体的密度设定的,实际操作中须针对不同气源进行核定(下调)。,储罐的使用注意事项,1.有双根部阀的储罐，靠近储罐则的阀门，应常开。2.卸车时，建议储罐的极限充装量为不超过有效容积的90%（厂家给出为几何容积的85%-95%），使用余量不能低于10%。3.储罐压力高时，不一定为储罐有问题，应考虑整个系统的漏热和存液时间等情况，一般在压力超过1.1MPa时需进行排放泄压，储罐长时间处于高压状态会影响储罐夹层真空的寿命。4.储罐出现大量的长时间的“冒汗”或结霜，且压力不停快速上涨时，应考虑其真空失效，应进行紧急处理，手动排压，转移罐内的LNG液体。5.储罐建议每隔一年进行一次真空检测，储罐为热罐时真空度小于1Pa,储罐为冷罐时真空度为小于0.5Pa（0.00375TOF）为合格。6.储罐不能带液运输，长时间停用时应排放掉罐内的LNG液体。7.储罐属压力容器设备，根据中华人民共和国颁布实施的压力容器安全技术监察规程要求，安装、维修、改造压力容器，需有相应资质的单位到当地质检部门进行告知，获得许可后才能进行安装、维修、改造。,低温潜液泵,输送介质:LNG流量：340L/min电机功率：11KW转速：15006000r/min泵池工作压力：1.6MPa蒸发率：50%/d潜液泵使用中的注意事项：1.程序在进行自动运行时，泵的进出口压差参数不能设置太低。2.潜液泵正常工作时，变频器上显示的电流应大于4安培以上，低于22.5安培。3.手动模式，需要启动潜液泵进行工作时，潜液泵必须预冷完成后才能启动，以免损坏潜液泵或缩短泵的寿命。,4.潜液泵运行时声音小，轻快明细，同时振动非常小。5.潜液泵的维护周期时间为运行4000h需进行检测。6.设备长时间停用或维护潜液泵时，泵池的进口与回气口、出口等要完全密封，待泵池恢复成常后再进行相应的操作，以免含有水蒸气的空气进入潜液泵，容易造成冰堵，且锈蚀潜液泵部件。,LNG场站-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。,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。蒸发气：外界任何传入的热量都会引起一定量液体蒸发为气体预冷的几个技术参数：进液温度：低于-80 储罐压力：0.30.55MPa 进液速度：3分钟/m 预冷时间：约45小时/罐（50m罐）液氮耗量：约10m（50m2储罐）约13m（50m3储罐）,仪表风系统,1、简介以压缩空气作为动力风源，用来驱动所有气动阀门，从而达到自动控制阀门开和关目的的气动控制系统2、目的为了确保LNG在日常运作过程中因突然停电，设备突然出现故障等原因引发工艺过程失控的事故。3、设备仪表风系统主要包括：前置过滤器、空气压缩机、气液分离器、后置过滤器、干燥器、阀门管道、启动执行器、控制柜等4、工艺流程,LNG加气工艺,LNG加气站加气工艺主要包括预冷、加气、待机过程1、预冷：凭借储罐和泵池的液位差，使液体从储罐进入泵池，完成泵池的预冷。泵池预冷完成后，泵启动，吹扫加气枪和售气机插枪口，把加气枪与售气机插枪口相连，然后按下加气机面板上的“预冷”，LNG从储罐液相泵进口气动阀泵单向阀质量流量计售气机液相气动阀加气枪气相气动阀储罐进行循环。这一过程也称大循环预冷2、加气：预冷完成后，按下面板上的“加气”即可完成加气3、待机：泵启动后，在没有加气机加气和预冷信号时，泵低速运行，液体在管道内循环，保持管道的温度，减少泵的启停次数，延长泵的寿命。,LNG储罐,LNG泵,LNG加气机,LNG车载气瓶,液相,液相,液相,气相,LNG加注机工作流程图,液相质量流量计,低温软管,加液枪,低温气动球阀,低温安全阀,电脑控制器,气相质量流量计,汽车储液装置,站用储罐,加注机的基本参数,工作介质：LNG加气速度：380kg/min计量准确度：1.0级重复性：0.5%工作压力：1.6MPa设计温度：-19655真空模块设计高亮度大屏显示，可调节计量单位双重拉断保护标配真空加气软管可选配防爆小标打印机金属键盘配置,加注机使用注意事项,1.加液机每次上电之前，应先检查仪表风压力是否足够（0.4MPa）。2.加液机通电后，小循环阀门应起跳，特殊设置的除外；显示屏应显示最后一次加液的数据。小键盘旁屏幕上应显示加注空闲。3.应尽量少的进行大循环预冷，可以根据化霜的情况或环境温度来判定，环境温度高时，可适当增加大循环的次数。4.加液机的流量计为质量流量计，实体部分并不是真空，内部充装了惰性气体，所以在长时间工作时会结霜。但不建议对流量计保温，否则会影响计量精度。,5.加液枪每次操作前，应先对其进行吹扫，特别是内密封环处冰渣和异物,极易损坏密封圈,缩短密封圈寿命。6.加液枪密封垫极易损坏，且成本较高，操作时，应双手均衡用力，先泄压，然后压紧手柄平稳的拔出。7.加液枪的内密封垫损坏时，拔下加液枪会出现泄漏现象；如果加液时发生泄漏，一般为外密封圈损坏。外密封圈比内密封垫更易损坏，内密封垫损坏时，极易伤人。8.加液枪的密封圈、垫的使用寿命以次数计算，所以尽量减少加液枪的插拔次数，在不使用时，可以把枪放在挂扣处，不用插在加液机的枪座上,运营安全管理,LNG加气站运营安全管理的基本要求是:1、防止LNG泄漏与空气形成可燃的爆炸性混合物;2、在储罐区、气化区、卸车台等可能产生天然气泄漏的区 域均设置可燃气体浓度监测报警装置;3、消除引发燃烧、爆炸的基本条件,按规范要求对LNG工艺 系统与设备进行消防保护;4、防止LNG设备超压和超压排放;5、防止LNG的低温特性和巨大的温差对工艺系统的危害及对 操作人员的冷灼伤。必须制定严格的安全措施,认真落实 安全操作规程,消除潜在危险和火灾隐患。站长应每日定 时检查站内生产设备和消防设施。,强化设备的日常维护和巡回检查,1、LNG储罐：外观是否清洁；是否存在腐蚀现象；是否存在 结霜、冒汗情况；安全附件是否完好；基础是否牢固等。2、LNG气化器：外观是否清洁；（气化）结霜是否无均匀；焊口是 否有开裂泄漏现象；各组切换（自动）是否正常；安全附件是否正常完好。3、LNG工艺管线：（装）卸车管线、LNG 储罐出液管线保温 层是否完好；（装）卸车及出液气化过程中工艺管线伸缩 情况是否正常，是否有焊口泄漏现象；工艺管线上的阀门（特别是低温阀门）是否有泄漏现象；法兰连接下是否存 在泄漏现象；安全附件是否完好。4、对设备日常检验过程中查出的问题都不能掉以轻心，应 组织力量及时排除。,知识回顾Knowledge Review,