浅析液化天然气(lng)气化站预冷技术

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1、浅析液化天然气(LNG)气化站预冷技术1引言　　液化天然气LNG(LiquefiedNaturalGas)，是天然气的液态形式，LNG更有利于远距离运输、储存，使天然气的应用范围更广。目前国内LNG的利用刚刚开始，已建成投产了中原油田的天然气液化工厂、上海浦东的天然气液化工厂及新疆广汇集团在吐哈油田的天然气液化工厂。　　同时，国家根据地域分布和能源资源供需情况，在经济发达的东南沿海(广东、福建、浙江、山东和上海)地区积极开展进口LNG的接收与利用工作。第一个试点深圳大鹏湾码头工程于2004年动工建设，每年接收300万t的LNG，码头在2006年投入商业运营。随着这些项目的实施，未来数

2、年LNG将广泛应用于工业和民用的各个领域[1]。　　LNG的应用发展在国内方兴未艾，还处于发展初期，目前国内还没有形成LNG气化站的运行安全技术标准，对生产运行进行规范和指导。LNG气化站的预冷过程作为LNG气化站建设投运的关键环节，正确的预冷技术是安全运行的重要保障，尤其应当引起重视。LNG是低温介质，在进入低温管道和设备前站内低温设施需要作好提前冷却和各种检验工作，提前发现问题，解决存在隐患，确保投产安全。上海通达能源集团有限公司目前已经建设投运了多个LNG气化站，现将公司在LNG气化站预冷方面取得的经验作一总结。2LNG的基本特性　　LNG是天然气的液态形式。在液化天然气工厂将

3、油气田产出的含有甲烷的天然气经过“三脱”(即脱水、脱烃、脱酸性气等)净化处理后，采用膨胀制冷工艺或外部冷源，使甲烷变为-162℃的低温液体Ⅲ。LNG的主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丙烷、N2等物质。　　LNG的密度取决于其组分，通常为430kg／m3～470kg／m3，常压下、温度为-162℃，天然气液化后体积缩小约600倍，为天然气的高效输送提供了新的途径，也扩大了天然气的利用领域。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。　　LNG温度低，使金属产生低温收缩，容易造成管道损坏和泄漏。3LNG气化站工艺简介　　LN

4、G气化站是下游天然气应用时采用的主要模式，主要作用是储存、气化和输送LNG。主要包括卸车台、低温储罐、增压系统、气化系统及调压、计量和加臭系统。　　     LNG通过低温槽车运到气化站，槽车储罐通过增压器进行增压，在压差作用下，通过卸车台的管道进入站内的低温储罐。低温储罐通过增压器使储罐压力达到一定值，罐内LNG通过出液管道进入气化系统，使LNG气化升温达到设定值，再通过出站调压器将压力降到要求值，然后通过计量和加臭系统进入燃气管网系统。其工艺流程见图1。图1液化天然气气化站工艺流程简图4预冷的必要性　　LNG气化站内低温管道和低温储罐在正式进入低温液体前，要首先进行充分的冷却，即

5、预冷过程。LNG储罐及管路通常采用奥氏体不锈钢材料。奥氏体不锈钢具有优异的低温性能，但线膨胀系数较大。在LNG温度条件下，不锈钢收缩率约为千分之三，对于304L材质管路，在工作温度为-162℃时，100m管路大约收缩300mm。因此在设计时要采取措施防止出现冷收缩引起破坏[2]。　　LNG管路的收缩和补偿是一个需要细心考虑的重要问题。两个固定点之间，由于冷收缩产生的应力，可能远远超过材料的屈服点。特别是对于LNG储罐内的管道要求更加严格，一旦出现问题，将会产生严重后果。因此在管路设计时，必须考虑有效的措施来补偿。在LNG设备和管路上，为了补偿冷收缩，一般采用弯管和膨胀节。　　虽然在设

6、计时考虑了冷收缩的补偿，但是在温度变化速率较大时，还存在温度变化过快、热应力过大而使材料或连接部位产生损坏的问题。这就要求在低温管道和设备进入低温液体前，首先进行预冷操作，确保投运安全。5预冷目的　　检验和测试低温设备和管道的低温性能，包括：　　(1)检验低温材料质量是否合格　　(2)检验焊接质量　　(3)检验管道冷缩量和管托支撑变化　　(4)检验低温阀门的密封性　　(5)使储罐达到工作状态，测试储罐真空性能6预冷前的管道吹扫6．1预冷前管道吹扫的重要性　　预冷前的管道吹扫一定要干净。如果吹扫不干净，将会导致阀门冻结。由于低温管道的阀门大多为焊接，法兰很少，不利于管道吹扫。因此吹扫一

7、定要采取措施，严格控制。6．2管道吹扫原则　　(1)施工中实行分段吹扫，分段以焊接阀门为界，注意管道施工后要及时密封，防止杂物和雨水进入。　　(2)为防止碳钢管道内的铁锈、焊渣进入低温管道，碳钢管道不能向低温管道吹扫。　　(3)不能向储罐内吹扫，由罐内向外吹扫。　　(4)不能吹扫任何仪表设备。　　(5)由于要吹扫，在安装时应当使用临时垫片，在气密前更换正式垫片。　　(6)在吹扫时要敲击管道表面和焊接部位。　　(7)根据各站工艺流程制定具体吹扫方案。6．3吹