液化天然气（LNG）储罐预冷中的革新

（肇庆新奥燃气有限公司，广东 肇庆 526040）

液化天然气（LNG）储罐预冷中的革新

李荣典

（肇庆新奥燃气有限公司，广东 肇庆 526040）

本文从我国燃气事业的发展现状出发，结合当前天然气的供需矛盾引申出液化天然气（LNG）储配站的建设、预冷和投产，深入论述了LNG储罐预冷的常规做法，指出了其中的不足，并针对常规做法中的不足进行了革新,对LNG储罐的预冷有很大的参考作用。

LNG 储罐预冷革新

一、概述

随着经济的发展，城镇发展也上升到了一个新的水平，政府对环境的整治力度越来越大，人们对能源要求也越来越高，天然气作为优质的清洁能源越来越备受青睐，天然气也因此逐步步入人们的生活。伴着西气东输一线、二线和中亚油气管道、中缅油气管道的建成与投产，天然气的供应量得到大幅度的增加，天然气的应用在能源结构中的比例也明显提高，可以说中国已经逐渐走向天然气时代。

图1

天然气管道，尤其是长距离管道具有输送工程规模大、成本高，建设周期长等特点，这就很难对城市的天气需求给予满足，全部城镇短时期内都普及使用管输天然气并不现实，就出现了天然气供需的矛盾。液化天然气（LNG）能够很好的将资源地域分布与市场需求之间的矛盾解决，为了使能源短缺的问题得到解决，我国引进了液化天然气，各类液化天然气储存气化站、储配站、简易撬装供应站便应运而生，并等到了快速的发展。这些场站建设、投产与运营管理中的技术和安全问题也一直为人们所重视，特别是LNG储罐的预冷和投产一直被列为天然气场站管理中的重中之重。

图2

二、LNG储配站组成及预冷流程

目前，我国大多数LNG储配站主要包括卸车台、增压系统、LNG储罐、气化系统及调压、计量、加臭系统以及低温管道。储配站的LNG是由低温槽车运过来的，槽车储罐的增压采用的是增压器，然后通过压力差距的作用，将LNG通过卸车台的管道输送到气站的储罐中；同样是采用增压器，来使LNG储罐的压力达到一定标准，然后通过出液管道将LNG输送给气化系统进行升温气化，接着由出站调压器进行降压，压力降到要求值后，通过计量和加臭系统输送至燃气管网系统内。

LNG储配站预冷的介质一般为液氮，这是由于液氮为惰性、无色、无嗅、无腐蚀性、不可燃烧，不支持燃烧，温度极低，是构成大气的大部分（体积比78.03%，重量比75.5%），来源广，因此液氮成为LNG储配站的预冷的理想介质。

预冷大体指导思想，设备及管道的初级预冷先使用气相氮气，然后用液相氮再进行深度预冷。具体流程为：液氮槽车→卸车增压器→气相管道→进液管道→储罐→出液管道→汽化器→BOG汽化器→EAG汽化器→储罐增压器。见图1。

三、常见的预冷步骤

步骤一：低温气阀氮气对系统的预冷

首先把氮气槽车气相管与LNG气相管连接起来，然后将阀门打开让低温氮气进入气相管道，打开阀门的动作一定要慢；通过BOG汽化器、调压、计量设备后在放散塔放空。待BOG汽化器以及管道系统恢复正常后，在进液管上连接低温气相氮气，让气相氮气慢慢进入液相管和储罐，当储罐的压力达到设定值（一般为0.2MPa）时，将下进液管阀门关闭15分钟保冷，然后将溢流管阀门打开，对排出气体的露点进行检测，如不合格，重复以上程序，以露点低于-40℃为标准。达到标准后，通过储罐出液阀门将低温气相氮气缓慢引入汽化器、调压、计量设备后放空。汽化器预冷正常后再对EAG汽化器、储罐增压器、卸车增压器、剩余管道进行预冷。

检查该完毕后，要关闭所有的阀门，才能进行下一步骤。

步骤二：液氮的预冷

系统温度经过气相氮气的预冷大约在-40℃左右，但要满足运行状态，温度必须还必须降至-160℃，这就需要液态氮气预冷。

把槽车液相管与进液管连接起来，打开储罐上的进液阀门，让低温氮气缓慢的进入储罐内。液相氮气进入储罐后会立刻气化，然后把储罐气相管出口管道上的阀门打开，让已经气化了的氮气经过BOG管道以及放散塔放散。此时要对储罐溢流口处的气体温度进行检测，当温度下降到-100℃以下时，储罐上进液阀就可以关闭。在这之后由于储罐和液氮间在不断的进行换热，因此还会有大量的气体被排出，这个时候就可以利用这些排放的气体进一步冷却管道。然后将下进液阀打开，当液位计的液位指数达到约5m3时关闭，进行储罐的冷却，一般为30分钟后，如果在氮气气化量极少的情况下储罐压力还处于稳定状态，就能够确定预冷基本完成。此时就可以进行汽化器的预冷，将汽化器后阀门、调压、计量设备入口的阀门、放空阀门打开。然后打开储罐出液阀门让液氮缓慢地进入汽化器。严密观察汽化器是否有泄漏等情况，汽化器预冷完成后，还要对其他设备以及管道进行预冷。

四、常见预冷步骤中的不足和革新

我们注意到常用预冷步骤二中，LNG储罐进液时，是“缓慢打开储罐上进液阀门，使槽车内的低温氮气进入储罐内”，由于氮气的密度比空气的密度大，氮气自然从储罐上部往下部沉，而本来位于储罐下部的空气由于受密度小和氮气的挤压会慢慢往储罐上部飘，两者相互融合、相互稀释，再从储罐上部的气相管道放掉，速度非常缓慢，也十分浪费氮气。

针对这一情况，我们如果利用氮气和空气密度的不同，在预冷步骤二中，LNG储罐进液时，是“缓慢打开储罐下进液阀门，使槽车内的低温氮气进入储罐内”，这样密度较大的氮气相对于空气一直处于储罐的下部，密度较小的空气会自然而然的被氮气一层一层的往储罐上部挤压和转移，它们之间只有界面的接触，如果打开储罐上部的气相管道，空气会顺理成章的被置换出储罐，这样一来，整个预冷中的这一关键环节就不仅大大提高了速度，也大大的节省了氮气，降低了成本，提高了安全系数。见图2。

结语

总的来说，LNG储罐的预冷是整个液化天然气（LNG）储配站预冷投产中的最关键环节，该项技术也在不断探索中渐趋成熟，结合实际情况正确采用预冷方法不仅能提高速度，而且能有效降低预冷的成本，也能保证预冷的安全。

[1]GB 50494-2009，城镇燃气技术规范[S]．住房和城乡建设部标准定额研究所，中国市政工程华北设计研究院，北京：中国建筑工业出版社，2009（08）．

[2]GB 50028-2006，城镇燃气设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008（07）．

[3]GB 50351-2005，储罐区防火堤设计规范[S]．中华人民共和国建设部，北京：人民出版社，2005（06）．

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