基于模块化的LNG供气系统设计安装

罗星星　潘燃阳

摘 要：液化石油气又被称为LNG，其要先汽化后经过一系列的调压、计量、加臭等处理，使LNG能够输送至管网系统当中。不过，由于管网系统存在较大温差，并且含有易燃易爆介质，这就需要相关人员在LNG供气系统安装时对工艺管线及设备等的布置有着严格的要求，不然会造成供气系统安装过程中存在安装质量较差、系统布置混乱等问题。针对这些问题，文章提出了模块化设计安装理念，以此确保LNG供气系统得以正确合理的设计与安装，以期能够为相关人员带来借鉴。

关键词：模块化；LNG；供气系统；系统设计

中图分类号：TE973 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0081-02

Abstract： Liquefied petroleum gas（LPG） is also called LNG， which is vaporized first and then passed through a series of pressure regulation， metering and odorization treatment， so that LNG can be transported to the pipe network system. However， due to the large temperature difference in the pipe network system and the presence of flammable and explosive media， it is necessary for the relevant personnel to have strict requirements for the layout of process pipelines and equipment when installing the LNG gas supply system. As a result， there are some problems in the process of gas supply system installation， such as poor installation quality， system layout confusion， and so on. In view of these problems， the paper puts forward the idea of modular design and installation， in order to ensure the correct and reasonable design and installation of LNG gas supply system.

Keywords： modular； LNG； gas supply system； system design

引言

目前，LNG已經成为民众生产生活中的重要清洁能源，在我国经济发展中起到至关重要的作用。LNG是通过供气系统输送到管网中进行使用的，由于LNG是以液体状态存在的，这能够使其运输与存储变得更加方便，不过在使用时却需要将其进行汽化处理，以使其成为气态天然气，而这就需要通过调压、计量、加臭等一系列的措施才能完成，由此可见，LNG供气系统的设计及安装相比于其他工艺管道来说是相对复杂的，并且在设计与安装时也有着更加严格的要求。为了确保LNG供气系统的设计及安装变得规范化、合理化、安全化，本文通过对LNG供气系统的设计与安装进行经验总结，并结合模块化设计理念，以此深入探讨LNG供气系统的设计与安装工作。

1 LNG供气系统设计安装中的模块化思想

在LNG供气系统设计安装中，需要借助于模块化思想来进行规范，以此确保供气系统的设计与安装能够合理。模块化思想本质上是采取了分而治之的理念，其是将一个整体划分为若干个子体，这些子体都是该整体的组成部分，这样对这些子体进行控制也就变得比较简单了。对LNG供气系统进行模块化设计与安装，需要将该系统中功能相同或相似的单元部分进行分离处理，然后按照统一的标准化规范来进行简化及归并等操作，以使这些分离后的单元能够独立出来，而这些单元便是所谓的模块。通过对这些模块进行不同的组合，能够产生许多新的工艺，而在模块组合与分解过程中，便是所谓的模块化。系统设计中的新工艺其实质便是通用模块与专用模块组成后的整体。

2 基于模块化的LNG供气系统设计

根据模块化设计思想，在LNG供气系统设计中，需要将其划分为九个模块，分别是LNG装卸模块、回收加热模块、天然气出站模块、灌瓶模块、储存增压模块、放散模块、调压计量加臭模块以及氮气模块，以下便对这些模块的设计进行分析。

2.1 LNG装卸模块

在LNG供气系统中，装卸模块由安全放散管、卸车增压气化装置、气相管道、LNG槽车、液相管道、止回阀等组成，该模块利用公路槽车来实现LNG的运输，并通过卸车增压气化装置进行升压，此时LNG槽车中的气压较高，而低温储罐的气压较低，这就会使两者之间产生压差，通过该压差便可实现LNG从槽车卸入到低温储罐中。此外，如果低温储罐发生泄漏或需要进行检修时，也可通过该模块系统将LNG反向装入到槽车中。

2.2 LNG储存增压模块

LNG储存增压模块包括低温截止阀、低温储罐、增压气化装置、放散管及切断阀等，该模块能够通过自增压与低温泵增压两种方法来增加低温储罐中的气压，在这两种增压方法中，低温泵增压对安装条件有着很严格的要求，因此在小型的LNG供气系统中并不适用。因此在LNG供气系统设计中，通常都是采用自增压方式来进行增压。

2.3 LNG气化加热模块

LNG气化加热模块包括低温截止阀、空温室气化装置、液相管道、水浴加热装置及气相管道等，其中，空温室气化装置是LNG供气系统中的主要气化设施，一般需要根据当地气候特点及使用条件来选择气化装置。

2.4 BOG回收加热模块

BOG回收加热模块包括放散管、低温截止阀、空温室加热装置及安全阀等，该模块能够根据LNG的卸车方式、LNG存储条件、BOG气体的来源途径等来确保BOG气体始终处于低温高压状态，并通过调压及加热等方式将LNG输送到管网中。

2.5 调压计量加臭模块

调压计量加臭模块包括球阀、调压器、加臭器、涡轮流量计等，该模块中的调压装置一般需要设置两路，并且调压装置需要配备超压切断与指挥器，计量功能则是利用涡轮流量计来实现的，该模块在进行加臭处理时所使用的加臭剂为四氢噻粉，并通过隔膜式计量泵来驱动，该模块会根据流量计中的流量信号来定量注入加臭剂。

2.6 天然气出站模块

天然气出站模块包括绝缘接头、球阀、切断阀三个部分，当调压计量加臭模块将天然气注入到天然气管道时，该模块会在供气系统出现故障时利用紧急切断阀进行自动切断。

2.7 放散模块

在放散系统模块中，分为低温放散模块、常温放散模块与安全泄放模块三种，在低温放散模块中，其是由阻火装置、安全阀、EAG加热装置、截止阀、放散塔组成，低温天然气会通过EGA加热器、放散塔和阻火装置处理后在空气中放散。常温放散模块则是由安全阀、阻火器以及放散塔共同组成，常温天然气不需利用EAG加热装置进行升温处理，该模块可直接与阻火装置入口管道连接，并通过放散塔将天然气放散至大气中。安全泄放模块则由EGA加热装置、放散塔、放散阀、减压阀、安全阀及阻火装置组成，为了确保低温储罐具备良好的密封性与安全性，在对其进行设计时，需要配套安装放散阀、减压阀与安全阀，以此实现对低温储罐的三级安全防护。

2.8 LNG灌瓶模块

LNG灌瓶模块则由放散管道、LNG钢瓶、液相管道、连接管与气相管道组成，该模块在将LNG灌入到钢瓶时，会先将软管与钢瓶连接，然后开启回气阀与进液阀，待LNG装满后关闭，并将软管卸下后将钢瓶称重后存储。对于某些燃气管网覆盖范围以外的用户，大多都是利用LNG钢瓶进行供气的。

2.9 氮气模块

氮气模块包括减压閥、放散阀、氮气瓶及管道四个主要组成部分，储罐中的氮气会在减压处理后经由管道提供给气动阀门。

3 基于模块化的LNG供气系统安装

在基于模块化的LNG供气系统安装中，对于储存增压模块，可依据低温储罐的具体数量来采取不同的组合形式进行安装。当低温储罐的数量不超过四台时，可在每台低温储罐中配备一个增压气化装置，以便于操作，不过这种组合形式需要占据较大的面积。当低温储罐的数量超过四台时，则可将所有低温储罐集中在一起，利用两个增压气压装置来进行集中控制，该组合形式不需要配备较多的增压气化装置，不会占用过多的空间，但操作起来却不如第一种组合形式便捷。需要注意的是，由于低温储罐为真空粉末压力储罐，因此会受到吊装与运输的限制，为了便于吊装和运输，每个低温储罐的容积最高不能超过150m3，某些供气系统所使用的低温储罐容积量甚至只有50m3。在安装气化加热模块时，需要结合安装现场的气候条件来进行，当LNG供气系统所处环境温度较高时，则需要采用空温式气化装置，储罐中的低温LNG会在进入到空温式气化装置时和外界温度进行换热，从而使液化LNG转变为气化LNG。当LNG供气系经所处的环境温度较低时，则需要采用水浴式加热装置和水浴式气化装置，此时低温LNG进入水浴式加热装置时会通过热水进行加热，并由水浴式气化装置将LNG从液化状态转变为气化状态。当LNG供气系统所处环境存在四季变换时，则可选择空温式气化装置与水浴式加热装置，此时，春季、夏季和秋季只需采用空温式气化器即可，冬季则需采用水浴式加热装置进行加热。对于气化装置的气化量及台数选择，则要结合工程实际情况及安装要求来确定，除此之外还要结合运输条件、供气需求等因素来考虑。在安装氮气模块时，需要根据低温储罐的具体种类来进行设计，氮气模块主要用于管道和仪表风的置换以及对低温氮气进行保护。如果选择真空粉末压力储罐，则可不利用氮气来保护绝热层，但需要在常压罐夹层及其子母罐中注入氮气，以确保绝热材料不会受潮。通常来说，如果供气系统不需要氮气保护，则可采用瓶组氮气即可，如果需要氮气保护，则采用自带液氮保护的供气系统。

4 结束语

本文基于模块化设计思想将LNG供气系统进行了模块划分，并依据用户需求提出了不同模块的组合安装形式，以此确保LNG供气系统在正常运作的情况下，能够有效满足不同用户的供气需求，进而大大减少了LNG供气系统的设计安装量，使设计人员能够更加便捷灵活的对供气系统进行设计与安装。

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