LNG瓶组站设计及运行应用中的问题

上海燃气工程设计研究有限公司 汪黎琴

LNG瓶组站是利用 LNG钢瓶进行供气的设施。LNG瓶组站主要设备是LNG气化橇。LNG气化橇集成了气化、调压、计量、加臭等多种功能，一般在生产厂家按照设计进行定制，成品一次性运输到现场，安装简便，可以节省大量时间。LNG瓶组站具有投资省、占地面积小、建设周期短、操作简单、运行安全可靠等特点，可迅速地向城镇居民或工矿企业用户供气，因此在燃气管网暂未敷设的区域，由 LNG瓶组站临时供气成为一个不错的选择[1]。

本文简要分析了 LNG瓶组站设计及运行应用中的几个问题，提出了若干完善建议，为 LNG瓶组站运行、设计和工程应用提供了参考和借鉴。

1 LNG瓶组站工艺流程

1.1 工艺流程

LNG在储存气化站内装入LNG钢瓶，然后通过运输车运至LNG瓶组站。LNG钢瓶通过金属软管与站区气、液相管道相连，然后利用钢瓶的增压器增压后，将LNG压入到空温式气化器，使LNG气化加热，转化为气态天然气，再经过调压、计量、加臭后供给燃气用户。具体流程见图1。

图1 LNG瓶组站供气工艺流程

1.2 主要工艺设备

(1) LNG钢瓶。LNG钢瓶主要起存储和运输LNG的作用，具有低温绝热的特性，一般设计有双层结构。钢瓶外层缠着许多绝热材料，具有很好的绝热性能，内层用于存装低温LNG，两层之间被抽成真空，形成绝热效果非常好的系统，可长期储存LNG。钢瓶在国内外均有生产，可根据瓶组站供应客户的规模来选择容积，一般有175 L立式和410 L卧式两种钢瓶。

(2)瓶组橇。为了减小占地面积、方便操作，通常将 LNG钢瓶组、瓶组汇管以及阀门制作成 1个瓶组橇。瓶组橇一般采用 LNG低温专用阀门，根据实际情况设置合适的钢瓶接口数量和绝热层。(3)气化橇。气化橇由气化、调压、加臭、计量等设备组合而成。气化器一般采用2台LNG空温式气化器(1用1备)，在天气比较寒冷地区还应配置电热式天然气加热器用以升温。调压器采用 2路调压、不设置旁通路的模式，带有超、低压切断功能。计量器采用罗茨流量计，带有温度和压力补偿功能，设置旁通路以确保流量计在维修时不影响系统的正常工作。加臭工艺一般采用工业单片机控制加臭控制器，选用乙硫醇和四氢噻吩作为加臭剂，根据LNG的动态流量自动调节加臭。

2 LNG瓶组站总图确定

2.1 站址确定

LNG瓶组站设计过程中，站址的确定以及总图的布置应当摆在最首要的位置。无论是大的加气站还是小的 LNG瓶组站，设计首要任务一定是确定站址。若站址不能确定，后续设计工作将无法开展。在浙江工作期间，经常碰到业主为了紧抓业绩，抢客户，在瓶组站用地尚未敲定的情况下，急于让设计介入的情况。例如某些业主声称地的事情不用设计方管，只需要设计方抓紧出具施工图。由于目前燃气设计在行业中处于劣势地位，因此往往因为碍于业务发展等因素，被动地响应业主，在用地还没落实的前提下过早地出具施工图，从而项目真正要落地时，业主因为种种原因，例如规划或政府部门不批，当地协调或政策处理困难等导致设计方前前后后做无用功，最后甚至项目取消。

为此，需要强调的是，在整个项目前期，大的加气站也好，小的瓶组站也好，站用地一定是重中之中，是必须最先敲定的一个环节。因此建议设计时应该正确地引导业主思路，通过列举成功案例的一系列流程和失败案例的失败原因，提醒业主不要因为抢占市场或者工期紧张而忽视最重要的环节——站址的确定。

2.2 总图布置

总图布置主要遵循GB 50028－2006《城镇燃气设计规范》中 LNG临时瓶组站防火间距要求，如表1所示。

表1 气瓶组与建、构筑物的防火间距 m

在浙江范围内，管道气未及区域的很多 LNG瓶组站项目大都为工矿企业供气，并且遇到许多厂区内布置瓶组站的应用实例。由于厂区用地紧张，四周各类厂房林立，因此在做LNG瓶组站设计时，要特别注意瓶组与四周厂房、厂区明火散发点的间距是否满足规范要求。瓶组站临近道路设置时，要考虑道路上是否有电杆。虽表1中未涉及到瓶组与电杆的间距要求，但实际设计过程中必须按照瓶组与电杆保证1.5倍杆高的安全间距要求。这也是做大型场站时的明文规定。

满足规范要求的同时，设计时应当尽可能把瓶组站做得紧凑，毕竟工矿企业用户内部用地紧张，若将站建设在外部，又面临征地等诸多困难。因此碰到类似用户的瓶组站设计，应该综合考虑，在满足规范安全间距要求以及检修维护所需空间的前提下，尽可能的紧凑布置，节约用地。

3 LNG瓶组站的水电及排水设计

由于1个LNG瓶组站规模一般很小，造成在LNG气化站所必须的供水、供电、排水等因素，在LNG瓶组站选址上往往会被忽略，而实际上对1个瓶组站的使用是必不可少的。针对 LNG瓶组站的水电及排水问题有以下几点建议。

3.1 供水供电问题

在设计选址中，一般比较重视瓶组站的位置因素，或者认为小型瓶组站水电很容易解决，不予重视，而施工方或燃气公司为了尽快完成 LNG瓶组站的建设，往往更关心气化橇设备的制造和安装，也会忽视供水供电的问题。实际上 LNG瓶组站应该配备足够的水电设施，在气化橇连接钢瓶的两侧应至少分别配备1盏防爆路灯，设计高度和亮度应满足钢瓶拆装所需的能见度。供水方面在设计中往往会考虑到生活用水，但在实际运行中，用气高峰时需要用水清除大量的积霜，所以应在靠近气化橇处设计至少1个接水口。对于会较长时间使用的瓶组站，应尽可能设置消防用水或靠近消防设施。水不是用来扑灭火灾，却可以保护暴露在外部火灾中的设备设施。

3.2 排水问题

排水问题也是一个容易被忽略的问题。气化橇到场后一般安装于已经做好的基础承台上，由于瓶组站位置一般较偏僻，经常没有排水设施，气化橇空温式气化器在工作时会产生大量的积霜，积霜融化时容易产生积水，用气高峰时还要使用水进行除霜，因此设计简易的排水系统是非常必要的。基础承台四周应设计排水沟，承台本身也要设计相应的坡度，有利于排水。

4 气化器选型

LNG气化橇高度集成了空温式气化器、计量、调压、加臭等设备。其中，空温式气化器是主要设备，一般根据用户提供的小时平均用气量、最大用气量等数据进行选型。但是 LNG空温式气化器有其自身的弱点：完全依靠吸收空气热量，加上气化橇本身通风性差，更容易积霜，积霜后气化能力随之下降，同时结霜快化霜慢，若不能及时化霜就会使气化器出口气体温度过度下降，威胁管网安全。这就要求必须按照实际情况进行气化器选型。

(1)对于以居民用户、公司用气为主的LNG瓶组站气化器选型，可以参照一般气化器选型原则，采用1台气化器或1开1备的选型原则。这是因为居民用气分散，日用气高峰期也比较固定，持续时间较短，即使突然出现大量用气，也可以通过喷水化霜或2台气化器同时开启的方式保障用户供气。

(2)对于工业用户为主的LNG瓶组站气化器选型，由于工业用户用气一般以持续稳定的流量用气，如按照一般原则选型气化器，在夏季炎热季节一般是可以满足用气要求的，但在其他季节就容易因为持续结霜不能及时化霜，造成气化能力大幅度下降，很难满足要求，所以对这类用户，气化器气化能力应比用户最大用气量高30%左右。一般应选择2台较大气化器，每台在其最大用气量的70%左右，1开1备。

5 值班室位置确定

由于 LNG瓶组站规模小，故值班室通常也是简易房。在平面布置设计时，值班室的设置一般比较随意，通常是设置于站内，以便于对设备的操作和钢瓶的更换。从实际情况来看，值班室的设置应该遵循生产区和生活区分开的原则，中间设置隔离设施，将值班室与生产区分开，不仅是加强站场安全管理的需要，更是人性化管理的需要。瓶组站夜间供气时会降低周围环境温度，特别是冬季会产生大量的冷气，将值班室置于生产区内，使得值班运行人员周围环境温度更低，不利于改善运行人员的工作环境。

6 运行应用中的注意事项

(1) LNG钢瓶作为一种低温绝热压力容器，站内很多阀门在 LNG瓶组站运行时处于低温状态，因此工作人员在操作时应佩戴专用手套，以防造成低温伤害。由于空温式气化器表面在长期使用后会结霜，影响其热交换性能，所以需要制定结霜清理周期，清理时还需注意设备低温造成的伤害。

(2)计量装置进出口阀门的开启必须十分缓慢。设备上除仪表阀门外的其他阀门先关闭，入口阀门缓慢打开，开始供气，然后开启进气总管压力表前阀门，注意压力表情况。使用流量计时，为防止流量计因气流冲击造成损坏，流量计前的阀门先缓慢打开，然后再缓慢打开后面的阀门。阀门开启时，应该先略微开启一些，保证使前后管道的压力缓慢地上升，待气压平衡后开大阀门。否则，设备会因为气压的不平衡而造成损坏[2]。

(3)为了保证安全阀的正常放散，其根部的阀门应保持常开状态。安全阀的旁通阀在人工放散时才打开，通常情况下应保持关闭状态。当需要停止使用整个工艺系统时，应先关闭设备各进口阀门，然后打开放空阀，放净系统内残余气体，最后通过排污阀排净残余液体。设备各阀门 LNG瓶组站停用期间应保持关闭状态。

(4) LNG瓶组站适用于离城市较远的燃气管网，是天然气管网铺设前的过渡气源，发挥作用期不长，因此不需要大规模建设。由于规范规定的LNG瓶组站总容积不应大于4 m³，所以不适用于对用气量较大的用户，否则供气稳定性无法满足。

7 结语

LNG瓶组站可以说是“麻雀虽小五脏俱全”。目前气化橇的设计已较为成熟，国内也有多家专业生产气化橇的厂家，但 LNG瓶组站的设计仍然有一些欠缺，主要问题是设计与现场情况的脱节，因此在 LNG瓶组站的设计方面还有很多工作要做。相信只要坚持设计与实际应用相结合，多从生产的实际考虑，了解现场情况，从实践中总结经验并应用到设计当中，就可以不断完善设计思路，设计出更易于管理和安全稳定供气的LNG瓶组站。