上海燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究有限公司 汪黎琴

LNG瓶組站是利用 LNG鋼瓶進(jìn)行供氣的設(shè)施。LNG瓶組站主要設(shè)備是LNG氣化橇。LNG氣化橇集成了氣化、調(diào)壓、計(jì)量、加臭等多種功能，一般在生產(chǎn)廠家按照設(shè)計(jì)進(jìn)行定制，成品一次性運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，安裝簡(jiǎn)便，可以節(jié)省大量時(shí)間。LNG瓶組站具有投資省、占地面積小、建設(shè)周期短、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，可迅速地向城鎮(zhèn)居民或工礦企業(yè)用戶供氣，因此在燃?xì)夤芫W(wǎng)暫未敷設(shè)的區(qū)域，由 LNG瓶組站臨時(shí)供氣成為一個(gè)不錯(cuò)的選擇[1]。

本文簡(jiǎn)要分析了 LNG瓶組站設(shè)計(jì)及運(yùn)行應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題，提出了若干完善建議，為 LNG瓶組站運(yùn)行、設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用提供了參考和借鑒。

1 LNG瓶組站工藝流程

1.1 工藝流程

LNG在儲(chǔ)存氣化站內(nèi)裝入LNG鋼瓶，然后通過(guò)運(yùn)輸車運(yùn)至LNG瓶組站。LNG鋼瓶通過(guò)金屬軟管與站區(qū)氣、液相管道相連，然后利用鋼瓶的增壓器增壓后，將LNG壓入到空溫式氣化器，使LNG氣化加熱，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣，再經(jīng)過(guò)調(diào)壓、計(jì)量、加臭后供給燃?xì)庥脩簟＞唧w流程見圖1。

圖1 LNG瓶組站供氣工藝流程

1.2 主要工藝設(shè)備

(1) LNG鋼瓶。LNG鋼瓶主要起存儲(chǔ)和運(yùn)輸LNG的作用，具有低溫絕熱的特性，一般設(shè)計(jì)有雙層結(jié)構(gòu)。鋼瓶外層纏著許多絕熱材料，具有很好的絕熱性能，內(nèi)層用于存裝低溫LNG，兩層之間被抽成真空，形成絕熱效果非常好的系統(tǒng)，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存LNG。鋼瓶在國(guó)內(nèi)外均有生產(chǎn)，可根據(jù)瓶組站供應(yīng)客戶的規(guī)模來(lái)選擇容積，一般有175 L立式和410 L臥式兩種鋼瓶。

(2)瓶組橇。為了減小占地面積、方便操作，通常將 LNG鋼瓶組、瓶組匯管以及閥門制作成 1個(gè)瓶組橇。瓶組橇一般采用 LNG低溫專用閥門，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置合適的鋼瓶接口數(shù)量和絕熱層。(3)氣化橇。氣化橇由氣化、調(diào)壓、加臭、計(jì)量等設(shè)備組合而成。氣化器一般采用2臺(tái)LNG空溫式氣化器(1用1備)，在天氣比較寒冷地區(qū)還應(yīng)配置電熱式天然氣加熱器用以升溫。調(diào)壓器采用 2路調(diào)壓、不設(shè)置旁通路的模式，帶有超、低壓切斷功能。計(jì)量器采用羅茨流量計(jì)，帶有溫度和壓力補(bǔ)償功能，設(shè)置旁通路以確保流量計(jì)在維修時(shí)不影響系統(tǒng)的正常工作。加臭工藝一般采用工業(yè)單片機(jī)控制加臭控制器，選用乙硫醇和四氫噻吩作為加臭劑，根據(jù)LNG的動(dòng)態(tài)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)加臭。

2 LNG瓶組站總圖確定

2.1 站址確定

LNG瓶組站設(shè)計(jì)過(guò)程中，站址的確定以及總圖的布置應(yīng)當(dāng)擺在最首要的位置。無(wú)論是大的加氣站還是小的 LNG瓶組站，設(shè)計(jì)首要任務(wù)一定是確定站址。若站址不能確定，后續(xù)設(shè)計(jì)工作將無(wú)法開展。在浙江工作期間，經(jīng)常碰到業(yè)主為了緊抓業(yè)績(jī)，搶客戶，在瓶組站用地尚未敲定的情況下，急于讓設(shè)計(jì)介入的情況。例如某些業(yè)主聲稱地的事情不用設(shè)計(jì)方管，只需要設(shè)計(jì)方抓緊出具施工圖。由于目前燃?xì)庠O(shè)計(jì)在行業(yè)中處于劣勢(shì)地位，因此往往因?yàn)榈K于業(yè)務(wù)發(fā)展等因素，被動(dòng)地響應(yīng)業(yè)主，在用地還沒落實(shí)的前提下過(guò)早地出具施工圖，從而項(xiàng)目真正要落地時(shí)，業(yè)主因?yàn)榉N種原因，例如規(guī)劃或政府部門不批，當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)或政策處理困難等導(dǎo)致設(shè)計(jì)方前前后后做無(wú)用功，最后甚至項(xiàng)目取消。

為此，需要強(qiáng)調(diào)的是，在整個(gè)項(xiàng)目前期，大的加氣站也好，小的瓶組站也好，站用地一定是重中之中，是必須最先敲定的一個(gè)環(huán)節(jié)。因此建議設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確地引導(dǎo)業(yè)主思路，通過(guò)列舉成功案例的一系列流程和失敗案例的失敗原因，提醒業(yè)主不要因?yàn)閾屨际袌?chǎng)或者工期緊張而忽視最重要的環(huán)節(jié)——站址的確定。

2.2 總圖布置

總圖布置主要遵循GB 50028－2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中 LNG臨時(shí)瓶組站防火間距要求，如表1所示。

表1 氣瓶組與建、構(gòu)筑物的防火間距 m

在浙江范圍內(nèi)，管道氣未及區(qū)域的很多 LNG瓶組站項(xiàng)目大都為工礦企業(yè)供氣，并且遇到許多廠區(qū)內(nèi)布置瓶組站的應(yīng)用實(shí)例。由于廠區(qū)用地緊張，四周各類廠房林立，因此在做LNG瓶組站設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意瓶組與四周廠房、廠區(qū)明火散發(fā)點(diǎn)的間距是否滿足規(guī)范要求。瓶組站臨近道路設(shè)置時(shí)，要考慮道路上是否有電桿。雖表1中未涉及到瓶組與電桿的間距要求，但實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中必須按照瓶組與電桿保證1.5倍桿高的安全間距要求。這也是做大型場(chǎng)站時(shí)的明文規(guī)定。

滿足規(guī)范要求的同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能把瓶組站做得緊湊，畢竟工礦企業(yè)用戶內(nèi)部用地緊張，若將站建設(shè)在外部，又面臨征地等諸多困難。因此碰到類似用戶的瓶組站設(shè)計(jì)，應(yīng)該綜合考慮，在滿足規(guī)范安全間距要求以及檢修維護(hù)所需空間的前提下，盡可能的緊湊布置，節(jié)約用地。

3 LNG瓶組站的水電及排水設(shè)計(jì)

由于1個(gè)LNG瓶組站規(guī)模一般很小，造成在LNG氣化站所必須的供水、供電、排水等因素，在LNG瓶組站選址上往往會(huì)被忽略，而實(shí)際上對(duì)1個(gè)瓶組站的使用是必不可少的。針對(duì) LNG瓶組站的水電及排水問(wèn)題有以下幾點(diǎn)建議。

3.1 供水供電問(wèn)題

在設(shè)計(jì)選址中，一般比較重視瓶組站的位置因素，或者認(rèn)為小型瓶組站水電很容易解決，不予重視，而施工方或燃?xì)夤緸榱吮M快完成 LNG瓶組站的建設(shè)，往往更關(guān)心氣化橇設(shè)備的制造和安裝，也會(huì)忽視供水供電的問(wèn)題。實(shí)際上 LNG瓶組站應(yīng)該配備足夠的水電設(shè)施，在氣化橇連接鋼瓶的兩側(cè)應(yīng)至少分別配備1盞防爆路燈，設(shè)計(jì)高度和亮度應(yīng)滿足鋼瓶拆裝所需的能見度。供水方面在設(shè)計(jì)中往往會(huì)考慮到生活用水，但在實(shí)際運(yùn)行中，用氣高峰時(shí)需要用水清除大量的積霜，所以應(yīng)在靠近氣化橇處設(shè)計(jì)至少1個(gè)接水口。對(duì)于會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間使用的瓶組站，應(yīng)盡可能設(shè)置消防用水或靠近消防設(shè)施。水不是用來(lái)?yè)錅缁馂?zāi)，卻可以保護(hù)暴露在外部火災(zāi)中的設(shè)備設(shè)施。

3.2 排水問(wèn)題

排水問(wèn)題也是一個(gè)容易被忽略的問(wèn)題。氣化橇到場(chǎng)后一般安裝于已經(jīng)做好的基礎(chǔ)承臺(tái)上，由于瓶組站位置一般較偏僻，經(jīng)常沒有排水設(shè)施，氣化橇空溫式氣化器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的積霜，積霜融化時(shí)容易產(chǎn)生積水，用氣高峰時(shí)還要使用水進(jìn)行除霜，因此設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的排水系統(tǒng)是非常必要的?；A(chǔ)承臺(tái)四周應(yīng)設(shè)計(jì)排水溝，承臺(tái)本身也要設(shè)計(jì)相應(yīng)的坡度，有利于排水。

4 氣化器選型

LNG氣化橇高度集成了空溫式氣化器、計(jì)量、調(diào)壓、加臭等設(shè)備。其中，空溫式氣化器是主要設(shè)備，一般根據(jù)用戶提供的小時(shí)平均用氣量、最大用氣量等數(shù)據(jù)進(jìn)行選型。但是 LNG空溫式氣化器有其自身的弱點(diǎn)：完全依靠吸收空氣熱量，加上氣化橇本身通風(fēng)性差，更容易積霜，積霜后氣化能力隨之下降，同時(shí)結(jié)霜快化霜慢，若不能及時(shí)化霜就會(huì)使氣化器出口氣體溫度過(guò)度下降，威脅管網(wǎng)安全。這就要求必須按照實(shí)際情況進(jìn)行氣化器選型。

(1)對(duì)于以居民用戶、公司用氣為主的LNG瓶組站氣化器選型，可以參照一般氣化器選型原則，采用1臺(tái)氣化器或1開1備的選型原則。這是因?yàn)榫用裼脷夥稚ⅲ沼脷飧叻迤谝脖容^固定，持續(xù)時(shí)間較短，即使突然出現(xiàn)大量用氣，也可以通過(guò)噴水化霜或2臺(tái)氣化器同時(shí)開啟的方式保障用戶供氣。

(2)對(duì)于工業(yè)用戶為主的LNG瓶組站氣化器選型，由于工業(yè)用戶用氣一般以持續(xù)穩(wěn)定的流量用氣，如按照一般原則選型氣化器，在夏季炎熱季節(jié)一般是可以滿足用氣要求的，但在其他季節(jié)就容易因?yàn)槌掷m(xù)結(jié)霜不能及時(shí)化霜，造成氣化能力大幅度下降，很難滿足要求，所以對(duì)這類用戶，氣化器氣化能力應(yīng)比用戶最大用氣量高30%左右。一般應(yīng)選擇2臺(tái)較大氣化器，每臺(tái)在其最大用氣量的70%左右，1開1備。

5 值班室位置確定

由于 LNG瓶組站規(guī)模小，故值班室通常也是簡(jiǎn)易房。在平面布置設(shè)計(jì)時(shí)，值班室的設(shè)置一般比較隨意，通常是設(shè)置于站內(nèi)，以便于對(duì)設(shè)備的操作和鋼瓶的更換。從實(shí)際情況來(lái)看，值班室的設(shè)置應(yīng)該遵循生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開的原則，中間設(shè)置隔離設(shè)施，將值班室與生產(chǎn)區(qū)分開，不僅是加強(qiáng)站場(chǎng)安全管理的需要，更是人性化管理的需要。瓶組站夜間供氣時(shí)會(huì)降低周圍環(huán)境溫度，特別是冬季會(huì)產(chǎn)生大量的冷氣，將值班室置于生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，使得值班運(yùn)行人員周圍環(huán)境溫度更低，不利于改善運(yùn)行人員的工作環(huán)境。

6 運(yùn)行應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

(1) LNG鋼瓶作為一種低溫絕熱壓力容器，站內(nèi)很多閥門在 LNG瓶組站運(yùn)行時(shí)處于低溫狀態(tài)，因此工作人員在操作時(shí)應(yīng)佩戴專用手套，以防造成低溫傷害。由于空溫式氣化器表面在長(zhǎng)期使用后會(huì)結(jié)霜，影響其熱交換性能，所以需要制定結(jié)霜清理周期，清理時(shí)還需注意設(shè)備低溫造成的傷害。

(2)計(jì)量裝置進(jìn)出口閥門的開啟必須十分緩慢。設(shè)備上除儀表閥門外的其他閥門先關(guān)閉，入口閥門緩慢打開，開始供氣，然后開啟進(jìn)氣總管壓力表前閥門，注意壓力表情況。使用流量計(jì)時(shí)，為防止流量計(jì)因氣流沖擊造成損壞，流量計(jì)前的閥門先緩慢打開，然后再緩慢打開后面的閥門。閥門開啟時(shí)，應(yīng)該先略微開啟一些，保證使前后管道的壓力緩慢地上升，待氣壓平衡后開大閥門。否則，設(shè)備會(huì)因?yàn)闅鈮旱牟黄胶舛斐蓳p壞[2]。

(3)為了保證安全閥的正常放散，其根部的閥門應(yīng)保持常開狀態(tài)。安全閥的旁通閥在人工放散時(shí)才打開，通常情況下應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)需要停止使用整個(gè)工藝系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉設(shè)備各進(jìn)口閥門，然后打開放空閥，放凈系統(tǒng)內(nèi)殘余氣體，最后通過(guò)排污閥排凈殘余液體。設(shè)備各閥門 LNG瓶組站停用期間應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)。

(4) LNG瓶組站適用于離城市較遠(yuǎn)的燃?xì)夤芫W(wǎng)，是天然氣管網(wǎng)鋪設(shè)前的過(guò)渡氣源，發(fā)揮作用期不長(zhǎng)，因此不需要大規(guī)模建設(shè)。由于規(guī)范規(guī)定的LNG瓶組站總?cè)莘e不應(yīng)大于4 m3，所以不適用于對(duì)用氣量較大的用戶，否則供氣穩(wěn)定性無(wú)法滿足。

7 結(jié)語(yǔ)

LNG瓶組站可以說(shuō)是“麻雀雖小五臟俱全”。目前氣化橇的設(shè)計(jì)已較為成熟，國(guó)內(nèi)也有多家專業(yè)生產(chǎn)氣化橇的廠家，但 LNG瓶組站的設(shè)計(jì)仍然有一些欠缺，主要問(wèn)題是設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)情況的脫節(jié)，因此在 LNG瓶組站的設(shè)計(jì)方面還有很多工作要做。相信只要堅(jiān)持設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，多從生產(chǎn)的實(shí)際考慮，了解現(xiàn)場(chǎng)情況，從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中，就可以不斷完善設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出更易于管理和安全穩(wěn)定供氣的LNG瓶組站。