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淄博市液化天然氣氣化站儲(chǔ)罐增壓方法探討工學(xué)論文
摘 要：根據(jù)我國第一個(gè)小型液化天然氣氣化站的工藝設(shè)計(jì)，簡要對(duì)LNG儲(chǔ)罐的增壓方法進(jìn)行了探討。
1 前言
1999年至2000年底我院先后編制完成了淄博市液化天然氣（LNG）工程的可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)；目前淄博市博原燃?xì)夤菊诩泳o施工，力爭(zhēng)早日建成投產(chǎn)。
為解決淄博市污染嚴(yán)重的問題，淄博博原燃?xì)夤九c中原油田會(huì)作開發(fā)建設(shè)淄博市天然氣燃?xì)夤こ�。根�?jù)中原油田液化工廠的建設(shè)生產(chǎn)能力與淄博市燃?xì)獍l(fā)展規(guī)劃，本工程一期新建12×104Nm3/d的氣化站一座，供應(yīng)工業(yè)用戶；二期增加供氣量24×104Nm3/d，供應(yīng)工業(yè)用戶與城鎮(zhèn)居民；三期增加供氣量24×104Nm3/d，總供氣能力達(dá)到 60×104Nm3/d。
2 氣化站工藝流程簡述
液化天然氣（簡稱LNG）由低溫槽車[0.3MPa（絕）、-145℃]從中原油田運(yùn)至淄博氣化站，利用槽車自帶的增壓器給槽車儲(chǔ)罐增壓至0.8MPa（絕），利用壓差將LNG送入LNG儲(chǔ)罐（每臺(tái)罐容積為100m3),通過儲(chǔ)罐增壓器將LNG增壓至0.5MPa（絕），然后自流進(jìn)入空浴式氣化器，LNG吸熱氣化發(fā)生相變，成為天然氣（簡稱NG）；夏季直接去管網(wǎng)，冬季經(jīng)水浴式氣化器氣化后再去管網(wǎng)，管網(wǎng)壓力設(shè)定為0.4MPa（絕）
3 增壓原因
中原油田的LNG出廠參數(shù)為0.3MPa（絕）、-145℃；LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存參數(shù)為0.5MPa（絕）、-145℃。為保證管網(wǎng)的調(diào)節(jié)作用，將管網(wǎng)工作壓力定設(shè)為0.4MPa（絕）。運(yùn)行時(shí)，隨著LNG儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的不斷排出，儲(chǔ)罐壓力不斷降低。當(dāng)降到一定程度，達(dá)到壓力平衡時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG便不能排出，而導(dǎo)致流程斷流，故必須給LNG儲(chǔ)罐增壓，維持其0.5MPa（絕）的壓力，才能使氣化站流程連續(xù)運(yùn)行，完成氣化目的。
4 增壓方法
LNG儲(chǔ)罐增壓分為液相增壓和氣相增壓兩種方法。液相增壓法是利用增壓器或低溫泵來增大液相壓力，在氣化器之前加大LNG壓力，使進(jìn)入LNG氣化器的液相壓力達(dá)到0.5MPa（絕）；氣相增壓是利用壓縮機(jī)來增大氣相壓力，設(shè)在氣化器之后加大NG的壓力，使NG壓力高于管網(wǎng)壓力。天然氣的氣液比（體積）大約為600：1，利用壓縮機(jī)進(jìn)行氣相壓縮能耗相對(duì)大得多，故在此僅討論液相增壓方。
4.l 增壓器增壓方法
4.1.l 原理
LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存壓力為0.5MPa（絕）。運(yùn)行時(shí)，打開增壓器氣相低溫閥，當(dāng)LNG儲(chǔ)罐壓力（調(diào)節(jié)閥閱后壓力）低于設(shè)定壓力0.5MPa（絕）時(shí)，調(diào)節(jié)鬧開啟，LNG進(jìn)入增壓器，在增壓器中與空氣換熱，氣化為NG，進(jìn)入罐內(nèi)，使氣相壓力變大，從而將LNG儲(chǔ)罐壓力維持在0.5MPa（絕）。隨著LNG的不斷流出，罐內(nèi)液位不斷下降，氣相空間不斷變大，壓力不斷降低，這樣，通過增壓器不斷氣化LNG來補(bǔ)充罐內(nèi)壓力，以維持LNG儲(chǔ)罐的壓力不變。
4.1.2 投資及運(yùn)行費(fèi)用
一套增壓器裝置包括增壓器一臺(tái)、低溫自力式調(diào)節(jié)閥一個(gè)、低溫閥一個(gè)和若干管線。以淄博液化天然氣工程為例，低溫閥、低溫自力式調(diào)節(jié)閥由日本進(jìn)口，增壓器為國產(chǎn)空浴式氣化器，據(jù)日本與浙江報(bào)價(jià)，價(jià)格大約為6.7萬元人民幣。運(yùn)行時(shí)利用空氣換熱，無需用電；如連續(xù)運(yùn)行，需人工化霜，消耗一部分熱水。
4.1.3 優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：增壓器利用空氣進(jìn)行換熱，氣化LNG，無需耗電，空氣為自然能源，成本及運(yùn)行費(fèi)用低；對(duì)小型儲(chǔ)罐，維持壓力所需氣化量小，增壓器相對(duì)率高。
缺點(diǎn)：需人工化霜，消耗一部分熱水；LNG儲(chǔ)罐內(nèi)需有一定的液位高度，以達(dá)到一定壓力，使LNG能自流進(jìn)入增壓器氣化；對(duì)大型儲(chǔ)罐，維持壓力所需氣化量大，增壓器相對(duì)率低。
4.2 低溫泵增壓方法
4.2.1 原理
通過低溫泵將LNG液相壓力增大，從而達(dá)到所需壓力0.5MPa（絕）。而低溫泵又分為露天式與浸沒式兩種。
4.2.2 投資及運(yùn)行費(fèi)用
由于LNG的低溫性及易燃易爆的特性，國產(chǎn)低溫泵尚達(dá)不到要求，故目前均為進(jìn)口。根據(jù)報(bào)價(jià)，一臺(tái)露天式用量為12.Om3/h），低溫泵約需35萬元人民幣，一臺(tái)浸沒式（排量為11.4m3/h），低溫泵約需58萬元人民幣。
低溫泵運(yùn)行需耗電，按一年365天連續(xù)運(yùn)行，一臺(tái)低溫泵年耗電約4.4×103kwh。
4.2.3 優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)；壓力穩(wěn)定，浸沒式低溫泵置于LNG儲(chǔ)罐內(nèi)，完全浸沒于LNG內(nèi)，杜絕了LNG的損失，并可保證泵的快速啟動(dòng)，無密封及浸潤式設(shè)計(jì)對(duì)平時(shí)的維護(hù)要求低。
缺點(diǎn)：泵的使用為問斷使用，需經(jīng)常啟動(dòng)，露天式低溫泵由于溫差大（-145℃～25℃），對(duì)泵的性能、壽命影響較大；而浸沒式低溫泵由于置于LNG儲(chǔ)罐中，難以進(jìn)行日常維護(hù)，對(duì)泵的性能、質(zhì)量要求極高，而且不適用于本工程出型儲(chǔ)罐無法安置）；根據(jù)設(shè)計(jì)過程中的咨詢情況，低溫泵額定流量多數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本工程流量，故不適合本工程；且成本及運(yùn)行費(fèi)用較高。
4.3 結(jié)論
通過以上比較，可知低溫泵不適合本工程，且投資過大；相對(duì)而言，增壓器具有投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，對(duì)本工程效率高的優(yōu)點(diǎn)。故我院選取增壓器作為LNG儲(chǔ)罐的增壓設(shè)施，并利用LNG儲(chǔ)罐本體上的安全裝置田OG回收和安全閥放空等）來防止超壓。
5 結(jié)束語
本工程為首家國內(nèi)設(shè)計(jì)的液化天然氣工程，重要的設(shè)備、管道、管件均為國產(chǎn)，對(duì)提高國內(nèi)液化天然氣技術(shù)有積極的意義。
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