海通达能源有限公司 金颖 江金华 兰书彬
摘要：本文以上海通达能源有限公司从事的LNG气化站预冷投产的工程实践为基础，详细总结和阐述了LNG气化站预冷置换方案、操作中的经验处理、关键技术参数以及应注意的事项等。
关键词：LNG(液化天然气)，气化站，储罐，预冷，置换，BOG(闪蒸气)

1 概述
　LNG(Liquefied natural gas)即液化天然气，是天然气的一种利用形式。天然气在常压、一162~C时为液态，气液体积膨胀系数为600。利用这些性质，将天然气液化，运用槽罐运输方式进行运输，再将其气化利用。该方式使那些天然气资源贫缺或管道天然气无法到达的地区利用天然气资源成为可能。这种“卫星气化站”的供气方式近两年在我国得到了快速的发展。LNG气化站主要包括LNG储罐、气化器、BOG缓冲罐以及相应的调压、计量、加臭设备。对于一个新建的气化站，由于LNG的特殊性质(低温、易燃易爆)，在运行投产之前，必须对设备及管路进行预冷及置换，以检验设备的可靠程度、施工安装的质量，为安全投产做好准备。上海通达能源有限公司自2000年以来采用了LNG这一先进的供气方式，已经建设投产了龙川、姜堰、余姚、九江、沭阳、阳江6个城市LNG气化站，在气化站的开工投产方面积累了丰富的经验。本文以姜堰市天然气公司LNG气化站的预冷置换过程为例，结合其它城市做法，对气化站的预冷置换工作做一总结。预冷置换过程
2.1 方法
图1姜堰气化站工艺流程简图
　首先采用低温液氮对站内各管道、设备进行预冷置换并对城区管网进行置换，排除空气，检查设备及管道在低温状态下的安全可靠性。并保冷观察，检查储罐的保冷效果，一切正常后，用LNG置换液氮，进行正常的生产供气。
2.2前期的准备
　管道、设备的安装、试压、吹扫均已完成，人员、物质均已到位。确认所有的安全阀和仪表都已投用。
2.3 预冷(置换)步骤
1)液氮对1#储罐预冷；
2)1样储罐对2槠罐的倒罐；
3)增压器预冷；
4)空温式气化器预冷；
5)BOG加热器预冷；
6)BOG缓冲罐置换；
7)城市燃气输配管网的氮气置换；
8)LNG进罐；
9)气化器、加热器、缓冲罐及管道的天然气置换。
2．4 设备检验内容及标准
主要设备的检验标准如下：
储罐：检查储罐外壁不出现“出汗”现象，真空度检测合格
汽化器：检查结霜部位焊口无泄漏，翅片不出现变形
低温阀门：阀体螺栓无松动，填料及阀体法兰无泄漏
低温管道：焊缝没有泄漏，法兰螺栓预紧力合适，螺栓无松动，管道伸缩均匀，支架管托没有移位。
3 注意事项
3．1 熟悉物理过程
置换过程中发生的主要物理过程即热量的交换以及随之产生的气化冷凝。因此，在过程中，首先应对涉及的几种气体的主要物理性质有一了解。
表1物理性质表
物质 空气 氮气 天然气
液态密度(ks/m3) 820 447
气态密度(ks/m3) 1.293 1.248 0.733
常压下的液化温度 -196% -162%
注：天然气以中原油田的LNG为例
3.2 对工艺管道、设备的安装有清楚的了解
　预冷前，应熟悉站内工艺流程及管路的工艺连接。在某些情况下，为达到同一目的，可以有不同的实施方案。气体的放散、储罐之间的倒罐等作业都可通过多种方法实现。如图2，排放气体可有如下途径：1)F23，F14至排气筒放散；2)F15测满阀放散；3)F13，F74卸液阀放散。
3.3 随时注意压力、温度等的参数变化
　站内温度、压力等仪表是为了工作管理人员能清楚掌握站内运行状况以便安全有效地进行操作和控制而专门设计的。在开工投产中，应充分利用这些仪器仪表。根据压力表(P)、温度计(T)、液位表(h)的变化情况，分析管道、设备内的气体状态，从而达到更好的控制。如压力基本不变，温度均匀下降，液位均匀上升时，说明预冷已基本完成，罐内进液。
3.4 注意局部问题
此外，在LNG气化站的开工投产中，还应注意如下局部问题：
1)在关闭阀门时，要注意管道内残留的液体或气体
　应尽量避免形成封闭的管段，或者在形成封闭管段之前，确保对残留气体(或液体)进行处理。如图2，若在进气(或液)之后未作任何处理，将F16与F12同时关闭，在两阀门之间形成封闭的管段，发生液体或气体的膨胀，将对管道产生影响。故通图2：姜堰LN6气化站1#储罐及2#储罐的部分工艺管路F02一卸车台进液阀；Fl l一储罐根部上进液阀；F12一储罐根部下进液阀：F13一储罐根部出液阀；F14一储罐根部气相阀；F15一储罐测满阀；F16一储罐下部进液阀；F23一储罐气相放空阀；F74一储罐出口卸液阀常操作中仅关闭F16，由于与储罐连通，管段中气体或液体的膨胀对管路不会产生太大的影响。又如，储罐上部进液阀(F1 1)应待卸车处低温管道恢复常温后再关闭，可以利用管道内液氮的气化升压，将残留的液氮压人储罐。
2)罐内存有液体后，注意放散途径的选择。
　F13，F74控制的卸液管，在预冷阶段，由于罐内为气体，可作为气体放散使用，当液氮进入后，在进行放散时，应避免使用。
3)充分换热的措施
　操作中，为提高储罐换热效果，减少冷却时间，可采取的办法有：上下同时进气、边进边出、或者在进气后封闭一段时间，待充分混合后，再进行放散。
4)储罐的压力控制
　由于发生的换热及相变的过程，储罐内的压力不断变化。下部进液使罐内的低温物质与空气或者罐壁发生热交换，导致温度升高而体积膨胀，可使储罐压力升高。储罐增压器也可实现储罐压力升高。低温液体顶部喷淋导致气体冷凝，可使储罐压力下降。此外还可以通过气体放散降低罐内的压力。压力的控制还可以通过控制气相阀门的开度来实现。在实际操作过程中，应控制储罐压力不超过设计压力(姜堰气化站的储罐设计压力为O.5MPa)。同时，在进罐和倒罐过程中，为使气体(或液体)顺利流动，应保E l-_下游有足够的压力差。根据实际经验，对50m3立式储罐，压力差至少应大于O.05Mpa才能保证倒罐的顺利完成。
5)注意阀门冻住现象
　预冷过程中，阀门遇冷液体收缩，可能导致螺丝松动，产生泄漏，若吸人外界空气及水蒸气，进人管道中，水遇冷冻结，会产生阀门冻住的现象。因此，在预冷过程中，应密切注意阀门情况，对松动泄漏及时处理，以免阀门冻住。
6)所需预冷介质的量
　所需预冷介质的量根据储罐的容积及数量通过冷量计算而定。通常一个50立方米低温储罐预冷约需要消耗4—5m3的液氮。对于一个气化站来说，液氮冷能的充分利用可以减少站内预冷所需的液氮量。实际操作中，遵循“能源的梯级利用”原则，利用一次换热后LNG罐中的氮气与站内其余设备进行二次换热预冷，甚至进行三次换热，节约了液氮耗量及预冷时间，达到了很好的效果。
7)预冷的几个技术参数
通过总结，在预冷置换中，应控制如下参数：
储罐压力：O.2～0.55MPa
预冷时间：约3小时/罐(50m3罐)
液氮耗量：约7m3(50m3×2储罐)
约10m3(50m3×3储罐)
4 结论
各地情况不同，LNG气化站的置换预冷方案也有所不同，但方法基本一致，即首先用液态氮气进行预冷置换，然后用LNG置换液氮。在预冷及进液过程中，对温度、压力、进液速度、置换时间及操作步骤应科学安排和严格控制。防止出现局部急冷、超压、封闭管段内液体激烈气化膨胀、进液不均匀致LNG分层翻滚等现象而导致设备及管道的损坏。可通过上下进气、升压降压、快慢流速等措施加快换热，缩短预冷时间；根据自增压、减压放散、控制进气速度及进气方式等措施达到对压力的控制。’实际操作过程中，为达到同一目的，可以有不同的操作方法。关键是熟悉工艺流程，熟悉气体的物理性质，并通过各种仪表手段对不可见的物质的物理变化有一清楚的了解，以达到更好的控制与掌握。
参考文献：
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