LNG液化天然氣建設技術方案

LNG液化天然氣建設技術方案

目錄第一章概況……………….………….1第一節(jié)設計方案……………….……..2第二節(jié)氣源規(guī)劃……………..……….2第二章項目實施方案………………….8第一節(jié)LNG的物性參數(shù)………………..8第二節(jié)工藝設計……….9第三節(jié)總平面布置……………………12第四節(jié)氣化站公用工程設計……………….…….…14第五節(jié)輸配管網(wǎng)設計…………………16第六節(jié)燃氣用具的改造……………..20第三章投資估算、實施安排…………21第一節(jié)投資估算………21

第一章

概

況麗江市地處滇西北，集地質(zhì)多樣化、生物多樣性、景觀多樣性為一體的世界一流地質(zhì)，地貌自然遺跡區(qū)“三江并流”景區(qū)的重要組成部分。是我國僅有的兩座世界文化遺產(chǎn)城市之一“麗江古城”的所在地。麗江古城是被國際旅游組織認為是“中國最令人向往的十個小城市”和“地球上最值得走的一百個城市”之一。麗江市因“麗江古城”而聲名顯赫，她體現(xiàn)了古老東方文化、充滿神秘色彩，是川、滇、藏大香格里拉旅游區(qū)的有機組成部分。她同時是長江上游國家水能開發(fā)的戰(zhàn)略性基地之一，是我國生態(tài)環(huán)境保護的重要屏障。麗江2002年12月撤地設市，下轄一區(qū)四縣，一區(qū)為古城區(qū)，四縣為玉龍縣、寧蒗縣、永勝縣、華坪縣?？?cè)丝诩s110.79萬人。

玉龍縣城與麗江大研中心城區(qū)在空間上不可分割，是市域中心城市麗江古城區(qū)的有機組成部分，以承擔玉龍縣行政辦公與居住功能為主，分擔部分旅游服務功能。城鎮(zhèn)建設的基本目標是：用三年時間，把玉龍縣城建成全省最美、最適宜人居住和休閑度假的風景園林城鎮(zhèn)。為提高城市品位、優(yōu)化居住環(huán)境，在玉龍縣城區(qū)建設管道燃氣已勢在必行。

第一節(jié)設計方案

根據(jù)玉龍縣城鎮(zhèn)體系規(guī)劃、城市規(guī)劃、城市總體規(guī)劃，城區(qū)居民用燃氣將逐步實施管道化供應，經(jīng)過實地考察國內(nèi)管道燃氣建設的經(jīng)驗，結(jié)合玉龍縣城區(qū)實際，采用的方案為：

（一）近期（2004年到2010年）在玉龍縣城建造一座供氣能力為1萬戶的液化天然氣氣化站，敷設相應的中壓管網(wǎng)。

（二）遠期（2011年到2020年）將原氣化站擴建為供氣能力3萬戶的液化天然氣氣化站，中壓管網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)片。

第二節(jié)氣源規(guī)劃

一、氣源

城市燃氣氣源主要有天然氣、煤制氣、油制氣、液化石油氣等。

1．天然氣是城市燃氣最理想的氣源，具有燃燒熱值高、清潔無灰渣、氣質(zhì)無毒、不污染環(huán)境等優(yōu)點。從經(jīng)濟性分析，利用天然氣作燃料只有水電平均投資的25%，石油投資的8.7%，煤碳投資的41%，城市煤制氣投資的62%。天然氣利用又分為長輸天然氣、壓縮天然氣、液化天然氣。

長輸天然氣即為西氣東輸?shù)奶烊粴?，西氣東輸管道工程作為西部開發(fā)的標志性項目，2002年7月4日已正式開工興建。西氣東輸工程西起新疆塔里木天然氣田輪南，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、浙江、上海10個省、市區(qū)，設計年輸氣量為120億立方米，全段4000公里，是我國目前距離最長、投資最高、輸氣量最大、施工條件最復雜勞動的輸氣管道。

壓縮天然氣工程一般采用高壓瓶組槽車通過公路運輸，槽車幾何容積為18m3，在20MPa壓力下運氣量為4500m3/輛。壓縮天然氣運輸一般適用于100Km左右的兩個城市之間的運輸，目前就云南省附近地區(qū)尚未有CNG母站建設。

液化天然氣是天然氣經(jīng)過凈化后，通過壓縮升溫，在混合致冷劑N2、C1、、C3、C4的作用下，冷卻移走熱量，再節(jié)流膨脹而得到-162℃的以液態(tài)形式存在的LNG。

我國液化天然氣的氣源

（1）規(guī)模10×104Nm3/d的上海浦東LNG調(diào)峰站已于2000年4月建成投產(chǎn)。

（2）規(guī)模15×104Nm3/d的河南中原油田綠能高科天然氣液化氣廠于2001年11月份建成投產(chǎn)，目前正在進行二期準備工作，規(guī)模將達到30×104Nm3/d。

（3）規(guī)模150×104Nm3/d的新疆廣匯集團建設的哈油田LNG液化廠于2003年10月建成投產(chǎn)。

（4）每年300萬噸的廣東LNG站線項目已于2002年10月在澳大利亞簽署了為期25年，每年供應325萬噸LNG的合同，預計2006年4月份建成投產(chǎn)。

（5）每年200萬噸規(guī)模的福建LNG站線項目于2002年9月在印尼簽署了為期25年，每年供應260萬噸LNG的合同。預計2007年4月份建成投產(chǎn)。

液化天然氣的優(yōu)點

（1）液化天然氣經(jīng)氣化后氣相密度為0.754Kg/Nm3左右，比空氣（1.293Kg/Nm3）輕的多,稍有泄漏立即飛散,不會引起爆炸,相比較而言液化石油氣相密度(2.424Kg/Nm3)比空氣大，泄漏后在低洼處積聚，不易擴散，很容易引起爆炸。

（2）天然氣的爆炸極限為5%～15%，爆炸下限較高，一點點泄漏不至于引起爆炸，液化石油氣的爆炸極限為1%～10%，更容易引起爆炸。

（3）LNG在液化過程中已經(jīng)脫除了H2O，重烴類，H2S等雜質(zhì)，是最為清潔的能源之一，其燃燒尾聲不會對大氣造成污染。

（4）LNG建設模式機動靈活，可以采用瓶組形式氣化，也可以采用貯罐形式氣化，還可以在貯罐式氣化站內(nèi)灌裝低溫鋼瓶再運到附近其它的小型瓶組站氣化利用。

由于LNG的這些優(yōu)點，國內(nèi)已建成多個LNG小區(qū)氣化站，如山東淄博、青島、江蘇蘇州、廣東龍川、江蘇姜堰、浙江余姚等地，目前正在建設的也有十多處。

2、煤制氣

煤制氣有許多種，主要有煉焦制氣、直立爐制氣、魯奇爐加壓氣化，水煤氣型兩段爐制氣，水煤氣甲烷化等工藝。從目前各煤制氣公司運營狀況看，普遍存在投資大，生產(chǎn)工藝復雜，管理環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)成本高，虧損嚴重的問題，同時考慮目前煤源以外供為主，在落實煤源及運輸?shù)确矫娑即嬖谝欢ǖ睦щy，另外，煤制氣的輸配壓力較低，輸配成本相對較高，也是制約它發(fā)展的一個重要因素。

3、重油制氣

重油制氣大致可分為熱裂解法、催化裂解法，部分氧化法及加氫裂解法等，目前國內(nèi)使用的制氣方法以前兩種為主，其中熱裂解法產(chǎn)生的煤氣熱值較高，一般采用與低熱值煤氣混合供應的方式，但氣化效率較低，催化裂解制氣則存在隨著產(chǎn)氣量增大，副產(chǎn)品焦油難于處理的問題，從最近情況看，我國油品價格放開后，重油供應渠道增多，但因重油中硫含量較高，對環(huán)境有一定污染。

4、液化石油氣

液化石油氣是開采和煉制石油過程中，作為副產(chǎn)品而獲得的一部分碳氫化合物。在我國城市燃氣供應中，液化石油氣占第一，達60%之多。液化石油氣與煤制氣、油制氣比較有如下優(yōu)點：

（1）投資少，見效快，與同規(guī)模煤制氣和油制相比，僅為40～50%；

（2）設備少，流程短，勞動定員少，管理比較簡單；

（3）開停靈活，容易解決調(diào)峰問題；

（4）無污染，液化石油氣儲存與氣化過程不產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣；

（5）占地面積??；

（6）建設速度快，周期短。（1～1.5年，而煤制氣廠一般為3～5年）；

（7）不受用戶規(guī)模的限制，并且對用戶發(fā)展具有一定的適應性。液化石油氣在國內(nèi)已成為城鄉(xiāng)的主要氣源之一，許多中小城市自八十年代末開始紛紛建設管道液化石油氣供應工程，其供氣有兩種方式：一種為純液化氣供氣，另一種為液化氣、空氣混合供氣。

純液化石油氣是以液化石油氣為原料，經(jīng)氣化器氣化減壓后進入城市輸配管網(wǎng)。我國南方沿海城市普遍采用該方式。此方式規(guī)模可從幾百戶到2～3萬戶小區(qū)都能適用，但在向用戶輸送的過程中，容易在管道節(jié)流處或降溫時冷凝結(jié)露影響輸送。

液化氣氣化后與空氣按預定的比例混合后，送入城市管網(wǎng)為液化氣空氣混氣供應方式。該供氣方式保證送出氣化站后的混合氣在輸送壓力和溫度下不會發(fā)生冷凝，可全天候供應，且其與天然氣的互換性較好。

根據(jù)調(diào)查，液化石油氣的供應前景良好，國內(nèi)有各煉油廠、石化廠、油田氣等生產(chǎn)的液化石油氣約600萬噸/年；國外進口液化石油氣約340萬噸/年，由此可見液化石油氣可由國內(nèi)、國外兩個市場供給、其氣源是非常充足的。

二、氣源選擇

目前，國內(nèi)燃氣行業(yè)受制氣成本及環(huán)保等因素限制，許多原采用煤制氣為氣源的城市都在進行氣源轉(zhuǎn)換，逐步向成本較低、環(huán)保效益好的液化石油氣或天然氣過源，本方案認為從能源使用多樣化、原料來源情況、工程投資成本、用戶燃料費用、環(huán)境保護及與天然氣的互換性等方面考慮，推薦液化天然氣作為城市氣源。

第二章項目實施方案

第一節(jié)LNG的物性參數(shù)

中原油田的液化天然氣的基本性質(zhì)

一、組成

組分甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷

體積比例%95.8572.9360.7330.2010.1050.0370.031

組分已烷庚烷辛烷氮

體積比例%0.0090.0030.0030.085

二、主要物理參數(shù)

（1）分子量：16.85

（2）氣化溫度：-162.3℃（常壓1.053bar）

（3）臨界溫度：-66.52℃

（4）液相密度：460kg/m3（15.5℃）

氣相密度：0.754kg/Nm3

（5）液態(tài)/氣態(tài)膨脹系數(shù)：610m3/m3（15.5℃）

（6）熱值：38.53MJ/Nm3（9200kcl/Nm3）

（7）氣化潛熱：0.51MJ/kg（120kcl/kg）

（8）運動粘度：12.072×10-6m2/s

（9）燃燒勢：45.18CP

（10）華白數(shù)：54.23MJ/m3

（11）爆炸極限上限15.77%，下限4.91%

三、該天然氣符合SY7514-88中的質(zhì)量指標，即：

高熱值A組

H2S微量Ⅰ類

CO22.07Ⅰ、Ⅱ類

H2O無游離水

按其華白數(shù)48.88MJ/m3，燃燒勢45.18，符合《城市燃氣分類》（GB/T13611-92）中12T類。（華白數(shù)范圍48.1～57.8MJ/m3，燃燒勢CP范圍36～88）。

第二節(jié)工藝設計

一、工藝流程簡述

液化天然氣通過液化不顧一切氣槽車經(jīng)過公路或鐵路運至氣化站內(nèi)，在裝卸臺處利用槽車自帶的增壓器使槽車增壓，利用壓差將LNG送入低溫儲罐儲存。儲罐內(nèi)的LNG通過增壓器再自流進入空溫式氣化器，在氣化器中液態(tài)天然氣與空氣交換熱量，液態(tài)天然氣吸熱后氣化成氣態(tài)天然氣，其經(jīng)高壓加臭進入城市輸配管網(wǎng)，再送入各用戶。儲罐自然蒸發(fā)的氣體（BOG）臺通過BOG加熱器加熱、調(diào)壓、加臭后進入管網(wǎng)使用。冬天溫度較低，采用水浴式氣化器作為室溫式氣化器的補充，以保證溫度較低時的氣化量。

二、工程流程方框氣氣氣液態(tài)液氣氣液液氣液氣氣氣氣

三、氣量計算及工藝各選型

1.氣量計算

結(jié)合玉龍縣城區(qū)的實際情況，近期在玉龍縣城建一座供氣規(guī)模為1萬戶的液化天然氣站，遠期供氣規(guī)模為3萬戶的液化天然氣站。本氣量計量依據(jù)供氣規(guī)模為3萬戶，管道氣化率為80%，則氣化戶數(shù)為2.4萬，每戶按3.5人計，折合8.4萬人，居民耗熱定額為2510MJ/人.a（60×104kcal/人.a），居民、公建、工業(yè)用戶的管道用氣比例為：1：0.4：0.5，不可預見用氣量按總用氣量的3%計，計算得：

居民日平均用氣量：84000×2510/(38.53×365)=14992Nm3/d

公建工業(yè)日平均用氣量：14992×0.4=5996Nm3/d

工業(yè)日平均用氣量：14992×0.5=7496Nm3/d

未預見日平均用氣量：（14992+5996+7496）×3/97=880

日平均用氣總量：14992+5996+7496+880=29364Nm3/d

居民、公建的月、日、小時高峰系數(shù)分別為1.2、1.15、3.2，工業(yè)用戶按二班制計算，則高峰小時用氣量為：

（14992+5996+880）×1.2×1.15×3.2/24+7496×1.5/24=4492Nm3/h

2.工藝設備選型

本LNG氣化站是龍游的過渡氣源，供氣規(guī)模按照2010年的氣量設計，即日平均用氣量為29364Nm3，小時高峰用氣量為4492Nm3，工程的主要設備配置如下：

（1）低溫儲罐

貯罐總?cè)萘繎鶕?jù)計算月平均日2～3d的用氣量計算確定，設計選用50m3LNG低溫儲罐二臺，貯存時間為2天，貯罐的設計壓力為1.0MPa，最高工作壓力為0.6MPa。

（2）選用二臺增壓能力為200m3/h的增壓器二臺。

（3）選用BOG室溫式加熱器一臺，加熱能力為200m3/h。

（4）選用室溫式氣化器五臺，每臺氣化能力為1000Nm3/h。

（5）選用水浴式氣化器二臺，每臺氣化能力為1000Nm3/h。

（6）選用加臭裝置一套。

第三節(jié)總平面布置

一、布置原則

1.滿足當?shù)爻鞘幸?guī)劃部門對站區(qū)平面布置的要求；

2.滿足生產(chǎn)安全的要求，總平面布置嚴格執(zhí)行國家有關規(guī)范；

3.充分利用原有設施，節(jié)約工程建設用地；

4.滿足消防和交通運輸?shù)囊螅?/p>

5.充分考慮環(huán)保及工業(yè)衛(wèi)生的要求，減少環(huán)境污染。

二、區(qū)域分布

LNG氣化站按功能分區(qū)，可分為生產(chǎn)區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)兩大部分。生產(chǎn)區(qū)由液化天然氣貯罐區(qū)、灌裝區(qū)、氣化區(qū)組成；輔助生產(chǎn)區(qū)由消防水池、消防泵房、變配電間、發(fā)電機房等建筑物構成。

我國目前尚無LNG的設計規(guī)范，不過LNG與LPG同屬于城市燃氣的范疇，且LNG的性質(zhì)較LPG更安全，方案參照《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》GB50028-93（98版）和2002年局部修訂條文《建筑設計防火規(guī)范》GBJ16-87（2001年版）的有關要求進行設計。單罐容積不大于50m3,總?cè)莘e不大于200m3貯罐（罐壁）的防火安全間距為：總?cè)莘e(m3)項目單罐容積(m3)51～200￡50居住區(qū)、學校、體育館等人員集中地區(qū)70工業(yè)區(qū)60明火、散發(fā)火花地點50站外零星民用建筑45站區(qū)生活、辦公用房45氣化間、罐裝間、槽車卸液臺20圍墻15消防泵房、消防水池（外墻）40變配電房、機修間20站內(nèi)道路主要15次要10

三、豎向設計

站區(qū)回車均地豎向控制標高按高于地50年一遇的洪水位設計，相對坡度為3‰，各平體地坪標高按功能要求設計。

五、交通運輸

站內(nèi)交通運輸?shù)牟贾冒慈缦略瓌t進行：

1.滿足生產(chǎn)運輸需要，可通過大型槽車；

2.滿足大型消防車通行；

3.道路轉(zhuǎn)彎半徑須同時滿足大型槽車和消防車轉(zhuǎn)彎半徑；

4.方便工作人員進出；

5.氣化站須和外部道路合理銜接，且符合城市道路規(guī)劃要求。

六、綠化

根據(jù)站內(nèi)總平面布置，結(jié)合當?shù)氐淖匀粴夂驐l件，對站區(qū)不同的區(qū)域采用不同的綠化方式。罐區(qū)周圍的綠化宜栽種吸附油氣的樹種，輔助區(qū)周圍的綠化以減噪、凈化、防塵、美化為主；站區(qū)綠化可以選擇吸塵能力強、減噪效果好的喬、灌木或草皮，以便創(chuàng)造一個優(yōu)美清潔的生產(chǎn)環(huán)境。

第四節(jié)氣化站公用工程設計

一、土建工程

建筑物外觀定位于簡潔明快，和周圍景觀相互協(xié)調(diào)，色彩可參照附近建筑物以求和諧。

生產(chǎn)區(qū)屬于有爆炸危險的建筑物，為滿足防爆要求采用半敞開式開增大開窗面積，以利通風和泄爆，地面采用不發(fā)火混凝土地坪。

生產(chǎn)區(qū)建構筑物采用框架結(jié)構，輔助用房采用鋼筋混凝土和不?；煜嘟Y(jié)合結(jié)構，一般情況下采用鋼筋混凝土條基，柱下采用鋼筋混凝土獨立基礎。

二、電氣工程

1.生產(chǎn)區(qū)用電主要為照明、儀表用電。配電箱可設置于值班室內(nèi)，電源可用電纜引至配電箱再接至各用電點，電壓為380V/220V。

2.依照GB50028-92《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》，生產(chǎn)區(qū)防爆區(qū)域劃分為1區(qū)。在站區(qū)的所有電氣設備均采用隔爆型。導線敷設方式為電力導線穿防護管、埋地，由門衛(wèi)室配電箱引至生產(chǎn)區(qū)各用電點。

3.防雷設計按“二類”設計，在生產(chǎn)區(qū)高點設置避雷針，經(jīng)引下線后與接地極可靠相連。防雷防靜電可共用一組接地裝置，接地電阻≤10歐姆。

三、儀表工程

為及時監(jiān)察天然氣的泄漏情況，生產(chǎn)區(qū)適當部位放置固定式濃度探頭，以便及時發(fā)現(xiàn)險情。為確保安全生產(chǎn)和正常操作，氣化站設置必要的自控儀表設備，對壓力、液位、溫度等參數(shù)及生產(chǎn)運行狀態(tài)進行自動檢測和監(jiān)控，氣化器根據(jù)用氣負荷調(diào)節(jié)氣化量和運行臺數(shù),相應地熱水爐根據(jù)水溫自動調(diào)節(jié)燃氣供氣量及運行臺數(shù)。整個氣化站自動運行，提高自動化水平及安全操作，減輕勞動強度。同時對罐內(nèi)液位進行監(jiān)控，確保安全運行。

四、消防、汽排工程

1.消防滅火系統(tǒng)

消防給水系統(tǒng)由消防泵房、消防水池、消防給水管網(wǎng)及消火栓、消防水炮等組成。（消防給水管道平面布置見附圖）

本工程設置LNG50m3低溫儲罐二臺，需噴淋水強度為85m3/l和水槍水量72m3/h，總水量為157m3/h，水壓要求為0.76MPa。根據(jù)規(guī)范要求，火災延續(xù)時間取3小時，消防水儲量為500m3，由于儲罐為15米高，立式管應采用水炮。根據(jù)本中心所需消防水量壓的要求，消防泵房內(nèi)設置二臺消防水泵，立式固定消防專用水泵XBD7.5/50-150D/3。

第五節(jié)輸配管網(wǎng)設計

輸氣系統(tǒng)由中壓干管、中壓支管及庭院管、箱式調(diào)壓器(調(diào)壓柜)、低壓庭院管、戶內(nèi)管及煤氣表、燃氣具組成，管網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一按使用天然氣考慮。

液化天然氣設計復核始端工作壓力為0.3MPa（表壓），管網(wǎng)末端工作壓力控制在0.12MPa（表壓）。經(jīng)天然氣箱式調(diào)壓器后，二級輸送壓力控制在2.2kPa左右，然后分送至各用氣戶。今后采用長輸管道天然氣供應時，管網(wǎng)系統(tǒng)中壓管網(wǎng)起始端工作壓力為0.3MPa，末端工作壓力控制為0.12MPa（表壓），調(diào)壓箱后壓力控制在2.2kPa左右。

對于高層公寓、別墅或公建用戶，其附近的中壓管網(wǎng)壓力超過0.2MPa時可采用“中壓A級--中壓B級”調(diào)壓器調(diào)壓至0.2MPa后直接進戶，經(jīng)戶內(nèi)調(diào)壓器調(diào)壓后供給。

一、中壓一級管網(wǎng)系統(tǒng)其供氣方式有兩種:

1.用戶調(diào)壓器中壓供氣

這種供氣方式主要適用高層建筑、別墅群及公共建筑用氣。

2.區(qū)域（樓棟）調(diào)壓器低壓供氣

這種供應方式一般適用于多層建筑。

二、管網(wǎng)設計原則

1.城市燃氣中壓管網(wǎng)沿主要干道作環(huán)狀布置,庭院管呈枝狀布置。

2.燃氣管道采用地下敷設,不同地段的管道采用不同的覆土深度:

車行道:0.9～1.2m

非車行道:0.6～0.8m

庭院內(nèi):0.3～0.6m

水田下:0.8～1.0m

3.燃氣管道盡量埋設在人行道或綠化帶下。

在環(huán)狀管網(wǎng)節(jié)點處、支干管始端、管道預留處設置閥門及井。

4.地下燃氣管道與建、構筑物或相鄰管道的水平凈距及垂直凈距:

（1）水平凈距中壓A級（0.4MPa）低壓（<0.01MPa）

建筑物基礎:1.5m0.7m

給