液化天然气加气站工艺系统运行过程的探讨.pdf

第 4 4 卷 第 4期 2 0 1 5 年 4月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 4．N O ． 4 A p r i l ，2 0 1 5 液化天然气加气站工艺系统运行过程的探讨 孔欣郁 ，顾 栋 1 ． 重庆燃气集团股份有限公司， 重庆 4 0 0 0 2 0 ； 2 ．中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 4 0 0 0 1 6 摘 要 归纳、总结了常规液化天然气 L N G 加气站的工艺流程， 并以此为例， 详细叙述了在 L N G加气 站不同工艺过程中，其工艺介质的状态和流向，以及主要操作阀门的启闭状态，可为设计、制造、运营等部门 相关技术人员熟练掌握工艺系统、改进工艺流程提供参考。 关键词液化天然气 L N G ；L N G加气站；工艺系统；介质的状态和流向；操作阀门 中图分类号T E 8 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 5 0 4 0 7 8 0 0 3 S t u d y o n Op e r a t i o n o f LNG F i l l i n g S t a t i o n Pr o c e s s S y s t e m KONG Xi n- yu ， GU Do n g2 1 ． Ch o n g q i n g Ga s Gr o u p Co r p o r a t i o n Lt d ． ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 2 0， Ch i n a 2 ． Ch i n a Co a l T e c h n o l o g y E n g i n e e r i n g Gr o u p Ch o n g q i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e ， Ch o n g q i n g 4 0 0 01 6 ，Ch i n a Ab s t r a c t T h e p r o c e s s f l o w o f c o n v e n t i o n a l L NG fi l l i n g s t a t i o n wa s s u mma r i z e d ． T a k i n g t h i s s t a t i o n a s a n e x a mp l e ， s t a tus a n d flo w d i r e c t i o n o f me d i u m i n d i f f e r e n t p r o c e s s we r e d e s c r i b e d a s we l l a s ma i n o p e r a t i o n o f t h e v a l v e o p e n i n g a n d c l o s i n g s t a t e ， wh i c h c o u l d p r o v i d e r e f e r e n c e f o r r e l a t e d t e c h n i c a l p e r s o n n e l t o ma s t e r t h e t e c h n o l o g y s y s t e m． Ke y wo r d s L i q u e fi e d n a t u r a l g a s L N G ；L NG fi l l i n g s t a t i o n ；P r o c e s s s y s t e m；S t a t e a n d t h e fl o w d i r e c t i o n o f me d i u m ； Op e r a t i o n o f t h e v a l v e 在节能减排政策的推动下 ，国家加强完善了天 然气车用领域 的相关政策 、规范 ，同时高速增长的 天然气供应量也保障 了天然气加气领域 的资源供 应，确保天然气作为车用燃料的成本远低于燃油成 本，受此影响，各类企业在全国加气站的建设如火 如荼 。近几年，随着 L N G应用技术的不断发展和成 熟 ，L N G作为与燃油具有相似使用效能的新型车用 燃料 ，已在我国广东 、海南 、江苏 、山东等地得到 了普遍应用 ，从使用效果来看 ，其相对车用燃油具 有污染少、费用低、 安全可靠等优点， 因此 L N G加 气站的建设将在今后较长一段时间内呈现加速发展 的态势 。 L N G 加气站 的快速发展和建设必将带动其下 游相关产业的发展重庆耐得 、张家港富瑞 、成 都华气厚普、 重庆巨创等 L N G加气站设备集成厂家 亦是在此背景下得到了较快的发展。由于各个厂家 企业文化 、 技术力量 、 硬件设施等条件的参差不齐 ， 致使其生产的产品具有较大差异，每个厂家都有一 套独特的工艺流程和控制系统，这对设计人员及加 气站运行人员提出了较高的要求，每涉及一个厂家 设备均需要重新熟悉和掌握其工艺和控制系统。 本文将通过归纳总结国内主流 L N G 加气站厂 家 的工艺和控制过程的共性 ，并作出其简化工艺流 程 ，通过图表形式描述出其在不 同工艺过程中介质 的状态和流 向过程 以及主要阀门的启闭状态，以供 相关技术人员参考。 l L N G加气站主要工艺过程组成及 简化工艺流程 图 1 加气站简化工艺流程 F i g ． 1 Fi l l i n g s t a t i o n s i mp l i fie d p r o c e s s flo w 根据 L NG的物理特性和 L N G加气站的功能需 求，结合国内各主流加气站的工艺流程，确定常规 L N G加气站运行时 ，主要包含以下工艺过程 收稿 日期 2 0 1 4 -1 1 2 1 作者简介 孔欣郁 1 9 8 2 - ，女，重庆人，工程师，2 0 0 5 年毕业于重庆大学建筑环境与设备工程，研究方向从事燃气工程技术工作。E - m a i l 1 3 6 2 8 3 2 3 8 7 2 1 3 9 ． c o rn。 第 4 4 卷第4期 孔欣郁，顾栋液化天然气加气站工艺系统运行过程的探讨 7 8 1 1 L N G槽车卸液 ； 2 L N G储罐的自增压； 3 L N G储罐的自 降压； 4 L N G加气机预冷及充装加注 ； 5 L N G储罐 的升温调饱和。 其中“ L N G储罐的升温调饱和” 为非必需功能， 可根据加气站的气源是否长期为低温液的情况来确 定其是否设置。 常规加气站简化工艺流程见图 1 。 2 工艺系统运行过程详述 2 ． 1 L NG槽车卸液 L N G 槽 车卸车的主要过程 由潜液泵 预冷一一 卸液压力平衡卸车三个步骤组成，其中卸车又 有 自增压卸车 、潜液泵卸车两种方式。 2 ． 1 ． 1 潜液泵预冷 开启储罐的底部出液阀、顶部进液阀、潜液泵 进液阀V 5 、回气阀 V 7 、出口阀 V 8 、气相阀， 罐内 部分液态 L N G流经泵池 ， 经泵池溢流 口处 的回至储 罐；当泵人口与溢流口温度均低于 一1 0 0℃，且两 者相差小于 3℃， 再延时 1 5 rai n 后完成预冷。预冷 时储罐和管道温度要逐步降低，禁止急冷，防备温 度骤降对设置和管件造成毁伤 。 2 ． 1 ． 2 卸液压力平衡 将槽车出液 口与 L N G泵橇卸车 口连通 ，打开泵 撬压力平衡阀 V 4 。储罐内压力较高气体从上进液口 经压力平衡阀V 4 后，通过卸车口 进入槽车底部，可 利用槽车内的过冷液体将此气体部分液化，使 L N G 储罐压力下降至于槽车压力相同。 当储罐压力与槽车 压力之差小于 0 ． 1 MP a 时压力平衡结束f 图 2 。 图 2潜 液泵预冷工序 Fi g ． 2 S u b me r s i b l e p u mp wi t h p r e c o o l i n g p r o c e s s 2 ． 1 I 3 自增压卸车 压力平衡完 成后将槽车增压 口接泵撬卸车增 压口，槽车气相口接到泵橇卸车气相 口。打开槽车 气相 口阀f ] V 2 ， 然后再缓慢开启槽车增压阀 v1 ， 让液体流入卸车增压器气化，气化后的低温气体通 过气相管回到槽车，使槽车增压。当槽车压力增至 大于储罐压力后槽车液体经卸车管压力平衡阀 V 4 流至 L N G储罐。卸车过程中通过调节槽车增压阀 V1开度保证槽 车压力 的稳定。 槽 车压力一般控制在 0 ． 6 MP a 左右 ，当槽车卸完或储罐装满后停止卸车。 自增压卸车方式优点是流程简单 ，管道连接简单 ， 无能耗f 图 3 。 图3自增压卸车工序 F i g ． 3 S e l f - p r e s s u r e u n l o a d i n g p r o c e s s 2 ． 1 ． 4 潜液泵卸车 潜液泵卸车是将 L N G液体经 L N G槽车卸液口 进入潜液泵 ， 潜液泵将 L N G增压后充人 L N G储罐。 L NG槽车气相 口与 L N G泵撬的卸车气相 口连通 ， 开启 V 6 、V 7阀，确保 L N G储罐气相、槽车气相、 泵池气相相连通 ，开启卸车阀 V 2 、泵出口阀 V8 ， 启动泵 ，开始卸车，当槽车卸完或储罐装满后停止 卸车。该方式的优点是速度快，时间短，自动化程 度高， 不消耗 L N G液体对槽车增压； 缺点是需要消 耗电能f 图 4 。 图 4 潜液泵卸车工序 F i g ． 4 S u b m e r s i b l e p u mp u n l o a d i n g pr o c e s s 2 ． 2 L NG储罐的 自增压／ 升温调饱和 由于 L N G加气站气源较为广泛，故其组分 、 热 值、过冷度等参数均有所不同，故一般工艺系统设 置储罐 自增压和升 温调饱 和功能 ，以适应不 同的 L N G气质来源。 2 ． 2 ． 1 L N G储罐 的自增压 一 般加气卸车完毕时， 储罐压力过低无法使用 ， 需要升高储罐压力 。打开储罐上进液阀，关 闭下进 液阀， 启动低温泵，L N G经低温泵打出， 经过增压 器气化，气化后的气体回到储罐气相空间提高储罐 化 工 2 0 1 5 年 4月 压力， 当储罐内的压力， 到了适合的压力后即停机。 2 ． 2 ． 2 L N G储罐升温调饱和 当低温液体的温度过低无法使用时，需要升高 低温液体的温度。打开储罐下进液阀，关闭上进液 阀，启动低温泵，L N G经低温泵打出，经过增压器 吸热，液体温度升高后回到储罐底部，储罐内的温 度 ，到了适合的温度后即停机 图 5 。 图 5 自增 压／ 升温调饱和工序 F i g ． 5 S e l f - p r e s s u r i z a t i o n／ t e mp e r a t u r e r i s e s a t u r a t e d p r o c e s s 2 ． 3 L N G储罐的自降压 当储罐压力过高且液体温度还较低时，为减少 排放可启用系统降压功能。打开储罐上进液阀，关 闭下进液阀，关闭增压器进 口阀 V 9 ，启动低温 泵， L N G经低温泵打出， 经过增压器旁路阀 V 8 ， 液体送至储罐顶部，利用液体的过冷量将储罐气相 空间的部分气体再液化，达到降低储罐气相压力的 目的 图 6 。 2 ． 4 L NG车辆充装加注 将加气枪接通车载瓶液相口，回气枪接通车载 瓶气相 口，启动潜液泵 ，L N G经潜液泵升压输出 ， 经加气机液相流量计计量后 ，开始给汽车加气 ；同 时车载瓶气相部分经过加气机气相流量计计量 ，经 气相阀 V 1 1 输送回储罐气相空间 图 7 。 图 6自降压工序 F i g ． 6 S e l f - d e p r e s s u r i z a t i o n p r o c e d u r e 图 7 充装加 注工序 Fi g ． 7 F i H i n g p r o c e s s 2 ． 5 阀门启闭状态一览表 ⋯ 阀门启闭状态见表 1 。 表 1 操作阀门启闭状态一览表 T a b l e 1 Th e o p e r a t i o n o f t h e v a l v e o p e n i n g a n d c l o s i n g s t a t e l i s t 序号 工艺过程名称 V1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 1 0 V1 1 3 结 语 本文详细描述 了 L N G 加气站必不可少的四大 主要工艺过程 ，即 L N G槽车卸液一L N G储罐的 自 增压／ 升温调饱和一L N G储罐的自降压一L N G 车辆 充装加注 ， 将复杂多变的加气站 L N G工艺流程加 以简化，同时在简化流程图中作出工艺介质的流向 线、编制阀门状态启闭表， 使其更加直观，便于理 解 。各行业相关技术人员可参考前文对工艺过程的 描述 ，对照工艺过程工序图和阀门启 闭状态表 ，加 强对 L N G加气站各核心工艺的理解 ， 掌握工艺过程 中介质的状态和流向以及各操作阀门的启闭状态， 利于其面对新型、复杂的L N G加气站工艺问题时， 抓住重点 ，以核心工艺为基础 ，制定出经济 、可行 的处理方案。 下转第7 8 5 页