大中型液化天然气接收站的设备布置

摘要：本文根据大中型液化天气接收站的工艺要求，研究分析了其工厂内重要工艺设备布置的重点；探讨了此类项目设备布置应遵从的国内和国际的标准规范，及需要考虑的泄漏事故计算分析。

关键词:液化天然气接收站，设备布置，泄漏事故计算分析

Abstract: in this paper, according to the weather stations large and medium-sized liquefaction process requirement, the research analyzes its factory in important process equipment layout of the key; Discusses this kind of project decorate should follow the equipment domestic and international standards, and need to consider the leaks calculation.

Keywords: liquefied natural gas terminal, equipment layout, leakage accident calculation

近年来，天然气作为一种洁净的能源，在我国的“十二五”规划中被大力推广，各地区都在兴建大中型的液化天然气接收站。LNG在我国属于新兴产业 ,标准化工作还处于起步阶段，能够供设计参考引用的国内标准还不多。在项目的前期，如何根据工艺流程的要求，确定满足规范要求、满足安全生产、合理优化的设备布置，对项目的建设投资及运营都十分重要。

设备布置总体要求

设备布置是工程设计工作中重要的环节，设备布置的整体布局直接关系到建成后是否符合工艺、安全、消防、操作、检修等要求，同时，对项目建设投资、经济效益等有着直接影响。对于大中型LNG接收站的设备布置，在设计过程中，应着重考虑工艺要求、规范要求及泄漏事故计算分析。

1 工艺要求

设备布置遵循的基本原则是按照工艺流程的顺序和同类设备适当集中相结合的方式进行布置。典型LNG接收站的工艺流程见图－1，LNG货运船抵达码头后，经船上卸料泵增压，通过液相卸船臂卸料汇管进入接收站的LNG 储罐储存。罐内LNG 经低压输送泵增压与再冷凝器冷凝后的LNG一起经高压外输泵增压后，通过气化器气化，再经调压、计量后输至外部管网。由于外界热量的传入而产生大量的蒸发气（BOG）将通过压缩机增压进入再冷凝器冷凝，或排入火炬中。

图－1 典型LNG接收站流程

根据上述的工艺流程描述，工厂大致可划分为码头栈桥区、LNG大罐区、工艺区、火炬区及公用工程区域，主要工艺设备包含有LNG低温大罐、液相卸船臂和气相返回臂、低压泵、高压泵、气化器、BOG压缩机、再冷凝器和火炬。

从设备的重要程度考虑，应首先确认LNG低温大罐和码头的位置。LNG低温大罐的布置应考虑以下四大因素：第一，在工厂内地势较低的区域布置，使其形成天然的屏障，将事故溢出和泄漏的液体危及重要构筑物、设备或进入排水沟的可能性减至最少；第二， LNG大罐与工厂设备、构筑物和工厂地界线的间距必须满足规范的要求。第三拟建设场地的地基条件必须能够满足LNG大罐的承载力的要求。第四，尽量靠近卸船码头，减少卸船管线长度，降低阻力降，节省投资。

卸船码头应根据项目可接收的船型大小、其航行线路、水域条件来确定位置。卸船臂和回气臂布置在码头操作平台的前沿，以便和船对接，臂上各类阀门的操作应设置在二层平台上。码头上应预留足够的空间，布置码头控制室、卸船臂的液压装置和蓄能器、登船梯、LNG事故收集池、消防设施等。

低压泵布置在低温大罐内，高压泵、再冷凝器、压缩机考虑到其相连接的管线比较多，应就近布置，气化器可集中布置在靠近外输管网的位置。目前，国内各大型接收站的高压泵采用半埋地或架空布置，其各有利弊，半埋地布置可以节省空间，减少入口阻力降，但同时带来了泵壳保冷的安装，坑的防水，泄漏的检测，收集等问题，架空布置则反之。根据工艺的要求，再冷凝器中的液体是自流入高压泵，因此高压泵的安装高度也就决定了再冷凝器设备的安装高度。高压泵采取半埋地式布置，可降低其相连的管线和再冷凝器标高，减少部分框架工作，节省投资。BOG压缩机为可燃气体压缩机，规范要求宜露天或半露天布置。我国的LNG接收站大多建设在沿海地区，由于该地域雨水较多，一般将BOG压缩布置在半敞开厂房内，内设检修吊车。厂房设计时，应注意天然气的主要成分为甲烷，密度比空气轻，厂房的顶部应有足够的通风措施，避免可燃气体积聚。

为了减少LNG事故排放危及邻近建构筑物或重要工艺设备安全或进入排水沟的可能性，应在码头、LNG大罐、工艺区域中设置拦蓄区，收集泄漏LNG。

2 规范要求

LNG 在中国属新兴产业 ,标准化工作还处于起步阶段，合适LNG设计使用的各项规范还有待完善。

表－1 国内和国际上针对液化天然气接收站设备布置的主要规范

国内标准

GB/T 20368-2006 《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》

GB/T 22724-2008 《液化天然气设备与安装陆上装置设计》

GB/T 24963-2008 《液化天然气设备与安装船岸界面》

SY/T 6711-2008 《液化天然气接收站安全技术规程》

JTS 165-5-2009 《液化天然气码头设计规范》

国际标准

EN 1473 -2007 Installation and equipment for liquefied natural gas- Design of onshore installations

NFPA 59A-2009 Standard for the Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas (LNG)

对于LNG接收站内的防火设计建议采用 GB 50183-2004 《石油天然气工程设计防火规范》。

对大中型液化天然气接收站的设备布置，优先采用顺序为： LNG专用国家标准和行业标准、天然气标准、石油天然气标准、石油化工标准、一般通用标准。

3 泄漏事故计算分析

接收站内存在重要危险物质为LNG和天然气，若连续泄漏将对厂内人员的生命及财产产生极大的危害。工厂内的各设备，应根据其泄漏特性，计算出泄漏所产生的热辐射影响范围，然后根据各重要设备、建构筑物、人员活动场所可能承受的热辐射强度，对设备布置进行调整或增加相应的安全措施。

针对LNG 和天然气的特性，泄漏事故计算应包括池火、闪火、喷射火和蒸气云爆炸事故后果计算。接收站内各工艺设备的泄漏事故计算分类可归纳为表－2。

表－2 LNG接收站设备泄漏事故类型分类

设备名称泄漏物质相态泄漏模式可能事故类型

LNG储罐液态连续池火、闪火、蒸气云爆炸

BOG压缩机气态连续喷射火、闪火

气化器液态或气态连续池火、喷射火、闪火

高压输出泵液态连续池火、闪火

LNG装卸臂液态连续池火、闪火

4 展望

LNG行业在国内正处于起步阶段，各地区大中型LNG接收项目的不断上马，这类项目的建设过程中，工厂的设备布置成为项目成功的重要因素之一，对项目的立项、建设和运营都深远的影响。现阶段我们对此类项目建设的经验相对较浅，但同时更应看到挑战和机遇。设计人员可先从熟悉了解工艺要求着手，认真学习钻研国内和国际上的LNG专业规范，对存在疑问多提质疑，相互间多交流，通过努力提升此类项目的设计水平。

参考文献

[1] GB/T 20368-2006 《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》

[2] EN 1473 -2007 Installation and equipment for liquefied natural gas- Design of onshore installations

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。