天然气技术培训

液化天然气（LNG）气化站操作技术培训第一章天然气与液化天然气（LNG）知识1天然气组成天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。天然气中的烃类基本上是烷烃，通常以甲烷为主，还有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、以及少量的已烷以上烃类。在6C中有时还含有极少量的环烷烃（如甲基不戊烷）及芳香烃（如苯、甲苯）。天然气中的非烃类气体，一般为少量的氮气、氧气、氢气、二氧化碳、水蒸气、硫化氢，以及微量的惰性气体如氦、氩、氙等。1、根据化学组成的不同分类（1）干性天然气：含甲烷90%以上的天然气。（2）湿性天然气：除主要含甲烷外，还有较多的乙烷、丙烷、丁烷等气体。2、根据天然气的来源分类（1）纯天然气：（2）油田伴生气：（3）凝析气田气：（4）矿井瓦斯气。2天然气燃烧特性天然气最主要的成分是甲烷，基本不含硫，无色、无臭、无毒、无腐蚀性，具有安全、热值高、洁净和应用广泛等优点，目前已成为众多发达国家的城市必选燃气气源。城市燃气的分类（干，0℃，101.3kPa）表类别华白系数W,MJ/m3（Kcal/m2）燃烧势CP标准范围标准范围人工燃气5R22.7(5430)21.1(5050)～24.3(5810)9455～966R27.1(6470)25.2(6017)～29.0(6923)10863～1107R32.7(7800)30.4(7254)～34.9(8346)12172～128天然气4T18.0(4300)16.7(3999)～19.3(4601)2522～576T26.4(6300)24.5(5859)～28.2(6741)2925～6510T43.8(10451)41.2(9832)～47.3(11291)3331～3412T53.5(12768)48.1(11495)～57.8(13796)4036～88313T56.5(13500)54.3(12960)～58.8(14040)4140～94液化石油气19Y81.2(19387)76.9(18379)～92.7(22152)4842～4922Y92.7(22152)76.9(18379)～92.7(22152)4242～4920Y84.2(20113)76.9(18379)～92.7(22152)4642～49注：6T为液化石油气混空气，燃烧特性接近天然气。3天然气的储运天然气是以气态燃用，但储运方式有管输天然气、压缩天然气、液化天然气等多种形式。1.压缩天然气（CNG）压缩天然气（CNG）是通过压缩机加压的方式，将天然气压缩至容器，增加容器存储体积的天然气运输方式。一般情况下，天然气经过几级压缩，达到20MPa的高压，在用气时在经减压阀降压使用。2.液化天然气（LNG）当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）。LNG体积约为同量气态天然气体积的1/625，密度在450kg/m3左右。可见液化天然气具有较大的气液，便于运输。另外，由于LNG的燃点及爆炸极限高于汽油，所以不易发生爆炸，安全性能好。3.管输天然气（PNG）管输天然气是通过管道直接将天然气输运到用户点的一种运输方式，主要针对气源地用户或与气源地通过陆地相连的国家之间天然气运送。管道长度对于PNG方式有一定要求。对于距离气源地较远的地区，只有当用气量较大时才会具有较好经济性。由于海底管道的建造和维护费用高，当天然气的海上运输距离较长时，将会倾向于采用LNG船运输。4.其他技术除了上述三种已经成熟的天然气存储技术，各国还在积极探寻其他更经济有效方式。其中包括天然气水合物（NGH，NaturalGasHydrate，简称GasHydrate）和吸附天然气（ANG，AdsorptionNaturalGas）等。4LNG基本性质天然气的主要组分是甲烷，其临界温度为－83℃，故在常温下，无法仅靠加压将其液化。通常的液化天然气（LiquefiedNaturalGas，简称LNG）多存储在温度为－162℃、压力为0.1MPa左右的低温储罐内，其密度为标准状态下甲烷的600多倍，体积能量密度为汽油的72%，十分有利于输送和储存。4液化天然气是经过净化处理（脱水、脱烃、脱酸性气体）后，采用节流膨胀及外加冷源冷却的工艺使得天然气液化的。预处理主要包括O，HS，，COH222的清除，以免低温下冻结、堵塞。天然气液化工厂的工艺流程不同，出厂LNG的温度和压力也有所不同，如新疆广汇液化工厂出厂LNG温度约为－162℃，压力为常压；中原绿能高科液化工厂出厂LNG温度约为－145℃，压力为0.35MPa。LNG组分新疆广汇和中原绿能LNG工厂生产LNG的组分如下：组分分子式体积含量mol%新疆广汇中原油田甲烷CH486.2395.857乙烷C2H612.772.936丙烷C3H80.34280.733异丁烷C4H100.201正丁烷C4H100.105异戊烷C5H120.037正戊烷C5H120.031已烷C6H140.009庚烷C7H160.003辛烷C8H180.003氮N20.65500.085LNG物性数据新疆广汇LNG的物性如下：分子量：17.3气化温度：－162.3℃（常压1.053bar）临界温度：－82.5℃液相密度：440kg/Nm3气相密度：0.75kg/Nm3（15.5℃）燃点：650℃热值：8700kcal/Nm3气化潜热：0.51MJ/Kg（121Kcal/Kg）运动粘度：12.072×10－6m2/s5燃烧势：45.18CP华白数：54.23MJ/m3爆炸极根上限15.77％下限4.91％LNG特点1.天然气液化后，体积缩小600多倍，可以在公路、铁路、船舶上实现经济运输。2.储存效率高、占地少、投资省。3.建设模式机动灵活，可由小到大，由点到面，逐步投入和发展。4.LNG可作为优质清洁的车用燃料，有效减少汽车尾气排放对大气的污染，应用前景广阔。5.LNG的气化过程，释放出大量的冷量，有很高的综合利用价值。6.LNG生产使用较液化石油气更为安全可靠。其燃点为650℃，比汽油高230℃，爆炸极限为5％－15％，气相密度为0.772kg/Nm3左右，比空气轻得多，稍有泄漏立即飘逸飞散，不致引起爆炸。7.当LNG气化与空气的混合物浓度达到爆炸极限范围内时，遇到明火、火星即可发生爆炸，一旦爆炸将会酿成较大事故。8.LNG火灾灭火后在未切断可燃气体的气源或易燃可燃液体液源的情况下，遇到火源或高温将发生复燃、复爆。故LNG一旦燃烧，只有在完全切断气源或有非常可行、可靠的安全措施的情况下，方可灭火，否则只能在安全保护下让其安全燃烧掉。否则，将引起复燃，复爆，造成更大的损失。9.LNG在液化过程中已经脱除了H2O、重烃类、H2S等杂质，是一种十分清洁的能源，其燃烧尾气不会对大气造成污染。另外，与其他能源形式相比，使用天然气的经济性也强。能源种类价格单位热值同等热值比较（元/10000kcal）工业用煤400元/吨5500kcal/kg0.73柴油4600元/吨10302kcal/kg4.47瓶装液化气70元/15kg11650kcal/kg4.01工业用电0.6元/千瓦时860kcal/千瓦时6.986民用电0.5元/千瓦时860kcal/千瓦时5.81天然气到户价2.8元/m38900kcal/m33.157第二章LNG瓶组站设备运行及操作2.1瓶组站工艺流程流程可见下图：液化天然气采用LNG钢瓶储存运输,从LNG储配站运至LNG瓶组气化站。在站区将LNG钢瓶通过金属软管与站区气、液相管道相连,利用钢瓶内的压力使LNG进入到空温式气化器,在气化器中液态天然气气化并加热,转化为气态的天然气,经过调压、计量、加臭后进入站后燃气主管道。2.1.1气化加热工艺采用空温式和水浴式相结合的串联流程，夏季使用自然能源，冬季用热水，利用水浴式加热器进行增热，可满足站内的生产需要。空温式气化器分为强制通风和自然通风两种，本设计采用自然通风空温式气化器。自然通风式气化器需要定期除霜、定期切换。在两组空温气化器的入口处均设有气动切断阀，正常工作时两组空温气化器通过气动切断阀在控制台处的定时器进行切换，切换周期为6小时/次。当出口温度低于0℃时，低温报警并连锁切换空温气化器。水浴式加热器根据热源不同，可分为热水加热式、燃烧加热式、电加热式等等。本设计采用热水加热式，利用热水炉生产的热水与低温NG换热。水浴加热器1台。冬季NG出口温度低于0℃时，低温报警并手动启动水浴加热器。2.1.2BOG处理工艺由于吸热或压力变化造成LNG的一部分蒸发为气体(BoilOffGas)，本工程中BOG气体为LNG钢瓶吸收外界热量产生的蒸发气体。本设计将BOG调压后汇入用气管网。由于BOG气体为高压低温状态，且流量不稳定。8因此需设置BOG加热器及调压输出系统并入用气管网，冬季可经过调压后去热水炉（供应水浴加热器）。2.1.3安全泄放工艺天然气为易燃易爆物质，在温度低于-120℃左右时，天然气密度重于空气，一旦泄漏将在地面聚集，不易挥发；而常温时，天然气密度远小于空气密度，易扩散。根据其特性，按照规范要求必须进行安全排放，设计采用集中排放的方式。安全泄放工艺系统由安全阀、EAG加热器、放散管组成。设置EAG加热器，对放空的低温NG进行集中加热后，经阻火器后通过放散管高点排放，EAG加热器采用50Nm3/h空温式加热器。常温放散NG直接经阻火器后排入放散塔。阻火器内装耐高温陶瓷环，安装在放空总管路上。在一些可能会形成密闭的管道上，设置手动放空加安全阀的双重措施。管道设计压力为1.0Mpa。2.1.4计量加臭工艺主气化器及BOG气体进入计量段，计量完成后经过加臭处理，输入用气管网。计量采用气体涡轮流量计，计量精度1.0级。量程比大于1:16，可满足最小流量和最大流量时的计量精度要求。流量计表头为液晶显示，数据可远程传输，不丢失计量数据。流量计配备体积修正仪，自动将工况流量转换成标准流量，并自动进行温度、压力和压缩系数的修正补偿。流量计设旁路，在流量计校验或检修时可不中断供气。加臭设备为撬装一体设备。根据流量计或流量计积算仪传来的流量信号按比例地加注臭剂，也可在按固定的剂量加注臭剂，臭剂为四氢塞吩。2.2LNG气化站主要设备LNG瓶组气化站内设备包括钢瓶组、瓶组汇管橇、气化调压计量加臭橇部分,每个橇上均配置压力现场显示仪表和管道安全阀,气化调压计量加臭橇还配有温度计、温度传感器以及压力变送器。所有现场仪表的接线都汇总到设备附带的防爆接线盒中。整个橇的信号均可集中控制,信号传输到总控制室,对橇的运行状况进行监控。92.2.1LNG低温液体钢瓶钢瓶采用内、外双层结构,不锈钢材料制作,内外层之间采用绝热材料,尽量降低蒸发损失,边缘采用防震橡胶,抗冲击。设计选用8个容积为410L的钢瓶,钢瓶自带增压系统。主要技术参数项目内容产品型号DPW650-480-2.5公称容积L480有效容积L430充装介质LNG公称工作压力MPa2.5计算压力MPa5.0设计温度℃－196绝热型式高真空多层缠绕绝热材质0Cr18Ni9/SUS304/304蒸发率％/d液氮（LN2）：≤1.9空重（准确值参见铭牌）≈kg400规格尺寸(长×宽×高)≈mm2050×760×1000液位计电容式表面处理抛光底座结构鞍座式具体使用参见钢瓶产品手册。2.2.2瓶组汇管橇瓶组汇管橇采用天然气低温专用阀门,共设8个钢瓶接口位置,管道的材质为不锈钢,液相管设绝热层,橇上设燃气浓度检测器1台，压力变送器2台。2.2.3气化调压计量加臭橇采用翅片管结构空温式气化器,材质选用耐低温的防锈铝（LF21)。设计选用国产气化能力为400m³/h的空温式气化器2台(1用1备)，设计压力1.0MPa,工作环境温度-40~50℃。配置水浴式加热器一台。气化器出口设置温度变送器两台。主调压器采用2+0系统,即两路调压,不设旁通管,并带超、低压切断功能。调压器进10口压力0.3~0.7MPa,出口压力2.6kPa,额定流量400m³/h。BOG路采用两