CN100451437C

CN100451437C - 一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的lng多功能站

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Publication number: CN100451437C
Application number: CNB2007100274618A
Authority: CN
Inventors: 罗东晓
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: CN101042208A

Abstract

本发明公开了一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其包括：储存区域、气化区域、汽车加气及瓶组罐装区域以及仓储转运区域。本发明的大型多功能LNG站，具备使用功能齐全、设备利用率高(绝大部分设备共用)、结构紧凑、节省土地、运行成本低、可靠性高等特点，能较好解决设备闲置率过高、经济负担重的矛盾，较好解决天然气管网在上游供气系统事故状态下的应急供气问题，同时，还能大力开展天然气汽车加气业务，并利用其大储量优势，为开拓LNG卫星站、瓶组供应客户等下游市场提供应急供气保障，能相应减少这些供气设施的储存装置投资，带动LNG产业链中的天然气储运业、天然气汽车产业，实现共同发展，具有十分重要的现实意义。

Description

一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站

技术领域

本发明涉及液化天然气(LNG)利用技术领域，特别是一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站。

背景技术

城市燃气管网面对千家万户，事关国计民生，首要的问题是保障供气安全、稳定，这就涉及到事故应急供气问题。而作为城市天然气供应系统，基于上游供气环节存在诸多不确定因素及风险，一般都设置有事故应急气源装置，以应对上游供应网络出现故障(事故)时便于及时替换，担负应急供气任务。

天然气管网事故应急备有气源常用的种类主要有以下三种：一是地下储气库方式；二是液化天然气气化方式；另一种是高压管道、球罐储气方式。

在有条件的地区，LNG气化站是常见的一种事故应急备用气源。但是，但不可否认的是，单纯的应急事故备用气源装置，不仅投资、占地面积巨大，设备长期闲置，造成大量资金积压、人员、设备利用率的低，影响到企业经济效益，而且由于运行机会少，导致装置、设备隐患平时难以暴露，一旦出现紧急情况，直接影响应急事故备用气源装置发挥其应有作用。此外，运行人员长期处于闲置、松懈状态，不利于实战时快速进入状态。

鉴于上述情况，如何较好的兼顾这些矛盾，寻求科学、经济、合理的事故应急供气技术方案，是目前未能解决的课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其分区管理，设备共享，布局紧凑，节省投资，功能强大。

·本发明的目的是这样实现的：一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于包括：-储存区域，储存一定容量的LNG；-气化区域，用于汽化LNG，进行调峰和事故应急供气以及对CNG汽车加气进行供气；汽车加气及瓶组罐装区域，用于对LNG、CNG汽车加气和瓶组进行灌装，以及为本站以外LNG卫星站、LNG/CNG加气站或LNG瓶组站提供气源供应；-仓储转运区域，作为LNG中转基地，以运输工具实现周边无管道地区的天然气化。

本发明提出的集“调峰、事故备用、应急气源、汽车加气及储运”于一体的大型多功能LNG站，是构建城市天然气安全供应保障体系的重要而关键的内容。具备使用功能齐全、设备利用率高(绝大部分设备共用)、结构紧凑、节省土地、运行成本低、可靠性高等特点，能较好解决设备闲置率过高、经济负担重的矛盾，较好解决天然气管网在上游供气系统事故状态下的应急供气问题。同时，还能够大力开展天然气汽车加气业务，推进城市清洁汽车行动计划的实施，改善城市大气环境，在产生巨大社会效益的同时，取得一定经济收益。此外，利用其大储量优势，可为企业开拓LNG卫星站、瓶组供应客户等下游市场提供应急供气保障，并相应减少这些供气设施的储存装置投资，带动LNG产业链中的天然气储运业、天然气汽车产业，实现共同发展，具有十分重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明LNG多功能站流程框图；

图2是本发明5.0万m³容量的LNG低温储罐平面布置图；

图3是本发明LNG多功能站总体布置简图。

具体实施方式

事故应急备用装置是应用在非常时期，设备利用率不可能高，极大的可能是设备长时期闲置，是一种安全措施的投入，这就存在如何避免投资“浪费”、兼顾投入与“产出”的矛盾的问题。

另外，分别建设单一功能的LNG汽车加气站、CNG汽车加气站、LNG瓶组灌装站、调峰与事故备用站，每个站内都不可避免的必须设置LNG低温储罐、LNG高压液相泵、高压气化器等设备，而这些低温设备不少必须采用进口产品，投资较大。而且因投资和占地面积的原因，每个站的LNG储罐容量不可能太大，这又存在一个气源保障供应问题。

LNG多功能站的明显优势就是能够较好地兼顾或解决这一系列矛盾。绝大部分设备共用，既节省投资，又节省土地。

以下以广州市LNG多功能站为例子对本发明做进一步的描述，但本发明并不限于此特定例子。

广州市LNG多功能站将新建的大型LNG储罐、气化器，与原有设施(LNG气化站、铁路专用线、LPG储运系统、人工煤气生产系统)有机整合，在构筑安全可靠的天然气供应保障体系的同时，带动LNG产业链中的天然气储运业、现货贸易、天然气汽车产业、LNG卫星站，实现共同发展。投资方面扣除土地费用外，多功能站与常规事故备用站相差无几。

本发明LNG多功能站的运作流程如图1所示。站内生产区域分四大功能区，如图3所示，包括：

1).储存区域3，确保一定的LNG储存容量。储存能力：确定LNG站总存储能力为5.0万m³LNG(液相)，即3000万m³气相天然气。

LNG储罐按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属/预应力混凝土储罐三大类别类。而地上LNG储罐又分为金属子母储罐和金属单罐2种。金属/预应力混凝土常压储罐分全容式LNG低温储槽和双容LNG低温储槽2种。

全容罐：采用预应力钢筋混凝土外壳、自承式9％镍钢内胆，内胆与外壳夹层间隔1-2m，夹层无法抽真空，填充隔热材料，绝热方式为珠光砂堆积绝热，夹层充氮气保护。是一种地面储槽。内罐用于常压贮存液体，外罐为常压容器，这种储罐适合大型LNG液化工厂、大型LNG气化站和大规模的进口LNG接收站。优点是安全性高、技术成熟、运行可靠。但投资较大、施工周期长达24--36个月。

双容罐：也是由内胆与外罐组成，但结构与全容罐有区别，内胆与外壳夹层间隔通常为4-6m，投资接近全容罐，特点与全容罐相似。

在本实施例中选用的储罐类型为全容式金属/预应力混凝土常压储罐。

预测广州市天然气管网中期规模(2012年)为300万m³/日(等同于10亿m³/年规模)，远期(2016年)规模为600万m³/日(等同于20亿m³/年规模)，考虑到上游将有深圳、珠海两个不同方向的LNG供应气源，管网本身已经具备一定的供气可靠性，从兼顾投资和应急供气量两方面综合考虑，按照有关设计标准，将LNG多功能站储存规模确定为5天的储存周期。从安全性、经济性、先进性和成熟性等方面综合考虑，如图2所示，本实施例储罐选用1个5.0万m³预应力钢筋混凝土外壳、自承式9％镍钢内胆的全容式低温储槽，罐体1直径为54.8m，外罐高度35m，依据《石油天然气工程设计防火规范》(10.3.7)，储罐1与道路、工艺设施2消防间距应大于15m。

2).气化区域4，用于汽化LNG，主要起调峰和事故应急供气作用。气化能力：考虑输配系统高峰用气量等因素，确定为600m³/d(气相)LNG。

管网用气高峰时，站内储存的LNG通过中压液相泵加压至1.6MPa压力，气化后调压为0.2-1.6MPa向管网供气，弥补上游供气量不足，减轻各调压站调峰压力；

上游供气系统出现紧急情况时，通过气化设施大量气化站内储存的LNG向管网供气，起事故应急作用，提高管网供气可靠性。气化后的LNG压力为0.2-1.6MPa。

在特别紧急状态下，启动气源厂人工煤气生产装置、空混气(LPG+AIR)生产装置，以符合管网燃气具燃烧特性要求的“人工煤气+天然气+LPG+AIR”混合气供应天然气管网，借助安全供气保障体系，确保用户用气不受影响。

应急状态下的供气流程：除通过其他调压站向中压管网供气的常规流程外，还通过城市外围高压管线，将LNG多功能站生产的燃气，分别送至其余各调压站，以不同方位的对中压燃气管网供气，以提高供气安全可靠性和整个燃气管网的均衡性。

对于大型的LNG气化站和接收站来说，目前较为成熟的LNG气化器有2类，即开架式气化器(ORV型气化器)和浸没式气化器(SMV型气化器)两种。

开架式气化器(ORV型气化器)：ORV型气化器用海水作为LNG气化的热源，海水喷淋在蒸发器外表面，LNG在管内吸收海水的热量。该类气化器具有设计简单、操作和维护方便、节能、运行费用低的特点，但占地面极大，且需要临近大海，低温海水排放也是一个不得不考虑的问题。它一般适合于基本负荷型的LNG终端站，是当今LNG大型气化站、接收站最常用的一种气化器。其基本前提是气化站需毗邻大海，同时须解决海水冷污染问题。

浸没燃烧式气化器(SMV型气化器)：SMV型气化器是利用燃气燃烧时产生的热量直接加热水作为换热热源，LNG气化器放置在水中被加热。燃烧器浸没在水中，燃烧时产生的热烟气直接加热水槽中的水。与开架式气化器相比，这种形式的气化器具有热量输送量大、启动灵活迅速、占地面积适中、热交换率高(95％以上)等特点，缺点是需要消耗1.5％左右的天然气，运行费用较高。气化器容量通常在100GJ/h以上，适应于调峰型装置和事故备用站紧急使用的情况。

由于本实施例中并不具备毗邻大海的条件，因此选用浸没燃烧式气化器。

考虑到高中压管网一定的储气能力，以及广州市月、日、时不均匀系数，与300万m³/日(等同于10亿m³/年规模)和600万m³/日(等同于20亿m³/年规模)供气能力匹配的气化器最大气化能力应分别为18.0万m³/h和36.0万m³/h。

通过BOG泵压送至燃料系统或高压管网的方法，即在液化或气化期间送至燃料气系统，在备用期间通过计量加臭送至高压管网。

本实施例中气化器最大气化能力确定为20.0万m³/h(中期)和40.0万m³/h(远期)，共包括4台10万m³/h规格的浸没燃烧式气化器。浸没燃烧式气化器的出口压力设置为16.0MPa，气化器出口天然气气相温度为5--10℃，排烟温度为40℃左右。与气化器相联的液相泵，可以是利用LNG汽车加气和汽车(火车)槽车装卸所使用的同一液相泵，以节省设备投资。

为与L-CNG汽车加气站衔接，另外选用两台1500m³/h规格(一开一备)的空浴式高压气化器，气化压力为30.0MPa，实施对CNG汽车加气。

3).汽车加气及瓶组罐装区域5，包括有LNG售气机和CNG售气机，可同时具备LNG加气站、L-CNG加气站、瓶组灌装供应等功能，实现对LNG汽车和CNG汽车加气，发展广州市的天然气汽车产业。对LNG汽车进行加气时，储罐内LNG通过液相泵加压至1.6MPa压力；对压缩天然气(CNG)汽车加气时，储罐内LNG通过高压液相泵加压至30.0MPa压力，进入高压气化器换热气化，通过售气机对压缩天然气(CNG)汽车加气。

同时，还可以为本站以外LNG卫星站、LNG加气站、LNG瓶组站的事故应急供应提供气源保障。正常情况下，LNG卫星站、天然气汽车加气站、瓶组站供应客户依靠各自的原料来源渠道运作，一旦原料来源受阻，多功能站则可以利用其庞大储存量，帮助各装置渡过难关，起应急作用。

4).仓储转运区域6，作为LNG中转基地，用于LNG现货低价买进，高价卖出，通过现货贸易赚取利润。可以发展瓶组供应业务；通过海上浮仓、小船接驳运输、汽车槽车、火车集装箱等实现LNG向周边地区气化站、加气站辐射，带动上述无管道地区实现天然气化。本功能利用调峰步骤的LNG 1.6MPa的气相压力，对火车(汽车)槽车进行装、卸车操作。

以上各区域既相对独立，又紧密联系，服从统一调度指挥。此外，还可根据需要设置有生产辅助区7、控制中心等。相对来讲，天然气汽车加气区5独立性较强，设置有独立的大门供天然气汽车进出，同时，也避免对其他区域构成干扰。LNG仓储、转运区域6与加气区域类似，一般情况下，闲时卸车与装车分开，忙时，装卸可以交叉进行，以提高效率。在本发明多功能站的侧面为铁路运输区域9。

本发明各功能区域实现分区管理，设备共享，布局紧凑，节省投资，是一种新颖的、功能强大的LNG站，其能较好解决天然气管网在上游供气系统事故状态下的事故应急供气问题，建立起广州市气源供应保障体系；当上游供气系统出现故障(事故)时，多功能站能够及时投运，替代上游供气设施，并能完全担负广州市稳定可靠供气的重任至少5天，确保用户不受影响；大力开展天然气汽车加气业务，加气站加气规模超过150台(公交车)/日，推进广州市天然气汽车产业发展，产生环保与社会效益；通过仓储与销售取得一定利润；利用其大储量优势，为广州市LNG卫星站、天然气汽车加气站、瓶组供应客户等装置，提供在应急情况下的气源保障，对这些装置起应急作用；相应降低LNG卫星站、天然气汽车加气站的储存容量，以节省建设投资；克服单一事故备用站的弊端：由于运行机会少，导致装置、设备隐患平时难以暴露，一旦出现紧急情况，直接影响应急事故备用气源装置发挥其应有作用这一弊端；较好解决其运行人员长期处于闲置、松懈状态，不利于实战时快速进入状态的问题，利用日常的加气、装卸、调峰业务等操作，具有练兵、锻炼队伍的功用。

Claims

1.一种集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于包括：

■储存区域，通过储罐储存一定容量的LNG；

■气化区域，通过气化器汽化储存的LNG，进行调峰和事故应急供气，以及对CNG汽车加气进行供气；

■汽车加气及瓶组罐装区域，用于对LNG、CNG汽车加气和瓶组进行灌装，以及为本站以外LNG卫星站、LNG/CNG加气站或LNG瓶组站提供气源供应；

■仓储转运区域，作为LNG中转基地，以运输工具实现周边无管道地区的天然气化。

2.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：所述储存区域、气化区域、汽车加气及瓶组罐装区域以及仓储转运区域共用LNG低温储罐。

3.根据权利要求2所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：所述的低温储罐为全容式LNG低温储槽或双容LNG低温储槽。

4.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：所述气化区域采用开架式气化器或浸没燃烧式气化器。

5.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：所述的气化器与储罐之间设置有液相泵，其中在所述气化区域进行调峰或事故应急供气使用的LNG液相泵，与所述汽车加气及瓶组罐装区域对LNG汽车加气使用的LNG液相泵、以及仓储转运区域对汽车槽车/火车槽车装卸使用液相泵共用。

6.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：在所述气化区域进行调峰或事故应急供气时，站内储存的LNG通过液相泵加压至1.6MPa压力，气化后调压为0.2-1.6MPa向管网供气。

7.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：在所述汽车加气及瓶组罐装区域，储罐内LNG通过液相泵加压至1.6MPa压力，再通过LNG售气机对LNG汽车进行加气；或者储罐内LNG通过高压液相泵加压后进入高压气化器换热气化，再通过CNG售气机对CNG汽车加气。

8.根据权利要求7所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：所述高压气化器为空浴式高压气化器，气化压力为30.0MPa。

9.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：在仓储转运区域，以1.6MPa的气相压力对火车槽车或汽车槽车进行装、卸车操作。

10.根据权利要求1所述的集调峰、仓储、汽车加气、事故应急供气于一体的LNG多功能站，其特征在于：还包括有生产辅助区、控制中心。