LNG液化天然气建设技术方案.doc

LNG液化天然气建设技术方案 目录 第一章 概 况.1 第一节 设计方案.2 第二节 气源规划.2 第二章 项目实施方案.8 第一节 LNG的物性参数.8 第二节 工艺设计.9 第三节 总平面布置12 第四节 气化站公用工程设计.14 第五节 输配管网设计16 第六节 燃气用具的改造.20 第三章 投资估算、实施安排21 第一节 投资估算21  第一章     概   况 丽江市地处滇西北，集地质多样化、生物多样性、景观多样性为一体的世界一流地质，地貌自然遗迹区“三江并流”景区的重要组成部分。是我国仅有的两座世界文化遗产城市之一“丽江古城”的所在地。丽江古城是被国际旅游组织认为是“中国最令人向往的十个小城市”和“地球上最值得走的一百个城市”之一。丽江市因“丽江古城”而声名显赫，她体现了古老东方文化、充满神秘色彩，是川、滇、藏大香格里拉旅游区的有机组成部分。她同时是长江上游国家水能开发的战略性基地之一，是我国生态环境保护的重要屏障。丽江2002年12月撤地设市，下辖一区四县，一区为古城区，四县为玉龙县、宁蒗县、永胜县、华坪县。总人口约110.79万人。     玉龙县城与丽江大研中心城区在空间上不可分割，是市域中心城市丽江古城区的有机组成部分，以承担玉龙县行政办公与居住功能为主，分担部分旅游服务功能。城镇建设的基本目标是：用三年时间，把玉龙县城建成全省最美、最适宜人居住和休闲度假的风景园林城镇。为提高城市品位、优化居住环境，在玉龙县城区建设管道燃气已势在必行。                     第一节设计方案     根据玉龙县城镇体系规划、城市规划、城市总体规划，城区居民用燃气将逐步实施管道化供应，经过实地考察国内管道燃气建设的经验，结合玉龙县城区实际，采用的方案为：     （一）近期（2004年到2010年）在玉龙县城建造一座供气能力为1万户的液化天然气气化站，敷设相应的中压管网。     （二）远期（2011年到2020年）将原气化站扩建为供气能力3万户的液化天然气气化站，中压管网并网联片。                    第二节 气源规划     一、气源     城市燃气气源主要有天然气、煤制气、油制气、液化石油气等。     1天然气是城市燃气最理想的气源，具有燃烧热值高、清洁无灰渣、气质无毒、不污染环境等优点。从经济性分析，利用天然气作燃料只有水电平均投资的25%，石油投资的8.7%，煤碳投资的41%，城市煤制气投资的62%。天然气利用又分为长输天然气、压缩天然气、液化天然气。     长输天然气即为西气东输的天然气，西气东输管道工程作为西部开发的标志性项目，2002年7月4日已正式开工兴建。西气东输工程西起新疆塔里木天然气田轮南，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江、上海10个省、市区，设计年输气量为120亿立方米，全段4000公里，是我国目前距离最长、投资最高、输气量最大、施工条件最复杂劳动的输气管道。     压缩天然气工程一般采用高压瓶组槽车通过公路运输，槽车几何容积为18m3，在20MPa压力下运气量为4500 m3/辆。压缩天然气运输一般适用于100Km左右的两个城市之间的运输，目前就云南省附近地区尚未有CNG母站建设。     液化天然气是天然气经过净化后，通过压缩升温，在混合致冷剂N2、C1、C3、 C4的作用下，冷却移走热量，再节流膨胀而得到-162的以液态形式存在的LNG。     我国液化天然气的气源     （1） 规模10×104Nm3/d的上海浦东LNG调峰站已于2000年4 月建成投产。     （2） 规模15×104Nm3/d的河南中原油田绿能高科天然气液化气厂于2001年11月份建成投产，目前正在进行二期准备工作，规模将达到30×104Nm3/d。     （3） 规模150×104Nm3/d的新疆广汇集团建设的哈油田LNG液 化厂于2003年10月建成投产。     （4） 每年300万吨的广东LNG站线项目已于2002年10月在澳 大利亚签署了为期25年，每年供应325万吨LNG的合同，预计2006年4月份建成投产。     （5） 每年200万吨规模的福建LNG站线项目于2002年9月在 印尼签署了为期25年，每年供应260万吨LNG的合同。预计2007年4月份建成投产。     液化天然气的优点     （1）液化天然气经气化后气相密度为0.754Kg/Nm3左右，比空气（1.293 Kg/Nm3）轻的多,稍有泄漏立即飞散,不会引起爆炸,相比较而言液化石油气相密度(2.424Kg/Nm3)比空气大，泄漏后在低洼处积聚，不易扩散，很容易引起爆炸。     （2）天然气的爆炸极限为5%15%，爆炸下限较高，一点点泄漏不至于引起爆炸，液化石油气的爆炸极限为1%10%，更容易引起爆炸。     （3）LNG在液化过程中已经脱除了H2O，重烃类，H2S等杂质，是最为清洁的能源之一，其燃烧尾声不会对大气造成污染。     （4）LNG建设模式机动灵活，可以采用瓶组形式气化，也可以采用贮罐形式气化，还可以在贮罐式气化站内灌装低温钢瓶再运到附近其它的小型瓶组站气化利用。     由于LNG的这些优点，国内已建成多个LNG小区气化站，如山东淄博、青岛、江苏苏州、广东龙川、江苏姜堰、浙江余姚等地，目前正在建设的也有十多处。     2、煤制气     煤制气有许多种，主要有炼焦制气、直立炉制气、鲁奇炉加压气化，水煤气型两段炉制气，水煤气甲烷化等工艺。从目前各煤制气公司运营状况看，普遍存在投资大，生产工艺复杂，管理环节多，生产成本高，亏损严重的问题，同时考虑目前煤源以外供为主，在落实煤源及运输等方面都存在一定的困难，另外，煤制气的输配压力较低，输配成本相对较高，也是制约它发展的一个重要因素。     3、重油制气    重油制气大致可分为热裂解法、催化裂解法，部分氧化法及加氢裂解法等，目前国内使用的制气方法以前两种为主，其中热裂解法产生的煤气热值较高，一般采用与低热值煤气混合供应的方式，但气化效率较低，催化裂解制气则存在随着产气量增大，副产品焦油难于处理的问题，从最近情况看，我国油品价格放开后，重油供应渠道增多，但因重油中硫含量较高，对环境有一定污染。     4、液化石油气     液化石油气是开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。在我国城市燃气供应中，液化石油气占第一，达60%之多。液化石油气与煤制气、油制气比较有如下优点：     （1）投资少，见效快，与同规模煤制气和油制相比，仅为4050%；     （2）设备少，流程短，劳动定员少，管理比较简单；     （3）开停灵活，容易解决调峰问题；     （4）无污染，液化石油气储存与气化过程不产生废气、废水、废渣；     （5）占地面积小；     （6）建设速度快，周期短。（11.5年，而煤制气厂一般为35年）；     （7）不受用户规模的限制，并且对用户发展具有一定的适应性。 液化石油气在国内已成为城乡的主要气源之一，许多中小城市自八十年代末开始纷纷建设管道液化石油气供应工程，其供气有两种方式：一种为纯液化气供气，另一种为液化气、空气混合供气。     纯液化石油气是以液化石油气为原料，经气化器气化减压后进入城市输配管网。我国南方沿海城市普遍采用该方式。此方式规模可从几百户到23万户小区都能适用，但在向用户输送的过程中，容易在管道节流处或降温时冷凝结露影响输送。     液化气气化后与空气按预定的比例混合后，送入城市管网为液化气空气混气供应方式。该供气方式保证送出气化站后的混合气在输送压力和温度下不会发生冷凝，可全天候供应，且其与天然气的互换性较好。     根据调查，液化石油气的供应前景良好，国内有各炼油厂、石化厂、油田气等生产的液化石油气约600万吨/年；国外进口液化石油气约340万吨/年，由此可见液化石油气可由国内、国外两个市场供给、其气源是非常充足的。     二、 气源选择     目前，国内燃气行业受制气成本及环保等因素限制，许多原采用煤制气为气源的城市都在进行气源转换，逐步向成本较低、环保效益好的液化石油气或天然气过源，本方案认为从能源使用多样化、原料来源情况、工程投资成本、用户燃料费用、环境保护及与天然气的互换性等方面考虑，推荐液化天然气作为城市气源。                   第二章 项目实施方案      第一节 LNG的物性参数     中原油田的液化天然气的基本性质     一、组成         组 分 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷   体积比例% 95.857 2.936 0.733 0.201 0.105 0.037 0.031        组 分 已烷 庚烷 辛烷 氮  体积比例% 0.009 0.003 0.003 0.085     二、主要物理参数     （1）分子量： 16.85     （2）气化温度： -162.3（常压1.053bar）     （3）临界温度： -66.52     （4）液相密度： 460kg/m3（15.5）          气相密度： 0.754kg/Nm3     （5）液态/气态膨胀系数： 610m3/ m3（15.5）     （6）热值： 38.53MJ/Nm3（9200kcl/ Nm3）     （7）气化潜热： 0.51MJ/kg（120kcl/kg）     （8）运动粘度： 12.072×10-6m2/s     （9）燃烧势： 45.18CP     （10）华白数： 54.23MJ/m3     （11）爆炸极限上限 15.77% ，下限 4.91%     三、该天然气符合SY7514-88中的质量指标，即：     高热值 A组      H2S 微量 类      CO2 2.07 、类      H2O 无游离水      按其华白数48.88MJ/m3，燃烧势45.18，符合城市燃气分类（GB/T13611-92）中12T类。（华白数范围48.157.8MJ/m3，燃烧势CP范围3688）。     第二节 工艺设计     一、工艺流程简述     液化天然气通过液化不顾一切气槽车经过公路或铁路运至气化站内，在装卸台处利用槽车自带的增压器使槽车增压，利用压差将LNG送入低温储罐储存。储罐内的LNG通过增压器再自流进入空温式气化器，在气化器中液态天然气与空气交换热量，液态天然气吸热后气化成气态天然气，其经高压加臭进入城市输配管网，再送入各用户。储罐自然蒸发的气体（BOG）台通过BOG加热器加热、调压、加臭后进入管网使用。冬天温度较低，采用水浴式气化器作为室温式气化器的补充，以保证温度较低时的气化量。     二、工程流程方框 气 气 气 液态 液 气 气 液 液 气 液 气 气 气 气     三、气量计算及工艺各选型     1.气量计算     结合玉龙县城区的实际情况，近期在玉龙县城建一座供气规模为1万户的液化天然气站，远期供气规模为3万户的液化天然气站。本气量计量依据供气规模为3万户，管道气化率为80%，则气化户数为2.4万，每户按3.5人计，折合8.4万人，居民耗热定额为2510MJ/人 .a（60×104kcal/人 .a），居民、公建、工业用户的管道用气比例为：1：0.4：0.5，不可预见用气量按总用气量的3%计，计算得：     居民日平均用气量：84000×2510/(38.53×365)=14992Nm3/d     公建工业日平均用气量：14992×0.4=5996 Nm3/d     工业日平均用气量：14992×0.5=7496Nm3/d     未预见日平均用气量：（14992+5996+7496）×3/97=880     日平均用气总量：14992+5996+7496+880=29364 Nm3/d     居民、公建的月、日、小时高峰系数分别为1.2、1.15 、3.2，工业用户按二班制计算，则高峰小时用气量为：      （14992+5996+880）×1.2×1.15×3.2/24+7496×1.5/24=4492 Nm3/h     2.工艺设备选型     本LNG气化站是龙游的过渡气源，供气规模按照2010年的气量设计，即日平均用气量为29364Nm3，小时高峰用气量为4492Nm3，工程的主要设备配置如下：     （1）低温储罐     贮罐总容量应根据计算月平均日23d的用气量计算确定，设计选用50m3LNG低温储罐二台，贮存时间为2天，贮罐的设计压力为1.0MPa，最高工作压力为0.6MPa。     （2）选用二台增压能力为200m3/h的增压器二台。     （3）选用BOG室温式加热器一台，加热能力为200m3/h。     （4）选用室温式气化器五台，每台气化能力为1000Nm3/h。     （5）选用水浴式气化器二台，每台气化能力为1000Nm3/h。     （6）选用加臭装置一套。     第三节 总平面布置     一、布置原则     1.满足当地城市规划部门对站区平面布置的要求；     2.满足生产安全的要求，总平面布置严格执行国家有关规范；     3.充分利用原有设施，节约工程建设用地；     4.满足消防和交通运输的要求；     5.充分考虑环保及工业卫生的要求，减少环境污染。     二、区域分布     LNG气化站按功能分区，可分为生产区和辅助生产区两大部分。生产区由液化天然气贮罐区、灌装区、气化区组成；辅助生产区由消防水池、消防泵房、变配电间、发电机房等建筑物构成。     我国目前尚无LNG的设计规范，不过LNG与LPG同属于城市燃气的范畴，且LNG的性质较LPG更安全，方案参照城镇燃气设计规范GB50028-93（98版）和2002年局部修订条文建筑设计防火规范GBJ16-87（2001年版）的有关要求进行设计。单罐容积不大于50m3,总容积不大于200 m3贮罐（罐壁）的防火安全间距为： 总容积(m3)项 目 单罐容积(m3) 51200 £50 居住区、学校、体育馆等人员集中地区 70 工业区 60 明火、散发火花地点 50 站外零星民用建筑 45 站区生活、办公用房 45 气化间、罐装间、槽车卸液台 20 围 墙 15 消防泵房、消防水池（外墙） 40 变配电房、机修间 20 站内道路 主要 15 次要 10     三、竖向设计     站区回车均地竖向控制标高按高于地50年一遇的洪水位设计，相对坡度为3，各平体地坪标高按功能要求设计。     五、交通运输     站内交通运输的布置按如下原则进行：     1.满足生产运输需要，可通过大型槽车；     2.满足大型消防车通行；     3.道路转弯半径须同时满足大型槽车和消防车转弯半径；     4. 方便工作人员进出；     5. 气化站须和外部道路合理衔接，且符合城市道路规划要求。     六、绿化     根据站内总平面布置，结合当地的自然气候条件，对站区不同的区域采用不同的绿化方式。罐区周围的绿化宜栽种吸附油气的树种，辅助区周围的绿化以减噪、净化、防尘、美化为主；站区绿化可以选择吸尘能力强、减噪效果好的乔、灌木或草皮，以便创造一个优美清洁的生产环境。     第四节 气化站公用工程设计     一、土建工程     建筑物外观定位于简洁明快，和周围景观相互协调，色彩可参照附近建筑物以求和谐。     生产区属于有爆炸危险的建筑物，为满足防爆要求采用半敞开式开增大开窗面积，以利通风和泄爆，地面采用不发火混凝土地坪。     生产区建构筑物采用框架结构，辅助用房采用钢筋混凝土和不专混相结合结构，一般情况下采用钢筋混凝土条基，柱下采用钢筋混凝土独立基础。     二、电气工程     1.生产区用电主要为照明、仪表用电。配电箱可设置于值班室内，电源可用电缆引至配电箱再接至各用电点，电压为380V/220V。     2.依照GB50028-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范，生产区防爆区域划分为1区。在站区的所有电气设备均采用隔爆型。导线敷设方式为电力导线穿防护管、埋地，由门卫室配电箱引至生产区各用电点。     3.防雷设计按“二类”设计，在生产区高点设置避雷针，经引下线后与接地极可靠相连。防雷防静电可共用一组接地装置，接地电阻10欧姆。     三、仪表工程     为及时监察天然气的泄漏情况，生产区适当部位放置固定式浓度探头，以便及时发现险情。为确保安全生产和正常操作，气化站设置必要的自控仪表设备，对压力、液位、温度等参数及生产运行状态进行自动检测和监控，气化器根据用气负荷调节气化量和运行台数,相应地热水炉根据水温自动调节燃气供气量及运行台数。整个气化站自动运行，提高自动化水平及安全操作，减轻劳动强度。同时对罐内液位进行监控，确保安全运行。     四、消防、汽排工程     1.消防灭火系统     消防给水系统由消防泵房、消防水池、消防给水管网及消火栓、消防水炮等组成。（消防给水管道平面布置见附图）     本工程设置LNG50m3低温储罐二台，需喷淋水强度为85 m3/l和水枪水量72 m3/h，总水量为157 m3/h，水压要求为0.76MPa。根据规范要求，火灾延续时间取3小时，消防水储量为500m3，由于储罐为15米高，立式管应采用水炮。 根据本中心所需消防水量压的要求，消防泵房内设置二台消防水泵，立式固定消防专用水泵XBD7.5/50-150D/3。     第五节 输配管网设计     输气系统由中压干管、中压支管及庭院管、箱式调压器(调压柜)、低压庭院管、户内管及煤气表、燃气具组成，管网系统统一按使用天然气考虑。     液化天然气设计复核始端工作压力为0.3MPa（表压），管网末端工作压力控制在0.12MPa（表压）。经天然气箱式调压器后，二级输送压力控制在2.2kPa左右，然后分送至各用气户。今后采用长输管道天然气供应时，管网系统中压管网起始端工作压力为0.3MPa，末端工作压力控制为0.12MPa（表压），调压箱后压力控制在2.2kPa左右。     对于高层公寓、别墅或公建用户，其附近的中压管网压力超过0.2MPa时可采用“中压A级-中压B级”调压器调压至0.2MPa后直接进户，经户内调压器调压后供给。     一、中压一级管网系统其供气方式有两种:     1.用户调压器中压供气     这种供气方式主要适用高层建筑、别墅群及公共建筑用气。     2.区域（楼栋）调压器低压供气     这种供应方式一般适用于多层建筑。     二、管网设计原则     1.城市燃气中压管网沿主要干道作环状布置,庭院管呈枝状布置。     2.燃气管道采用地下敷设,不同地段的管道采用不同的覆土深度:     车行道: 0.91.2m     非车行道: 0.60.8m     庭院内: 0.30.6m     水田下: 0.81.0 m     3.燃气管道尽量埋设在人行道或绿化带下。     在环状管网节点处、支干管始端、管道预留处设置阀门及井。     4.地下燃气管道与建、构筑物或相邻管道的水平净距及垂直净距:     （1）水平净距中压A级（0.4MPa） 低压（<0.01MPa）     建筑物基础: 1.5m 0.7m     给水管: 0.5m 0.5m     排水管: 1.2m 1.0m     电力电缆: 0.5m 0.5m     通讯电缆:直埋 0.5m 0.5m     导管 1.0m 1.0m     电杆(塔)基础:35kv 1.0m 1.0m     35kv 5.0m 5.0m     铁路堤坡脚 5.0m 5.0m     通讯照明电杆: 1.0m 1.0m     街树: 1.2m 1.2m     （2）垂直净距     给水、排水管: 0.15m     电缆: 直埋 0.5m     导管 0.15m     铁路轨底 1.2m     三、管道材料     公称直径DN<250mm的中压主干管和庭院管道采用SDR11系列的聚乙烯（PE）管，DN250mm以上的采用钢管。户内低压管道采用镀锌钢管丝扣连接。      第六节 燃气用具的改造     由于燃气具有互换型，液化天然气之前，必须对原来使用瓶装液化石油气的燃具进行改造，以适应使用天然气。燃烧器的改造主要包括喷嘴、风门和火孔面积的调整。     喷嘴：为保证改造前后，燃烧器的热负荷不变，须对喷嘴的流量进行调整。原有液化石油气器具改为天然气，须将喷嘴调大。     一次空气系数：一次空气系数与燃气的华白数成反比，帮需对一次空气系数进行调整，实际改造中，调节风门大小即可。     火孔面积：液化石油气和天然气的额定火孔热度相仿，在保证一定热负荷的条件下，不需对火孔面积作调整改造。                 第三章 投资估算、实施安排     第一节 投资估算     一、编制依据     1. 国家计委1994年全国统一安装工程预算定额     2.省内有关工程定额及单位估算表     二、投资汇总    序 号 项 目 金 额（万元）      1 LNG气化站 工艺工程 510     总图土建工程 100     电气仪表工程 30     消防给排水工程 10     小计 650     2 输配管网 1850     3 庭院及户内工程 2500     4 其它费用 500     合计 5500     注：本表不含气化站土地征用费