劉俊（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司，江蘇連云港222000）

LNG管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉俊（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司，江蘇連云港222000）

通過介紹LNG加氣站的管道結(jié)構(gòu)及工藝流程，對(duì)LNG管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循原則和注意的問題進(jìn)行探討。對(duì)儲(chǔ)罐選型和低溫高壓管道的選型進(jìn)行介紹，從LNG氣化、LNG冷卻措施、防泄漏措施四個(gè)方面介紹LNG管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，從管道設(shè)計(jì)和泄露收集措施進(jìn)行分析總結(jié)，并展望管道設(shè)計(jì)的新技術(shù)趨勢(shì)。

LNG；管道設(shè)計(jì)；安全措施

引言

天然氣與其他化石燃料相比具有含硫、氮極少，熱值高，作為一種新型清潔能源被廣泛的用在工業(yè)、民用之中。天然氣作為汽車燃料具有操作方便、技術(shù)容易掌握、續(xù)航能力強(qiáng)、運(yùn)輸方便等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還有價(jià)格和環(huán)境保護(hù)的優(yōu)勢(shì)。因此天然氣正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是從保護(hù)環(huán)境還是從改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。由于LNG罐區(qū)屬于超低溫的可燃流體區(qū)域，因此對(duì)罐區(qū)設(shè)備的功能、安全、經(jīng)濟(jì)型等方面要求甚嚴(yán)，作為運(yùn)輸液化天然氣的管道顯得尤為重要，在此重點(diǎn)介紹LNG管道的設(shè)計(jì)和執(zhí)行規(guī)范。

一、管道結(jié)構(gòu)及工藝流程

LNG管道的建設(shè)除遵守一般管道建設(shè)的要求和規(guī)范外，還具有自身獨(dú)特的設(shè)備和建設(shè)流程。LNG由于超低溫，一般并不用管道進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸，本文的LNG管道系統(tǒng)是指氣化站、加氣站、接收站等區(qū)域的管道系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)目前以氣化站的建設(shè)為主，因此主要介紹以氣化站內(nèi)LNG管道系統(tǒng)的建設(shè)。

1.管道結(jié)構(gòu)

氣化站內(nèi)LNG管道系統(tǒng)主要設(shè)備有主要以吊臂為主的裝卸設(shè)備、LNG泵、LNG氣化設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備、熱值調(diào)節(jié)設(shè)備、煮沸氣體處理設(shè)備、除臭設(shè)備、管道［1］等。

2.工藝流程

裝卸臂將LNG船上液化天然氣移至LNG儲(chǔ)罐，經(jīng)過LNG升壓后進(jìn)入汽化器，在此以海水作為熱源，吸熱氣化為天然氣輸送。天然氣在熱值調(diào)節(jié)設(shè)備中與液化石油氣混合調(diào)節(jié)到一定熱值后送往用戶。

3.設(shè)計(jì)規(guī)范

目前國(guó)際通用的天然氣液化裝置和接收站的的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要參照美國(guó)的NFPA 59A和歐盟的EN 1473兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)［2］。我國(guó)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T20368-2012《LNG生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》。SY/ T6711-2008《LNG接收站安全技術(shù)規(guī)程》。

二、LNG管道設(shè)計(jì)

LNG是液化天然氣的簡(jiǎn)稱，是對(duì)天然氣進(jìn)過精制、冷卻、液化而成。常壓沸點(diǎn)為-162℃，無(wú)色無(wú)味無(wú)腐蝕性，對(duì)LNG管道設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮管道內(nèi)LNG的氣化、低溫和泄露三個(gè)方面。

1.LNG氣化

LNG受溫度影響較大，容易氣化，會(huì)造成壓力異常升高，是控制系統(tǒng)失去調(diào)控能力。因此管道的設(shè)計(jì)必須考慮因異常氣化造成的氣體累積和壓力異常，使氣體可以及時(shí)排出、回收和循環(huán)。

2.LNG冷卻措施

區(qū)域內(nèi)的LNG管道系統(tǒng)是在低溫下運(yùn)行的，因此要考慮低溫對(duì)管道材質(zhì)、應(yīng)力、支架和保溫層的影響。普通管道采用碳鋼、低合金鋼等鐵素體鋼材就以足夠，目前LNG管道鋼材多選用奧氏體不銹鋼，另外加9%鎳的鋼材和殷鋼也具有一定的耐超低溫性能。

3.防泄漏措施

LNG屬于甲A類危險(xiǎn)性可燃?xì)怏w，管道之間盡量少用法蘭連接，多采用焊接連接。對(duì)異種材料之間或者需要經(jīng)常拆換的部件之間采用密封性能好的墊圈和法蘭。系統(tǒng)設(shè)置泄露檢測(cè)和壓力波動(dòng)檢測(cè)裝置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄露。

4.保冷措施

對(duì)LNG管道進(jìn)行保冷可以有效地減少LNG氣化和泄露，使LNG的輸送保持在較低溫度下。目前對(duì)管道和系統(tǒng)的保冷材料有聚氨酯泡沫、丁腈橡膠和泡沫玻璃。聚氨酯泡沫主要用于硬質(zhì)保溫，丁腈橡膠和泡沫玻璃主要用于柔性保溫系統(tǒng)。

三、LNG裝置區(qū)安全措施

1.法蘭連接部位的泄露

LNG管道設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意法蘭連接部位的泄露。一般情況下法蘭密封圈足以保障密封性能，但是出現(xiàn)異常振動(dòng)，壓力異常升高時(shí)會(huì)出現(xiàn)載荷遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，或者長(zhǎng)期使用應(yīng)力松弛造成法蘭面壓緊力不足引起流體泄露。在這種情況下可以采用其他特殊類型的法蘭。

2.LNG泄漏收集措施

對(duì)事故發(fā)生后的LNG液體進(jìn)行排放是一項(xiàng)重要的關(guān)鍵技術(shù)，通常采用圍堰和溝渠實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)要求。根據(jù)NFPA 59A和EN1473的要求，集液池的溶劑應(yīng)設(shè)置為在任意事故中排放的流體體積或者因停工排到該區(qū)域的最大體積［5］。

四、LNG管道的技術(shù)趨勢(shì)

1.自動(dòng)焊接

LNG厚徑比很小，手工焊具有較大難度，對(duì)接困難，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高，近年來(lái)隨著LNG直徑越來(lái)越大，管線越來(lái)越長(zhǎng)，采用自動(dòng)焊接成為一種趨勢(shì)。自動(dòng)焊接具有減輕勞動(dòng)者強(qiáng)度、工作效率高、焊接質(zhì)量好的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在自動(dòng)焊接已經(jīng)在某些領(lǐng)域得到應(yīng)用，相信不久的將來(lái)會(huì)在LNG管線焊接中進(jìn)行實(shí)用化應(yīng)用。

2.LNG管線保溫

目前廣泛采用的硬質(zhì)聚氨酯材料雖然具有保溫效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是防潮性能不好，安裝強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。需要更加高效、防潮性能好的新型保溫材料。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著天然等清潔能源的廣泛使用，加氣站、接收站和氣化站等設(shè)計(jì)工作在城市建設(shè)中越來(lái)越重要。這無(wú)論對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展還是對(duì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整都具有重要意義。LNG管線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既要遵循國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，又要符合項(xiàng)目自身特點(diǎn)。總之，LNG管道設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)性問題，需要綜合考慮，做到安全無(wú)誤。

［1］顧安忠.液化天然氣技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003：160—167.

［2］裘棟.LN G項(xiàng)目氣化器的選型［J］.化工設(shè)計(jì)，2011.21（4）：19—22.