LNG儲配站設計與運行探究

劉尚

長春元盛能源實業發展有限公司 吉林 長春 130000

液化天然氣（LNG）儲配站作為液化天然氣的重要組成部分，對于保障LNG的儲存、輸送和供應具有關鍵作用。在新能源和環保理念的推動下，優化與改進LNG儲配站的設計與運行，成為了可持續發展和環境保護的重要課題。本文旨在探究LNG儲配站設計與運行方面的關鍵問題，包括節能減排、運行效率提升以及安全性能改進。通過分析和論述相關技術和策略的應用，為提高LNG儲配站的綜合性能和可持續運營提供有效的解決方案。

1 LNG 儲配站的基本構成和功能

1.1 LNG 接收設備

包括LNG接收裝置和卸船裝置。LNG接收裝置用于將液化天然氣從LNG船或LNG儲罐運輸車輛中卸載，并將其轉化為氣態天然氣。卸船裝置用于連接LNG船舶并進行卸載操作。

1.2 LNG 儲罐

用于儲存液化天然氣。LNG是在極低溫下儲存的，通常以絕熱構造的雙壁儲罐形式存在，以確保其保溫性能。儲罐通常采用高密度材料制成，如鋼材或混凝土結構。

1.3 液化天然氣再氣化裝置

將儲存在LNG儲罐中的液化天然氣轉化為氣態天然氣。這個過程涉及使用空溫式與水浴式氣化撬裝設備，使LNG蒸發并轉化為可供輸送和分配的天然氣。

1.4 氣化天然氣輸送系統

將氣態天然氣從調壓計量裝置輸送到燃料需要的地方，通常通過管道系統進行輸送。輸送系統可能包括壓縮機、閥門、管道和相關的流量測量和控制設備等。

1.5 安全控制系統

保障設施運行安全的系統，包括安全閥、爆破片、超溫超壓系統、火災檢測和滅火系統、氣體泄漏監測系統、緊急停機裝置等。這些系統能夠監測并控制LNG儲配站的各種潛在危險情況，以確保人員和環境的安全。

2 LNG 儲配站設計

2.1 儲罐設計與選擇

LNG儲配站的設計中，儲罐的設計與選擇是一個重要的環節。儲罐作為LNG儲存的主體設備，其設計和選擇直接影響著儲配站的安全性、效率和可靠性。在儲罐設計方面，需要考慮以下幾個因素。首先是容量和尺寸，根據站點的需求和預計的LNG存儲量，確定儲罐的容量大小。同時要確保儲罐的尺寸適合站點的空間布局的安全性和實際操作需求。其次是結構和材料，儲罐應具備足夠的結構強度和耐腐蝕性能，以應對LNG的低溫和高壓環境材料韌性的安全程度。設計中還需要考慮滲漏防護系統、壓力控制系統、聯鎖報警系統、消防系統等安全設施，以確保儲罐在任何情況下都能保持安全運行。此外，還要注意設計反映現場環境和氣候條件的因素，以確保儲罐在各種環境條件下均能正常工作[1]。在儲罐選擇方面，需要綜合考慮多個因素來確定合適的儲罐類型。一般有垂直儲罐和水平儲罐兩種選擇。垂直儲罐具有較小的占地空間和較高的安全性，適用于空間有限的站點；而水平儲罐具有更好的熱力學性能和靈活性，適用于需要頻繁進出LNG的站點。選擇儲罐時還要考慮運輸和安裝的便利性，以及成本和運營效率等因素。此外，還需要根據不同站點的具體情況，考慮儲罐的可擴展性和未來的運營需求。

2.2 接收設施設計

在接收設施的設計方面，需要考慮以下多個因素。首先是接收站點的選址和布局。接收站點應當選址在交通便利、地勢平緩、地基穩固的區域，并且認真考慮站點的空間布局和容量規劃等因素。其次是接收設施的類型和設計。接收站點的設計應能夠滿足LNG運輸車輛安全、快速、高效地完成卸貨，同時增加操作自動化程度，降低操作成本。設計包括接收站點加熱、卸液設備等，以達到安全快捷地卸液目的。此外，接收站點的設計也應注意配套的環保設施和噪聲隔離措施，保證站點周圍環境的舒適性和環保性。在接收設施的具體設計中，需要考慮多種技術和工藝方面的因素。首先是LNG卸液速度和設備效率。卸車時間越短，卸車效率越高，站點的運營效率也能得到提高。因此，需要選擇卸液速度快的卸液泵和適當設備的加熱系統，以確保讓LNG迅速從運輸車輛中卸下。其次是卸液溫度的控制。LNG需要在一定的溫度范圍內卸下，以保持LNG為液態狀態，并減少蒸發量和損失。因此，需要有合適的加熱系統和降溫系統對溫度進行控制和調節。同時也需要考慮到卸液過程中產生的LNG氣態蒸發物的排放問題，要在設備設計中充分考慮到環境保護問題。

2.3 儲存與輸送設施設計

儲存設施設計方面，主要包括LNG儲罐和儲罐之間的連接管道系統等。儲罐設計要考慮到LNG的特性，確保儲罐的結構強度、耐腐蝕性和保溫性能。鋼結構儲罐是液化天然氣（LNG）儲配站中常見且常用的儲存設施，鋼儲罐的優點在于其高強度和抗壓性能。鋼材具有較高的強度和剛性，并且具有一定的靈活性。然而，鋼儲罐也存在一些不足之處。首先，鋼材在低溫環境下容易受到脆化影響，需要采取一些措施來保證其低溫性能，如增加絕熱層以防止液體天然氣過快升溫。其次，鋼材容易受到腐蝕和氧化的影響，需要進行定期維護和修復，以保持其完好的狀態。此外，鋼材的生產過程產生的碳排放量較高，可能對環境造成一定影響。相比之下，混凝土儲罐具有較好的耐久性和抗腐蝕性?；炷敛牧峡梢蚤L期承受高壓力和低溫環境下的冷卻，不易受到脆化和腐蝕的影響。然而，混凝土儲罐也存在一些缺點。首先，混凝土材料的初始投資成本較高，需要進行復雜的施工過程，增加了項目的成本和時間。其次，混凝土儲罐的設計靈活性相對較低，難以根據特定項目的要求進行調整。此外，混凝土儲罐的重量較大，需要更多的支撐結構和基礎建設。輸送設施設計方面，主要包括潛液泵、管道、閥門和儀表等設備的選擇和布置。潛液泵需要具備高效且穩定的卸液能力，以快速將LNG從儲罐中抽出，并輸送到目標位置。管道系統需要考慮到輸送壓力、流量和距離等因素，選擇合適的管道材料和規格，確保輸送過程中的安全性和效率。閥門和儀表的選擇和布置則是保障輸送系統正常運行和安全控制的重要環節。此外，儲存與輸送設施的設計也需要充分考慮環境保護與能源節約[2]。通過選擇高效的保溫材料和控制系統，減少能源的損耗以及環境污染的排放，同時采取適當的噪音隔離與防護措施，確保儲存與輸送過程對周圍環境的影響最小化。

2.4 安全系統設計

在儲配站的安全系統設計中，需要綜合考慮多個方面的因素。首先是火災和爆炸防護。LNG是一種易燃易爆的氣體，因此需要在整個站點設置適當的火災和爆炸防護設施。這包括防火堤、防爆設備、噴霧系統、泄漏探測器、超壓放散系統、滅火系統等。這些設施可以提供及早發現火災和泄漏的能力，并采取適當的措施進行控制和撲滅。其次是應急處理和逃生系統的設計。在設計過程中，需要預先考慮到各種緊急情況的可能性，并設置適當的應急響應和逃生措施。這包括緊急停車裝置、安全疏散通道、應急報警系統、緊急噴淋系統等設施。這些設備可以提供緊急情況下的即時響應和逃生支持，確保人員的生命安全。同時，安全系統設計還需要考慮到環境監測和氣體泄漏控制。通過安裝氣體泄漏監測系統、環境監測設備以及氣體泄漏控制裝置，可以及時監測和檢測可燃氣體的泄漏，并采取措施防止泄漏蔓延和擴大。此外，應急預案的編制、安全培訓和操作規程也是儲配站安全系統設計的重要內容。通過對員工進行適時的安全培訓，確保具備正確的操作技能和安全意識。促使員工遵守操作規程并始終重視安全問題。

3 LNG 儲配站運行管理

3.1 設備運行與維護

設備的運行與維護首先需要建立一個完善的設備管理體系。這包括設備的合理布局和選擇、設備運行的監控和控制、以及設備維護的計劃和執行等方面。通過合理規劃和布局設備，可以提高站點的運行效率和安全性。同時，建立設備的監控和控制系統，能夠實時監測設備的工作狀態，及時發現故障和異常情況。此外，制定合理的維護計劃，并按照計劃執行設備的維護工作，包括定期檢查、潤滑維護、設備清潔和更換磨損部件等，以確保設備的可靠性和穩定性。運行與維護中的關鍵是定期檢查和維護。定期檢查設備的工作狀態和運行參數，包括溫度、壓力、流量等的監測與記錄，確保設備運行在安全范圍內，并及時發現和解決潛在的故障隱患[3]。同時，對設備進行潤滑、清潔和調試等日常維護工作，保持設備的良好運行狀態，延長設備的使用壽命。

3.2 節能減排技術應用

首先，LNG儲配站可以通過應用節能技術來減少能源消耗。這包括改進LNG儲存和輸送裝置、優化運輸車輛、選用高效熱交換器等措施。例如，采用低噪音且能耗低的泵、選用高效的隔熱材料、采用高效的熱交換器等措施，可以在LNG儲存和輸送過程中減少能源消耗，提高設備的能效，降低碳排放。其次，在LNG儲配站中，可以采用資源回收技術，如BOG回收、再生能源利用等方式，減少LNG儲配站的環境負荷。例如，冷能利用，冷能利用是指在LNG儲配站運行過程中，將產生的冷能充分利用起來，避免浪費。LNG儲配站運行過程中會產生大量的冷能，包括天然氣液化過程中的低溫液化過程中產生的冷卻劑、氣體膨脹過程中產生的冷卻效應等。這些冷能如果得到有效利用，可以為其他工藝提供冷卻或制冷需求，實現能源的高效利用和節能減排的目標。通過回收LNG儲配站產生的冷卻劑和氣體膨脹過程中產生的冷卻效應，將其用于其他工藝的冷卻或制冷需求。比如，可以將冷卻劑用于空調制冷系統，或者利用冷卻效應為其他工藝提供制冷需求。

3.3 運行效率提升方法

首先，采用先進的自動化管理系統可以提升LNG儲配站的運行效率。對于LNG儲配站的儲存、輸送、供應等環節，可以應用先進的自動化管控系統，通過中央控制臺同步地對各個系統的運行情況進行監控和調度。這樣可以減少人工操作和人為失誤，提高作業精度和反應速度，從而提升LNG儲配站的整體運行效率。其次，優化運輸車輛和運輸路線，可以提升LNG儲配站的運行效率。運輸車輛的優化在于降低運輸車輛的能耗、提高LNG供應的安全性等方面，例如采用空氣動力學外形設計，加強了車身空氣動力學性能可以帶來降低油耗和提升安全性；路線的優化可以提高運輸的效率、降低成本、減少交通事故發生等影響。例如，采用衛星導航系統幫助駕駛員尋找合適的道路，縮短行駛路線，降低貨運時間和成本[4]。第三，實施預防性維護可以提升LNG儲配站的運行效率。在儲配站的運行過程中，對設備進行預防性維護，定期更換設備中的易損部件，檢查設備的工作狀態和參數，可以預防設備故障和停機，保證設備的正常運行，提高設備的可靠性和穩定性。

3.4 安全性能改進策略

首先，建立健全的安全管理體系是LNG儲配站安全性能改進的基礎。這包括應急預案的編制、建立安全管理制度、完善安全責任制、設立安全管理崗位，加強對職工的安全教育和培訓等。通過制定具體的安全管理制度和流程，全面落實安全責任，加強職工的安全教育和培訓，可以提高員工的安全意識和技能，從而減少人為因素引發的事故和事故風險。其次，加強LNG儲配站的設備安全性能。這包括設備的選擇和設計、安全設施的安裝和完善、設備運行監測系統的應用等。在設備的選擇和設計過程中，應確保設備符合相關的安全標準和規范要求。此外，加強安全風險評估和應急管理。在LNG儲配站的運營過程中，應進行全面的安全風險評估，識別存在的潛在風險，并制定相應的應對措施。應急管理方面，包括制定應急預案、組織定期演練和應急演習、建立應急響應機制等。這樣可以在事故發生時能夠及時、有效地應對，減少事故對環境和人員的傷害。

4 結束語

LNG儲配站的設計與運行是一個綜合性、復雜性的任務，需要充分考慮節能減排、運行效率提升和安全性能改進等方面的要求。因此，從不同角度對這些問題進行了綜合論述，并提出了對應的技術和策略。需要注意的是，LNG儲配站的設計與運行應當具備靈活性，能適應未來能源市場的變化和發展趨勢。在未來的研究和實踐中，需要進一步探索創新技術和管理方法，以實現LNG儲配站的可持續發展和安全生產。