LNG港口接收站的系统设计.docx
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LNG港口接收站的系统设计.docx
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LNG港口接收站的系统设计
摘要
本次设计主要从安全、经济的角度进行LNG港口接收站的系统设计,并通过计算和取材进行LNG储罐的结构设计;并结合制造、维护等工艺要求进行LNG储罐的施工建造流程设计和罐壁的焊接工艺设计;不仅使制造工艺简单;而且操作使用方便。
本设计的20万立方米大型储罐尽量遵循有关国家标准及部颁标准;严格规范;力求做到设计合理;确保使用安全。
本次设计对比了两种建造方案,并选择了最优的一种。
并且在关键问题处理上取得了突破。
关键词:
LNG站大型储罐焊接
ABSTRACT
Thisdesignmainlyfromthesecurity,economicperspectiveLNGportterminalofthesystemdesign,calculationanddrawnforbythestructuraldesignofLNGstoragetanks;andthecombinationofmanufacturing,maintenanceandothertechnicalrequirementsfortheconstructionofLNGstoragetankdesignandconstructionprocesstankwallweldingtechnology;notonlythemanufacturingprocessissimple;andeasytooperate.Thedesignofthe200,000cubicmetersoflargestoragetanksasfaraspossiblefollowtherelevantnationalstandardsandministerialstandards;strictnorms;triedtobedesigned;toensuresafeuse.Thisdesigncomparestwokindsofconstructionprograms.
Andselectthebestone.Andkeyissuesinthehandlingofabreakthrough.
Keywords:
LNGstation;Large;Tank;Welding
0引言
0.1液化天然气概述
天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体,主要成分由甲烷组成。
天然气经过预处理,脱除重质烃、硫化物、二氧化碳、水等杂质后,在常压下深冷到零下162℃液化制成液化天然气(LNG),这是天然气以液态存在的形式,其体积仅为气态时的1/600,密度为426kg∕m3。
天然气液化后可以大大节约储运空间和成本,而且具有热值大,性能高等特点。
自1964年第一艘LNG运输船将LNG从阿尔及利亚运到大不列颠时起,LNG就成为世界天然气贸易中不可分割的一部分,它不仅仅在数量上,而且在地理范围上拓宽了天然气市场。
0.1.1世界LNG资源及市场现状
世界上目前有八个国家出口LNG,1995年共出口6877万吨(折含天然气925亿米3),其中印尼为最大出口国,占35.4%。
见表0.1
表0.1出口国
出口国
1995年出口量(万吨)
占总量(%)
印度尼西亚
2435
35.4
阿乐及利亚
1361
19.8
马来西亚
956
13.9
澳大利亚
743
13.9
文莱
627
9.1
阿布扎比
497
7.2
利比亚
139
2.0
美国阿拉斯加
119
1.7
合计
6877
100
有九个国家和地区进口LNG,以日本和韩国进口量最大。
见表0.2
表0.2进口国
进口国
1995年进口量(万吨)
占总量(%)
日本
4306
62.6
法国
624
9.1
韩国
700
10.2
西班牙
527
7.7
比利时
307
4.5
台湾
257
3.7
土耳其
107
1.6
美国
45
0.7
意大利
4
0.1
合计
6877
100.0
根据予测:
世界LNG总需求量,2000年为0.9~1.1亿吨,2010年为1.3~1.9亿吨,通过现有装置的技术改造以及扩建、新建项目实施,到2010年世界年总产能量可达到2亿吨LNG,国际市场是能够满足LNG的需求有深远的意义。
通过上面论述天然气储运成为一大难题,其显得十分重要。
0.1.2中国天然气资源及市场现状
2008年,在全球金融危机肆虐的大背景下,我国天然气工业仍然实现了平稳快速发展。
2008年我国天然气产量为774.74亿立方米,同比增长12%;消费量为778亿立方米,同比增长了13%。
天然气消费结构持续优化,城市燃气占消费总量的33.2%。
西气东输二线(西段)超大型天然气管线建设拉开序幕,国家骨干管道增输工程全面实施;大连、江苏LNG接收站开工建设,新的进口LNG资源不断落实。
受全球经济危机以及管道输送能力等因素的影响,预计2009年全国天然气消费量为850亿~870亿立方米,总体上仍处于供不应求局面。
建议国家加强天然气定价机制的研究,针对2010年的大规模天然气进口,理顺国内天然气定价机制;适时调整天然气利用政策,重视天然气发电在拓展天然气市场中的作用;抓住目前LNG价格相对较低的有利时机,加快LNG国际贸易谈判步伐;在建设骨干管网的同时,加快支线和联络线的建设。
0.1.3天然气运输技术现状
天然气运输主要包括管道运输、LNG储运、CNG(压缩天然气)储运、吸附储存天然气、天然气水合物储运等。
铺设管道是传统的天然气的运输方式,世界上月75﹪天然气通过管道运输。
当前管道运输发展趋势是长运距,大口径、高压力和网络化逐步形成大型的供气系。
向极地和海洋延伸。
安全系数高,对环境污染小。
但投资巨大,成本高。
LNG储运是将天然气低温冷却液化后,以LNG形式储运。
这种方式输送乐25%的天然气。
LNG液化后的体积远比气体小在运输方面具有极大优势。
LNG运输是提高海洋与沙漠地区天然气开发利用率的有效方法,其成本仅为管道运输的1/7.并可降低因气源不足而造成铺设管道的风险。
压缩天然气储运是利用气体的可压缩性将天然气以高压进行储存,通常压力为15至25MPa。
储运成本与上述两种方法比较成本最低,但存在高压危险。
综上所诉,一些新的储运方式在应用的同时,LNG储运方式将得到更大的发展空间,使用比率在不断上升。
0.2LNG储罐建造市场及现状
0.2.1国际大型LNG储罐现状
LNG贮存是LNG工业中非常重要的一个环节,但对LNG接收站或调峰型液化工厂来说占有很高的投资比例,因此世界上许多国家都非常重视大型常压LNG储罐设计和制造。
阿尔及利亚、文莱和印度尼西亚等LNG输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压LNG储罐。
目前LNG在亚洲应用量最大,占全球78%,其中日本应用量占全球62%.LNG储罐储存容量通常按照液化装置的液化能力、长距离运输所需总容量或冬季燃气调峰贮备来考虑,其工作压力可在3.4~30KPa之间选择。
储罐形式取决于容量大小、投资费、安全因素及当地的建造条件等。
目前世界上不少国家都有能力和技术建造大中型常压储罐。
容量为45000~200000m3数百台LNG储罐在许多国家和地区正发挥着基本负荷贮存、高峰负荷贮存及终端贮存的各种功能。
0.2.2国内大型常压LNG储罐现状
我国是世界天然气大国之一,有丰富的天然气资源,但我国还没有大规模液化天然气系统工程实践,天然气液化技术的发展使得西部地区的天然气低成本走向东、南部沿海地区成为可能,进而缓解我国天然气资源分布不均的矛盾。
目前我国对天然气液化技术方面所做的研究还很少,尚未掌握液化天然气核心技术,也没有大型LNG储罐国家标准,与发达国家相比还存在很大的差距。
国内目前尚无自行设计、建造的大型常压LNG储罐,由国外引进技术自行承建的也屈指可数。
随着液化天然气工业的发展,我国对液化天然气储罐的研究也越来越重视。
近10年来我国在积极引进液化天然气开拓能源供应渠道多元化,继建成了上海LNG事故调峰站、河南中原天然气液化工厂和新疆天然气液化工厂等。
同时引进的广东、福建和上海LNG项目近年来均获重大进展。
由德林公司承建的新疆广汇容量为30000m3、压力为15kPa的圆筒双层壁LNG储罐;由法国索菲公司承建的上海浦东容量为10000m3的钢筋混凝土LNG储罐;由法国和意大利STTS集团联合承建的广东深圳两台160000m3大型LNG储罐。
江苏如东、辽宁大连等LNG项目也都在投资策划中。
2020年我国LNG年进口量将超过60000吨/年,使天然气在一次能
源消费中所占比例上升到8%以上。
但在大型低温液体储罐领域,如液氧、液氮储罐,国内已有成熟的设计、建造技术。
四川空分设备(集团)有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计,建造大型储罐的先进技术,近年来自主开发了400~6000m3的大型低温液体储罐,目前已建成该类储罐上百台,其中2000m3以上储罐20多台。
国内近几年小型LNG容器已建造不少,基本上都是以压力罐的方式出现,如四川空分设备(集团)有限公司最早建造的用于中原油田的600m3子母罐。
压力罐在容量小的场合是可行的,但随着容量增大其投资成本增大,发展大型常压LNG储罐,尤其是10000m3以上LNG储罐已是大势所趋。
国内外在大型浮顶储罐的建造中,罐体普遍在用自动焊工艺,技术已经相当成熟。
我国在上世纪80年代初就引进了大型储罐自动焊技术及设备,部分技术设备已实现国产化。
最近三四十年来,储罐向大型化方向发展的趋势已成定局。
这样储罐的设计、施工更成为重中之重。
1港口LNG接收站概念设计
1.1港口LNG接收站设计概述
目前国内液化天然气接收站的设计主要参照国外和国内LPG站的标准,还没有形成LNG气化站的设计规范。
根据多个LNG气化站设计、建设和运行的经验,针对设计及运行中存在的问题,进行本次设计。
本次设计主要对液化天然气气站贮存设备进行设计,从安全、方便使用的角度,通过计算和取材进行总体结构设计,并结合制造、维护等工艺要求进行总体规划;不仅使制造工艺简单,而且操作使用方便。
本设计严格遵循有关国家标准、化工部及其他部颁发的标准,严格规范,力求做到设计合理,确保使用安全,为制造部门提供一套完整的资料。
推进LNG站建设优化速度,和相关标准的建立。
本工程设计规模:
储罐容积20万m3。
日供应量达19.5万m3。
位置选择建在港口附近,采用海上LNG船运输,主要供应沿海城市用户的使用,方便居民及相关企业的使用,并减少环境的污染。
设计要点包括:
1)LNG站功能设计
2)LNG站系统设计
3)LNG站流程设计
4)LNG储罐的罐体设计
a、结构形式设计
b、罐体材料的选择
c、罐底设计
d、罐壁设计
e、罐顶设计
5)施工流程、组装、焊接工艺设计
1.2功能设计
方案选择:
方案一、经最省材公式V=πr2h;A=2πrh+2πr2面积最小:
dA/dr=4πr-2V/r2=0;r=(V/2π)1/3,h=V/πr2=2r
式中V——内罐容积,单位为m;A——内罐表面积,单位为m;
r——内罐半径,单位为m;H——内罐高度,单位为m。
计算D=64m,H=63mD/H=1.001部分罐体埋藏与地下露于表面24m。
如图1.1所示
方案二、查阅资料及标准确定D=110mH=22.5mD/H>4由于方案一最省材料,但罐高与管直径比值太小,需将罐体的下部埋藏于地下。
这就增加了挖掘土方的成本和施工的复杂性、工作量。
经比较二者成本相近,但后者
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