液化天然气气化站设计方案.docx

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液化天然气气化站设计方案

液化天然气气化站设计方案

1.总论

1.1项目概况

1.1.1建设单位

广东新捷燃气有限公司

1.1.2项目名称

潮州市雅然陶瓷工艺制作有限公司液化天然气（LNG）气化站

1.1.3建设规模

（1）本站为LNG气化站，给企业生产用气提供清洁燃料。

（2）设计规模：

气相10X104Nm3/d，总库容200Nm3/d（一期）。

（3）站内主要设备见表1-1

表1-1站内主要设备

设备名称

单位

数量

备注

1

100m3立式LNG储罐

台

2

2

LNG空温式

气化器

2000Nm3/h

4

3

灌装头

DN15

10套

4

贮罐增压器

400Nm3/h

2

5

BOG加热器

800Nm3/h

1

6

EAG加热器

200Nm3/h

1

7

卸车增压器

400Nm3/h

2

8

复热器

8000Nm3/h

9

缓冲罐

10m3

1

10

放空管

H=10m

1

11

调压、计量、加臭装置

10000Nm3/h

1套

（预留一套）

整体外购、加臭剂为四氢噻吩15～20mg/Nm3

12

热水炉

30x104kCal/h

2台

13

氮气系统

1套

1.1.4建设单位概况

广东新捷燃气有限公司主要从事液化天然气的储存、供气、销售，年销售量达5000余吨LNG，供应潮州市及潮安县各类陶瓷工业企业。

主要为当地陶瓷行业、机械行业、金属行业等工业企业供气。

1.1.5项目目标

项目通过使企业使用清洁燃料，然后在潮安境内逐步推广，为企业节省资金，并落实节能减排的国策，使潮州市环境最佳化，经济效益最大化。

1.1.6项目建设的必要性及意义

1.1.6.1项目建设的必要性

城市燃气是现代城市建设不可缺少的重要基础性市政设施；又是一种优质的能源。

城市管道燃气化又是基础设施的根本体现。

从总体上讲，我国的城市燃气建设，起步较晚，而且发展水平也不平衡，尽管国内省会城市和一些大城市都经历了煤制气、油制气等建设发展过程，这显然给国家和地方财政、经济发展背上包袱，显示出其建设的不经济性与城市燃气的发展不相吻合。

近几年来，在广东地区液化石油气得到很大的发展，但其能源利用率低，安全可靠性差，仅仅作为一种过渡性和临时燃料使用方式，终必会被天然气所代替。

根据这一现状，省内其它沿海城市，特别是深圳、广州等地自八十年代初，借鉴国外和香港地区小区中央管道燃气供气的成功经验，结合当地的城市建设和地理等特点，在全国率先进行液化石油气管道供气的城市燃气建设，并获得液化石油气气化和供气的成功经验和进一步发展液化石油气供应的应用技术。

根据我国的能源特点及近几年城市燃气发展现状，沿海城市发展的总体指导思想为：

城镇燃气建设前期的气源以液化石油气为主，以瓶装液化石油气作为过渡，逐步改用管道供气，最终发展到与天然气供应相接轨。

潮州市属粤东北能源匮乏地区，其地理位置远离国家的能源基地，因此煤炭、石油、电力供应及交通运输都比较紧张，根据潮州市的能源结构、地理、交通和城市经济发展水平，借鉴国内外城市燃气发展的经验，以及对城市燃气建设发展较快的城市考察和研究，选择天然气作为潮州市工业生产用气的燃气供应方式是比较合适的。

管道天然气工程的建设是城市发展和企业经济效益提高的必然结果，是城市燃气发展的必然趋势

1、它符合我国能源利用和发展政策以及与城市建设相协调；

2、天然气利用是一项技术要求较高的工程，目前国内所用的工艺技术和设备是可靠、先进的，这为天然气的应用奠定了科学的基础；

3、该工程是一项造福于民的社会公益事业，其安全效益、环境效益和社会效益很显著，同时对城市现代化建设，提高城市的知名度和经济效益将产生更加显著的潜在效益。

1.1.6.2项目建设的意义

不同的能源燃烧后产生的污染物不一样，其中煤对环境的污染最大、天然气最小。

见下表：

排放物

1吨油

1吨油当量煤

1吨油当量天然气

Co2

3100

4800

2300

So2

20（未脱）

6（80%已脱）

nox

6（工业）

11（工业）

4（工业）

Co

6-30

4.5-20

0.5-3

未燃烃

0.5

0.3

0-0.4

灰

/

220

/

飞灰

/

1.4

/

从表中看，天然气燃烧产物的Co2、So2、nox、远远低于煤和燃油，根据环保部门对大气环境检测表明，大气中90%的So2、60%的nox来自于燃煤，而大量的So2、nox会引发酸雨，造成地球温室效应，引起光化学烟雾，污染环境。

与低效高污染的煤相比，天然气是一种优质、高效、清洁的能源，热值高，燃烧产物的有害物质最少，经济评价和环境评价最好，被人们称为“绿色能源”。

1.1.7项目建设的有利条件

1、天然气工程所需原料易得、方便、快捷，供应有保证。

2、天然气气化后目前供应工业企业等用户，销路好，价格适宜。

3、站址外部条件较好，水、电供应充足，水、陆交通四通八达，为燃料的运输创造良好的条件。

4、气化站选址条件好，本气化站离用气负荷中心雅然公司不远，并且四周无大型公建、居民区、学校等重要建筑。

能满足国家的规范、规定，并节约工程投资。

5、根据《广东省天然气利用规划》，在湛江、阳江等地将建设大型LNG运转码头，本市与LNG码头距离符合运输要求。

因此本工程采用LNG作为气源能得到保证。

1.2编制要求和原则

1.2.1编制范围

本报告编制范围为本项目站内工程的设计方案。

其站外工程如环境影响评价、安全评价等应委托其它相关部门编制。

1.2.2编制内容

根据建设单位要求和《建设部市政公用工程（燃气）设计文件编制深度规定》，LNG气化站可行性研究报告主要内容有：

（1）研究建设本站的可行性，对本项目作出建议。

（2）研究LNG气化站的工艺技术方案。

（3）对本项目作出投资估算、概算和效益评价。

（4）结合可行性研究报告深度要求，给出工艺流程、总平面布置等图纸及主要设备材料表。

1.2.3编制原则

（1）符合潮安县规划部门的要求，做到合理规划，合理布局，统筹兼顾。

（2）严格执行国家现行设计规范，贯彻国家有关消防、环境保护、劳动安全及工业卫生的有关法规。

（3）积极采用国内外成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料，借鉴已建成LNG、气化站的成功经验，保证工程工艺技术的先进性、可靠性、安全性、经济性，使工程整体建设达到目前国内先进水平。

（4）设计中尽一切努力节能降耗，在工艺流程和设备方面，采用先进的节能降耗工艺和设备，减少对水、电等动力的消耗，以达到国家有关节能减排的要求。

（5）美化环境，创建良好的工作环境。

1.2.4项目设计参照的主要标准及规范

主要规范

（1）《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》GB/T20368-2006

（2）《城镇燃气设计规范》GB50028-2006

（3）《建筑设计防火规范》GB50016-2006

（4）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92

（5）《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010

（6）《化工企业静电接地设计规范》HGJ28-2000

1.3技术路线确定

1.3.1天然气的安全性

天然气的燃点为650℃，比汽柴油、液化石油气（LPG）的燃点高。

天然气的爆炸极限为4.6～14.57%，且密度很低，约为空气的一半左右，稍有泄漏即挥发向上扩散；而LPG的爆炸极限为2.4～9.5%，燃点为466℃，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发。

由此可见，在某种程度上天然气比LPG更安全。

1.3.2天然气的环保性

天然气本身属洁净能源，本项目的原料（LNG）为液化后的天然气，天然气在液化过程中，由于其液化工艺过程中的要求，一些其他物质如：

水、硫、汞等脱除的更为纯净，所以LNG比管输气态天然气更为洁净。

正常时LNG储存在密闭的设备内，不产生任何污染物。

综上所述，雅然LNG气化站技术路线是：

在潮州市南郊浮洋陇美（属潮安县）地块建设一座LNG气化站，主要为雅然公司提供清洁燃料。

1.4气源情况

本项目气源由新疆德荣、中原石油或华油燃气供给。

近期气源主要来自于，远期气源来自于广东省LNG进口码头、新疆气源等地。

液化天然气气源参数见表1-2

表1-2天然气组分表（体积百分比）

序号

项目

数值

备注

一

组分

含量（体积％）

1

甲烷

87.51

2

乙烷

12.09

3

丙烷

0.21

4

氮气

0.15

5

其它

0.04

二

特性

数值

1

低热值（MJ/Nm3）

39.44

2

高热值（MJ/Nm3）

43.62

3

气相密度（kg/Nm3）

0.791

4

液态密度（kg/m3）

457.4

该天然气气质符合《液化天然气的一般特性》GB/T19204-2003的规定。

2.选址区域自然地理状况

2.1基本概况

潮州市是国家历史文化名城、潮州文化的重要发源地，素有“海滨邹鲁”、“岭海名邦”、“岭东首邑”等美誉，有史以来至新中国建国前，一直是粤东的政治、经济、文化中心，府治之所在地。

韩江是潮州市的母亲河，流经潮州主城区约3公里，北段江面较为宽阔，中国四大古桥之广济桥（俗称：

浮桥、湘子桥）横卧于韩江中段，连接古城与东岸的交通，自古以来是闽粤两省的交通枢纽，两省往来陆路的必经之地；黄冈河，亦称凤江，是潮州市境内第二大河流，自北向南经饶平县县城黄冈镇贯穿饶平全境，流入南海；枫江，榕江的一条支流，自东北向西南流经潮安县中西部，经凤塘镇流经揭阳玉窖镇，汇入榕江。

潮州市处低纬度，濒临南海，属亚热带海洋性季风气候，气候温和，日照充足，雨量充沛。

年平均气温为21.4℃，日照为1986.1小时，雨量为1685.8毫米。

极端最高气温为39.6℃，极端最低气温为-0.5℃。

冬无严寒，夏无酷暑，终年常绿，四季如春。

　　全市总面积3613.9平方公里。

地势北高南低，山区约占全市陆地面积的65.2%。

境内群峰起伏，河流纵横，海拔1000米以上的山峰有9座。

北部凤凰山主峰鸟髻号称粤东第一名山，海拔1497.8米，是中国乌龙茶之乡和少数民族畲族的发源地。

但不是粤东最高峰，粤东最高峰是位于丰顺县境内的铜鼓嶂，海拔1559.5米。

根据畲族传说，公元前1095年周朝的时候，其先祖在广东潮州丰顺县凤凰山（该县今属梅州）建立诸侯国。

因丰顺之地是闭塞山区，物产匮乏，畲族便举族逃离，徙往更适合生存的闽浙等地，这样才使得畲族嗣裔能繁衍至今，得免生计之困。

潮州市现代基础设施建设也日臻完善，投资环境优良，以铁路、高速公路、深水港口码头为重点的畅通便捷的交通体系开始形成，境内有汕汾高速公路、324国道、广梅汕铁路通过，另外潮揭高速公路、厦深铁路在建，规划中有大埔至潮州港的高速高路。

潮州港是国家对外开放一类口岸和对台直航港口。

潮州特色经济发展迅猛，产业基础厚实。

潮州区域经济特色鲜明，比较优势突出，特色工业基础厚实，具备相当的规模，产业配套能力强。

已形成了以陶瓷、服装、食品、电子、五金不锈钢、婚纱晚礼服印刷包装、皮塑制鞋为支柱产业的特色工业体系，

城镇能源供应及消费现状

自八十年代以来城镇居民及工业用户能源从多元化的煤、柴、煤油等向目前较单一的液化石油气迅猛发展，由于液化石油气具有液化容易、运输方便、使用简单方便、热值高、无污染等优点，深得城镇居民的厚爱，极易推广，且气源丰富。

随着潮州市居民经济生活水平的不断提高，工业迅猛发展，与之相适应的高层住宅、饭店、宾馆、工业企业将不断涌现，其燃料结构单一的瓶装液化石油气。

根据《潮州市燃气专项规划》，潮州市建成区近期燃气气化率达到98%，中远期（2006～2020年）燃气气化率达到100%，管道燃气气化率在近、中、远期分别达到35%、50%、80%的目标。

依据能源消费现状和规划，今后仍将以天然气为主，液化石油气、空混气为辅作为能源来源，在2010年以后，天然气将成为潮州市的主要能源。

3.站址及总图运输

3.1站址选择原则

（1）一般要求

站址的选择应符合城市总体规划、消防安全和环境保护的要求，并应选择在交通便利、远离居民区和变电站等地方。

（2）安全要求

站址选择应符合《城镇燃气设计规范》GB50028-2006,《建筑设计防火规范》（GB50016-2012）的防火安全要求。

避开重要建筑物和人流密集区。

3.2站址确定

本站设置在潮州市区南郊浮洋陇美，隶属于潮安县。

本项目站址周边地势平坦、开阔、交通方便。

周边环境良好，便于LNG槽车出入。

供水可由市政管网引入，供电可向建设项目选址所在地电力部门申请，工程由当地电力部门指定的具有电力施工资质的单位施工，将所需电源引入所建站内。

初步选址符合LNG站的建设要求，符合潮安县的总体规划。

完全能满足雅然公司的用气需求。

3.3总平面布置

本站按火灾危险性分类属于甲类场所，站区平面布局严格按现行防火规范的有关规定布置。

在满足规范要求的最小防火间距以及车辆进出时所需回车场地的前提下，作到布局合理，布置紧凑，节约用地。

根据生产工艺要求生产区与辅助生产区用实体围墙隔开，站区对外设二个出入口，整个站区分区明确，交通流畅、便捷。

可为工作人员提供一个整洁、干净、卫生、舒适的工作环境。

根据规范要求进行生产区及辅助生产区内个建（构）筑物的布置，其布置安全间距见下表：

项目

实际间距（米）

规范要求间距（米）

GB50028-2006条文

罐区与热水炉间

>40.0

35.0

表9.2.5

罐区与消防水池

40.0

40.0

表9.2.5

罐区与围墙

20.0

20.0

表9.2.5

罐区与管理用房

40.0

35.0

表9.2.5

罐区与变配电间

40.0

25.0

表9.2.5

罐区与明火或散发火花处

>55.0

55.0

表9.2.5

罐区与卸液台

22.0

22.0

表9.2.5

罐区与站内道路

10.0

10.0

表9.2.5

罐区与放散口

25.0

25.0

表9.2.5

罐区与灌装间

22.0

22.0

表9.2.5

站内按功能可分为工艺区和辅助区。

工艺区围堰内部设置一期LNG储罐2台（2X100m3），辅助区为值班配电间和管理用房。

3.4道路及出入口

为使LNG槽车及消防车辆进出通畅，工艺区与辅助区的进出口分开设计。

最小转弯半径为13m，满足LNG槽车和消防车辆的转弯要求。

3.5围护设施

天然气站属于易燃易爆性生产场所，为了保证气站的安全管理，站区应作适当封闭。

站内与站外利用围墙相隔，墙高2.2米；根据规范的要求，为防止储罐发生事故时范围进一步的扩大，罐区四周设一定高度围堰，本项目围堰设置高出周边地坪1.0米，地坪以下围堰的深度根据管道设计要求确定，均采用钢筋混凝土结构。

为了保证人员的安全，混凝土以上可采用砖混或栏杆等做防护措施。

3.6竖向、道路及运输

3.6.1竖向设计

（1）设计原则

1）设计标高和设计地面能满足建筑物、构筑物之间和场地内外交通运输合理要求。

2）根据工程的使用要求，结合用地地形特点和施工技术条件，合理确定站内建、构筑物及道路等标高，合理利用地形，减少工程土方处理量。

3）保证站内地面水有组织的排出，不受洪水和内涝水淹没。

（2）竖向布置

1）站区为现状为空地，自然坡度较为平缓，故本项目竖向设计采用平坡式设计方案，设计坡向与原地自然坡向相同。

2）考虑工艺技术等要求，本项目工艺设备基础高度按高出所在地坪0.2m、气化器底座高出气化区地坪0.5m设计。

3.6.2道路及场地设计

根据《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97-87及《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006等规范并结合当地的地质情况，本项目道路结构层设计如下：

（1）站内道路及车行场地均为混凝土硬化地面，自上而下做法依次为：

①250mm厚C25混凝土面层（分块捣制，震捣密实，随打随抹），每5m设缝，沥青砂嵌缝。

②2mm厚粗砂垫层。

③300mm厚碎石垫层。

④路基碾压密实＞95％（环刀取样）。

（2）站内铺砌场地自上而下做法依次为：

①60mm厚预制C25混凝土方砖（250×250×50）。

②30mm厚M10水泥砂浆卧底。

③60mm厚C15混凝土垫层。

④150碎石垫层。

⑤素土夯实，压实度＞95％。

3.6.3围墙及大门设计

对站外设置高度为2.2米的非燃烧实体围墙，围墙底端采用银灰色涂料，上部采用标准乳白色涂料，上下部颜色比例为1.9m：

0.3m可根据实际情况调整。

站区面向道路及停车场两侧分别做敞开式设计。

3.6.4运输

本项目气源是用LNG槽车运输至站内。

3.7绿化

站内可种植草坪、设置花坛，但不得种植油性植物。

本项目绿化主要对面向道路一侧及围墙周边进行绿化，场地绿化选用草坪，绿化面积根据地方规划要求确定。

3.8主要工程量

表4-1总图主要工程量

序号

指标及工程名称

单位

数量

备注

1

用地面积

m2

3360.0

2

车行道路及回车场面积

m2

1710.25

3

总建构筑物面积

m2

906.75

4

绿地面积

m2

743.0

5

绿化率

%

22.1

4工艺方案

4.1技术参数

（1）设计规模

天然气气源介质参数：

CH482.4%

C2H611.1%

C3H84.6%

N20.8-1.0%

其它1.1%

0℃，1标准大气压下天然气性质如下：

分子量19.16

气化温度-162.3℃（常压1.053bar）

临界温度-82℃

液相密度486.3kg/m3（-162.3℃时）

气相密度0.872kg/m3

膨胀系数612.5m3/m3

燃点650℃

低热值42.40MJ/Nm3

气化潜热114.12Kcal/kg

贮存条件-145℃,0.3Mpa

运动粘度11.32x10-6m2/s

华白数56.70

燃烧势42.41Cp

（1）、LNG气化站（2012年-2015年）用气量

根据厂方提供数据，近期耗气量将达到3万方/日

年总用气量：

1095x104Nm3/h（天然气量）

小时计算高峰用气量：

5175.0Nm3/h。

注：

用气负荷及用气量比例参照用气参数进行计算。

LNG储量按下式计算：

式中：

V：

总储存容积（m3）；

n：

储存天数（d）；

Gr：

平均日用气量（30000Nm3/d×0.791kg/Nm3）；

ρY：

工作温度下的液化天然气密度（457.4kg/m3）；

θb：

最高工作温度下的储罐允许充装率，θb＝90％。

则，V=（30000×0.791）×3.0/（457.4×90%）=173m3

储存天数按3天考虑，近期选择2台全容积为100m3的LNG储罐。

站内预留远期用气量扩容所需的位置。

（2）LNG储罐的工作压力

LNG储罐的工作压力为0.5～0.8MPa。

（3）LNG储罐的工作温度

系统采用液氮进行置换和预冷，液氮的温度为-196℃，因此，系统的最低工作温度确定为-196℃。

4.2工艺流程

1、气化站工艺储运、气化流程

LNG采用罐式集装箱储存，通过火车、公路车辆运至本气化站，在卸气台通过增压器对灌式集装箱增压，利用压差将LNG送至低温LNG贮罐储存，储存的温度为约-150℃，压力为0.5Mpa。

贮罐内的LNG利用贮罐增压器增压到0.7Mpa，同样利用压差将LNG送至空温式气化器或灌装车间。

在空温式气化器中，液态天然气经过与空气换热，发生相变，转化为气态，并升高温度。

当空温式气化器出口天然气超过5℃时，直接经调压、计量、加臭后进入中压输配管网。

冬季当空温式气化器出口的天然气温度达不到5℃时，通过水浴式增热器使其温度达到5℃以上，再经调压、计量、加臭后进入中压输配管网。

罐式集装箱内的LNG卸完后，尚有天然气的气体，这部分气体经BOG加热器加热后，进入BOG缓冲罐，再进入管网。

低温真空粉末绝热贮罐的日蒸发率一般为0.3%（重量），这部分气化了的气体如果不及时排出，会使贮罐上部气相空间的蒸发压力逐渐升高。

为保证贮罐的安全，通过降压调节阀根据压力自动排出罐顶的气体（BOG）这部分BOG气体经BOG加热器加热后，进入BOG缓冲罐，再进入管网。

每个LNG贮罐上都装有高、低液位报警设施及压力高警报。

在每个LNG贮罐上和每两端封闭的管段中均设有安全放散阀，以保证贮罐和管道的安全，安全放散的气体经EAG加热器加热后通过放空管放空。

在紧急情况下，为确保系统的安全，在每个LNG贮罐进、出口的管线上和天然气出站的总管上均设有气动紧急切断阀，以便能迅速关闭阀门。

在两组空温气化器的入口处均设有气动切断阀，正常工作时两组空温气化器通过气动切断阀在控制台处的定时器进行切换，切换周期为6小时/次。

当出口温度低于0℃时，低温报警并连锁切换空温气化器。

2、站区工艺装置仪表用气考虑氮气，采用高压氮气瓶组为紧急切断阀等工艺阀门提供气源。

3、热水系统流程

热水由燃气热水炉加热到80～90℃，由循环热水泵送至水浴式增热器，经过与天然气换热后的热水温度降至50～60℃，再由热水循环系统回到热水炉加热，循环使用。

5公用工程

5.1建（构）筑物设计

5.1.1建（构）筑设计

本工程的建（构）筑物主要包括气化罩棚和围堰。

（1）建筑设计的安全要求

本站按所在地区地震基本烈度为8度，基本加速度为0.2g，所有建（构）筑物抗震设计按8度设防。

站内的所有建（构）筑物防火等级不低于二级。

（2）建筑设计的美观要求

本着简单、大方、美观的原则，建筑物在满足使用功能的前提下要注意美观，造型要新颖，尽量与周围城市建筑物协调，力争成为城市一个新的亮点。

（3）构筑物

构筑物包含储罐围堰、气化及设备基础等。

LNG站主物料LNG介质工作温度约为-162℃，储罐围堰、灌装间及设备基础等构筑物在设计中均考虑抗低温措施，防止液体泄漏时产生的低温对结构产生低温损害。

5.1.2建、构筑物特征

表6-1建、构筑物特征表

序号

名称

层数

面积或长度

耐火等级

结构形式

备注

1

灌装间

1

598m2

二级

钢网架

2

LNG围堰

60m

二级

钢筋混凝土

3

辅助用房

1

4

实体围墙

95m

砖混

5.2电气设计

5.2.1依据规范

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992

《建筑防雷设计规范》GB50057-2010

《供配电系统设计规范》GB50052-2009

《建筑照明设计标准》GB50034-2004

《低压配电设计规范》GB50054-2011

《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011

《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007

《石油化工企业静电接地设计规范》SH3097-2000

5.2.2设计范围

本工程设计范围为本站室内外照明、总配电柜动力供配电以及防雷防静电接地系统。

以10kV电源电缆进户电缆