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LNG加气站管道改造

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  【摘 要】在经济高速发展的时代,汽车成为当今不可缺少的交通工具,雾霆天气出现、尾气排放的增加也给人类生存带来了重大危害。改善城市空气质量,落实节能减排国策,使用清洁能源。天然气是一种优质、高效、清洁、方便的能源。发展天然气工业对于优化能源结构,保护生态环境,提高人民生活质量,促进国民经济和社会可持续发展,具有十分重要的意义。近几年的加气站生产管理中,为了提高设备的可靠性和稳定性,满足生产需求,提升加气站的工艺水平,提高生产效率,提高物料利用率,降低生产运行损耗和运营安全风险,需要撤除无用的工艺部件配置,对加气站的老旧工艺管道进行改造升级,就显得尤为迫切与重要。
  【关键词】LNG加气站;管道改造
  1分析LNG加气站的优点
  LNG加气站的蓬勃发展与其自身的优势是分不开的。首先,LNG加气站建站比较灵活。相比于其他能源,液化天然气不受管道运输的限制,运输十分方便,大大增强了LNG加气站的辐射能力。其次,LNG加气站占地面积较小。液化天然气采取低压、液态的形式保存,缩短了其与其他建筑物之间的安全距离。根据测算,LNG加气站的安全距离仅为压缩天然气(CNG)加气站的三分之一,因此LNG加气站占地面积相对较小。第三,LNG加气站投资少。LNG加气站经营方便,不需要大型动力设备,降低了土地成本和设备成本。第四,安全系数高。液化天然气工作压力小于1.6Mpa,压缩天然气的工作压力则高达25Mpa,LNG储供系统压力较低,安全性较高。
  2国内LNG加气站的发展概况
  目前,我国的天然气汽车产业面临三方面的大好发展机遇:一是国家开始征收燃油税,汽油、柴油的零售价格与天然气的价格差将进一步扩大,使得汽车使用天然气作为燃料可以有更好的经济效益,可以调动经营者和使用者双方的积极性;二是国家排放法规更加严格,为更好地解决汽车尾气问题,可以推动汽车生产商开发生产清洁的天然气汽车;三是通过几十年的工作,天然气汽车的环保性和经济性得到了人们广泛的了解和认可,在技术、设备、专业队伍、标准、配套设施等方面打下了较好的基础,一些地方政府己经颁布了支持天然气汽车发展的优惠政策,这些都为天然气汽车的大规模发展创造了条件。我国政府先后在“十一五”、“十二五”期间,分别将“单一燃料LNG公交车”和“单一燃料LNG重型商用车”列入国家863计划,承担国家863计划LNG公交车的示范城市长沙、北京、乌鲁木齐己有数年成功运行的经验,贵阳市政府也将公交巴士使用LNG列为科技攻关项目,己经开始较大规模开展公交巴士LNG化。国内玉柴、上柴、潍柴、南充东风等发动机厂家己成功试验、制造了LNG发动机,承担国家863计划的陕西重型汽车总厂,已经试制成功并开始批量生产LNG重型商用卡车。目前全国累计有19个城市(地区)成为国家燃气汽车示范推广城市。到2012年3月,我国己建和在建的天然气加气站总数达1770座,其中,传统的CNG加气站达1610座,液化天然气(LNG)加气站数量快速增长,总数达160座。在四川、重庆、乌鲁木齐、西安和兰州等地的天然气供应方面,气价低是天然气汽车快速发展的主要驱动力,在这些城市公交车、出租车主要以天然气汽车为主体,我国天然气汽车己从示范期过渡到快速发展期。LNG加气站技术在欧美国家己有数十年的发展历史,目前己经形成相当成熟的体系。我国在90年代初开始对LNG汽车的研究,并于2001年引进国外先进工艺在北京建设了一座LNG科技加气示范站,随后在乌鲁木齐、长沙、杭州、海南等地陆续建设了多座LNG加气站,一般的LNG加气站设计日加气能力为1.5万标准立方米。目前国内LNG加气站设备得到充足的发展,设备的可靠性在实际应用中得到了印证。
  3LNG加气站管道的危险性分析
  LNG液相管道为低温深冷管道,采用绝热材料绝热,但当保温失效时,液相管道压力剧增,此时安全阀自动开启,可以降低管道内的压力,除此之外,还可能产生如下情况:(1)液击现象与管道振动。在LNG的输送管道中,由于加气车辆的随机性,泵反复启停,液相管道内的液体流速发生突然变化,有时是十分激烈的变化,液体流速的变化使液体的动量改变,造成管道内压力的变化有时是很大的,突然升压严重时可使管道爆裂,迅速降压形成的管内负压可能使管子失稳,导致管道振动。(2)管道中的两相流与管道振动。在LNG的液相管道中,管内液体在流动的同时,由于吸热、磨擦及泵内加压等原因,势必有部分液体要气化为气体(尽管气体的量很小),液体同时因受热而体积膨胀,这种有相变的两相流因流体的体积发生突然的变化,流体的流型和流动状态也受到扰动,管子内的压力可能增大,这种情况可能激发管道振动。当气化后的气体在管道中以气泡的形式存在时,形成两相流;当气体流速增大时,气泡随之增大,其截面可增至接近管径,这两种流型都有可能激发管道振动,尤其是在流经弯头时振动更为剧烈。(3)管道中蒸发气体不稳定。与LNG储罐连接的液相管道中的液体可能受热而产生蒸发气体,当气体量小时压力较小,不能及时的上升到液面,随着受热不断增加,蒸发气体增大时,气体压力增大克服储罐中的静压(即液柱和顶部蒸发气体压力之和)时,气体会突然喷发,喷发时将管路中的液体也推向储罐内,管道中气体、液体与储罐中的液体进行热交换,储罐中液面发生闪蒸现象。(4)储罐液位超限。LNG储罐在生产过程中要防止液位超限,进液超限可能使多余液体从溢满阀流出来,出液超限会使泵抽空,并且下次充装前要重新预冷。此种情况下,监测报警系统会启动,并连锁关闭阀门,避免事故发生。(5)LNG设施的预冷。LNG储罐在使用前需要预冷,同样在生产中工艺管道也需要预冷,如预冷速度过快或者不进行预冷,有可能使工艺管道接头阀门发生脆性断裂和冷收缩引发泄漏事故,易使工作人员冷灼伤,或者大量泄漏导致火灾爆炸发生。
  4改造案例剖析
  某液化天然气加气站于 2012 年 3 月建成,设备采用的是国内某知名厂家的第一代第一套整装配套设备,经过 7 年的实践运行,其工艺方面的不足和各类故障问题也逐渐体现出来,主要表现在以下几个方面:(1)电气系统方面经常出现莫名的故障,需要整体断电(有时须多次)重新启动设备;潜液泵会出现不启动或没有接收到指令等现象。(2)气液相管道方面主要现象有:1)槽车至防护堤内的潜液泵撬间采用加长真空软管连接,卸车软管存在气液阻现象;储罐至潜液泵撬间采用真空软管连接,同样存在气液阻、管路阻力较大,气液相流通不畅。2)潜液泵撬内卸车流量计无使用价值,且造成较大管道阻力,其电器信号故障易造成整个电气系统故障。3)潜液泵撬至加液机之间的管线较长,各类弯拐法兰管件较多,甚至存在管线凸凹现象,造成气液相管道阻力较大,液体升温及储罐升压过快等现象。为了解决以上问题带来的生产及安全隐患,降低损耗,2018 年公司对该站点进行了整改,增设卸车口,对卸车口至潜液泵撬和儲罐至潜液泵撬间的管线进行了改造,拆除了潜液泵撬内的卸车流量计及相关电气配置,并在系统里进行了优化。经过半年的实践运行,解决了以下问题:(1)消除了因真空软管失效带来的安全隐患;(2)储罐残液利用率提高,最低可用量从剩余 4 吨降到了 2 吨以下;(3)减少了系统的预冷时间,提高了生产效率;(4)降低了槽车卸液不干净的次数,降低了卸车损耗,解决了槽车卸不干净的问题;(5)站点的生产运行损耗整体降低了 30% 以上,提高了生产效益。
  参考文献:
  [1]潘艳威.LNG加气站保冷材料选择与施工关键技术研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018,01:191-192.
  (作者单位:天津港物资供应有限责任公司)
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