專利名稱：一種集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的lng多功能站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液化天然氣(LNG)利用技術領域，特別是一種集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站。
背景技術：
城市燃氣管網面對千家萬戶，事關國計民生，首要的問題是保障供氣安全、穩(wěn)定，這就涉及到事故應急供氣問題。而作為城市天然氣供應系統(tǒng)，基于上游供氣環(huán)節(jié)存在諸多不確定因素及風險，一般都設置有事故應急氣源裝置，以應對上游供應網絡出現故障(事故)時便于及時替換，擔負應急供氣任務。
天然氣管網事故應急備有氣源常用的種類主要有以下三種一是地下儲氣庫方式；二是液化天然氣氣化方式；另一種是高壓管道、球罐儲氣方式。
在有條件的地區(qū)，LNG氣化站是常見的一種事故應急備用氣源。但是，但不可否認的是，單純的應急事故備用氣源裝置，不僅投資、占地面積巨大，設備長期閑置，造成大量資金積壓、人員、設備利用率的低，影響到企業(yè)經濟效益，而且由于運行機會少，導致裝置、設備隱患平時難以暴露，一旦出現緊急情況，直接影響應急事故備用氣源裝置發(fā)揮其應有作用。此外，運行人員長期處于閑置、松懈狀態(tài)，不利于實戰(zhàn)時快速進入狀態(tài)。
鑒于上述情況，如何較好的兼顧這些矛盾，尋求科學、經濟、合理的事故應急供氣技術方案，是目前未能解決的課題。
發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其分區(qū)管理，設備共享，布局緊湊，節(jié)省投資，功能強大。
■本發(fā)明的目的是這樣實現的一種集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于包括-儲存區(qū)域，儲存一定容量的LNG；-氣化區(qū)域，用于汽化LNG，進行調峰和事故應急供氣以及對CNG汽車加氣進行供氣；汽車加氣及瓶組罐裝區(qū)域，用于對LNG、CNG汽車加氣和瓶組進行灌裝，以及為本站以外LNG衛(wèi)星站、LNG/CNG加氣站或LNG瓶組站提供氣源供應；-倉儲轉運區(qū)域，作為LNG中轉基地，以運輸工具實現周邊無管道地區(qū)的天然氣化。
本發(fā)明提出的集“調峰、事故備用、應急氣源、汽車加氣及儲運”于一體的大型多功能LNG站，是構建城市天然氣安全供應保障體系的重要而關鍵的內容。具備使用功能齊全、設備利用率高(絕大部分設備共用)、結構緊湊、節(jié)省土地、運行成本低、可靠性高等特點，能較好解決設備閑置率過高、經濟負擔重的矛盾，較好解決天然氣管網在上游供氣系統(tǒng)事故狀態(tài)下的應急供氣問題。同時，還能夠大力開展天然氣汽車加氣業(yè)務，推進城市清潔汽車行動計劃的實施，改善城市大氣環(huán)境，在產生巨大社會效益的同時，取得一定經濟收益。此外，利用其大儲量優(yōu)勢，可為企業(yè)開拓LNG衛(wèi)星站、瓶組供應客戶等下游市場提供應急供氣保障，并相應減少這些供氣設施的儲存裝置投資，帶動LNG產業(yè)鏈中的天然氣儲運業(yè)、天然氣汽車產業(yè)，實現共同發(fā)展，具有十分重要的現實意義。
圖1是本發(fā)明LNG多功能站流程框圖；圖2是本發(fā)明5.0萬m3容量的LNG低溫儲罐平面布置圖；圖3是本發(fā)明LNG多功能站總體布置簡圖。
具體實施例方式
事故應急備用裝置是應用在非常時期，設備利用率不可能高，極大的可能是設備長時期閑置，是一種安全措施的投入，這就存在如何避免投資“浪費”、兼顧投入與“產出”的矛盾的問題。
另外，分別建設單一功能的LNG汽車加氣站、CNG汽車加氣站、LNG瓶組灌裝站、調峰與事故備用站，每個站內都不可避免的必須設置LNG低溫儲罐、LNG高壓液相泵、高壓氣化器等設備，而這些低溫設備不少必須采用進口產品，投資較大。而且因投資和占地面積的原因，每個站的LNG儲罐容量不可能太大，這又存在一個氣源保障供應問題。
LNG多功能站的明顯優(yōu)勢就是能夠較好地兼顧或解決這一系列矛盾。絕大部分設備共用，既節(jié)省投資，又節(jié)省土地。
以下以廣州市LNG多功能站為例子對本發(fā)明做進一步的描述，但本發(fā)明并不限于此特定例子。
廣州市LNG多功能站將新建的大型LNG儲罐、氣化器，與原有設施(LNG氣化站、鐵路專用線、LPG儲運系統(tǒng)、人工煤氣生產系統(tǒng))有機整合，在構筑安全可靠的天然氣供應保障體系的同時，帶動LNG產業(yè)鏈中的天然氣儲運業(yè)、現貨貿易、天然氣汽車產業(yè)、LNG衛(wèi)星站，實現共同發(fā)展。投資方面扣除土地費用外，多功能站與常規(guī)事故備用站相差無幾。
本發(fā)明LNG多功能站的運作流程如圖1所示。站內生產區(qū)域分四大功能區(qū)，如圖3所示，包括1).儲存區(qū)域3，確保一定的LNG儲存容量。儲存能力確定LNG站總存儲能力為5.0萬m3LNG(液相)，即3000萬m3氣相天然氣。
LNG儲罐按結構形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬/預應力混凝土儲罐三大類別類。而地上LNG儲罐又分為金屬子母儲罐和金屬單罐2種。金屬/預應力混凝土常壓儲罐分全容式LNG低溫儲槽和雙容LNG低溫儲槽2種。
全容罐采用預應力鋼筋混凝土外殼、自承式9％鎳鋼內膽，內膽與外殼夾層間隔1-2m，夾層無法抽真空，填充隔熱材料，絕熱方式為珠光砂堆積絕熱，夾層充氮氣保護。是一種地面儲槽。內罐用于常壓貯存液體，外罐為常壓容器，這種儲罐適合大型LNG液化工廠、大型LNG氣化站和大規(guī)模的進口LNG接收站。優(yōu)點是安全性高、技術成熟、運行可靠。但投資較大、施工周期長達24--36個月。
雙容罐也是由內膽與外罐組成，但結構與全容罐有區(qū)別，內膽與外殼夾層間隔通常為4-6m，投資接近全容罐，特點與全容罐相似。
在本實施例中選用的儲罐類型為全容式金屬/預應力混凝土常壓儲罐。
預測廣州市天然氣管網中期規(guī)模(2012年)為300萬m3/日(等同于10億m3/年規(guī)模)，遠期(2016年)規(guī)模為600萬m3/日(等同于20億m3/年規(guī)模)，考慮到上游將有深圳、珠海兩個不同方向的LNG供應氣源，管網本身已經具備一定的供氣可靠性，從兼顧投資和應急供氣量兩方面綜合考慮，按照有關設計標準，將LNG多功能站儲存規(guī)模確定為5天的儲存周期。從安全性、經濟性、先進性和成熟性等方面綜合考慮，如圖2所示，本實施例儲罐選用1個5.0萬m3預應力鋼筋混凝土外殼、自承式9％鎳鋼內膽的全容式低溫儲槽，罐體1直徑為54.8m，外罐高度35m，依據《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》(10.3.7)，儲罐1與道路、工藝設施2消防間距應大于15m。
2).氣化區(qū)域4，用于汽化LNG，主要起調峰和事故應急供氣作用。氣化能力考慮輸配系統(tǒng)高峰用氣量等因素，確定為600m3/d(氣相)LNG。
管網用氣高峰時，站內儲存的LNG通過中壓液相泵加壓至1.6MPa壓力，氣化后調壓為0.2-1.6MPa向管網供氣，彌補上游供氣量不足，減輕各調壓站調峰壓力；上游供氣系統(tǒng)出現緊急情況時，通過氣化設施大量氣化站內儲存的LNG向管網供氣，起事故應急作用，提高管網供氣可靠性。氣化后的LNG壓力為0.2-1.6MPa。
在特別緊急狀態(tài)下，啟動氣源廠人工煤氣生產裝置、空混氣(LPG+AIR)生產裝置，以符合管網燃氣具燃燒特性要求的“人工煤氣+天然氣+LPG+AIR”混合氣供應天然氣管網，借助安全供氣保障體系，確保用戶用氣不受影響。
應急狀態(tài)下的供氣流程除通過其他調壓站向中壓管網供氣的常規(guī)流程外，還通過城市外圍高壓管線，將LNG多功能站生產的燃氣，分別送至其余各調壓站，以不同方位的對中壓燃氣管網供氣，以提高供氣安全可靠性和整個燃氣管網的均衡性。
對于大型的LNG氣化站和接收站來說，目前較為成熟的LNG氣化器有2類，即開架式氣化器(ORV型氣化器)和浸沒式氣化器(SMV型氣化器)兩種。
開架式氣化器(ORV型氣化器)ORV型氣化器用海水作為LNG氣化的熱源，海水噴淋在蒸發(fā)器外表面，LNG在管內吸收海水的熱量。該類氣化器具有設計簡單、操作和維護方便、節(jié)能、運行費用低的特點，但占地面極大，且需要臨近大海，低溫海水排放也是一個不得不考慮的問題。它一般適合于基本負荷型的LNG終端站，是當今LNG大型氣化站、接收站最常用的一種氣化器。其基本前提是氣化站需毗鄰大海，同時須解決海水冷污染問題。
浸沒燃燒式氣化器(SMV型氣化器)SMV型氣化器是利用燃氣燃燒時產生的熱量直接加熱水作為換熱熱源，LNG氣化器放置在水中被加熱。燃燒器浸沒在水中，燃燒時產生的熱煙氣直接加熱水槽中的水。與開架式氣化器相比，這種形式的氣化器具有熱量輸送量大、啟動靈活迅速、占地面積適中、熱交換率高(95％以上)等特點，缺點是需要消耗1.5％左右的天然氣，運行費用較高。氣化器容量通常在100GJ/h以上，適應于調峰型裝置和事故備用站緊急使用的情況。
由于本實施例中并不具備毗鄰大海的條件，因此選用浸沒燃燒式氣化器。
考慮到高中壓管網一定的儲氣能力，以及廣州市月、日、時不均勻系數，與300萬m3/日(等同于10億m3/年規(guī)模)和600萬m3/日(等同于20億m3/年規(guī)模)供氣能力匹配的氣化器最大氣化能力應分別為18.0萬m3/h和36.0萬m3/h。
通過BOG泵壓送至燃料系統(tǒng)或高壓管網的方法，即在液化或氣化期間送至燃料氣系統(tǒng)，在備用期間通過計量加臭送至高壓管網。
本實施例中氣化器最大氣化能力確定為20.0萬m3/h(中期)和40.0萬m3/h(遠期)，共包括4臺10萬m3/h規(guī)格的浸沒燃燒式氣化器。浸沒燃燒式氣化器的出口壓力設置為16.0MPa，氣化器出口天然氣氣相溫度為5--10℃，排煙溫度為40℃左右。與氣化器相聯的液相泵，可以是利用LNG汽車加氣和汽車(火車)槽車裝卸所使用的同一液相泵，以節(jié)省設備投資。
為與L-CNG汽車加氣站銜接，另外選用兩臺1500m3/h規(guī)格(一開一備)的空浴式高壓氣化器，氣化壓力為30.0MPa，實施對CNG汽車加氣。
3).汽車加氣及瓶組罐裝區(qū)域5，包括有LNG售氣機和CNG售氣機，可同時具備LNG加氣站、L-CNG加氣站、瓶組灌裝供應等功能，實現對LNG汽車和CNG汽車加氣，發(fā)展廣州市的天然氣汽車產業(yè)。對LNG汽車進行加氣時，儲罐內LNG通過液相泵加壓至1.6MPa壓力；對壓縮天然氣(CNG)汽車加氣時，儲罐內LNG通過高壓液相泵加壓至30.0MPa壓力，進入高壓氣化器換熱氣化，通過售氣機對壓縮天然氣(CNG)汽車加氣。
同時，還可以為本站以外LNG衛(wèi)星站、LNG加氣站、LNG瓶組站的事故應急供應提供氣源保障。正常情況下，LNG衛(wèi)星站、天然氣汽車加氣站、瓶組站供應客戶依靠各自的原料來源渠道運作，一旦原料來源受阻，多功能站則可以利用其龐大儲存量，幫助各裝置渡過難關，起應急作用。
4).倉儲轉運區(qū)域6，作為LNG中轉基地，用于LNG現貨低價買進，高價賣出，通過現貨貿易賺取利潤。可以發(fā)展瓶組供應業(yè)務；通過海上浮倉、小船接駁運輸、汽車槽車、火車集裝箱等實現LNG向周邊地區(qū)氣化站、加氣站輻射，帶動上述無管道地區(qū)實現天然氣化。本功能利用調峰步驟的LNG 1.6MPa的氣相壓力，對火車(汽車)槽車進行裝、卸車操作。
以上各區(qū)域既相對獨立，又緊密聯系，服從統(tǒng)一調度指揮。此外，還可根據需要設置有生產輔助區(qū)7、控制中心等。相對來講，天然氣汽車加氣區(qū)5獨立性較強，設置有獨立的大門供天然氣汽車進出，同時，也避免對其他區(qū)域構成干擾。LNG倉儲、轉運區(qū)域6與加氣區(qū)域類似，一般情況下，閑時卸車與裝車分開，忙時，裝卸可以交叉進行，以提高效率。在本發(fā)明多功能站的側面為鐵路運輸區(qū)域9。
本發(fā)明各功能區(qū)域實現分區(qū)管理，設備共享，布局緊湊，節(jié)省投資，是一種新穎的、功能強大的LNG站，其能較好解決天然氣管網在上游供氣系統(tǒng)事故狀態(tài)下的事故應急供氣問題，建立起廣州市氣源供應保障體系；當上游供氣系統(tǒng)出現故障(事故)時，多功能站能夠及時投運，替代上游供氣設施，并能完全擔負廣州市穩(wěn)定可靠供氣的重任至少5天，確保用戶不受影響；大力開展天然氣汽車加氣業(yè)務，加氣站加氣規(guī)模超過150臺(公交車)/日，推進廣州市天然氣汽車產業(yè)發(fā)展，產生環(huán)保與社會效益；通過倉儲與銷售取得一定利潤；利用其大儲量優(yōu)勢，為廣州市LNG衛(wèi)星站、天然氣汽車加氣站、瓶組供應客戶等裝置，提供在應急情況下的氣源保障，對這些裝置起應急作用；相應降低LNG衛(wèi)星站、天然氣汽車加氣站的儲存容量，以節(jié)省建設投資；克服單一事故備用站的弊端由于運行機會少，導致裝置、設備隱患平時難以暴露，一旦出現緊急情況，直接影響應急事故備用氣源裝置發(fā)揮其應有作用這一弊端；較好解決其運行人員長期處于閑置、松懈狀態(tài)，不利于實戰(zhàn)時快速進入狀態(tài)的問題，利用日常的加氣、裝卸、調峰業(yè)務等操作，具有練兵、鍛煉隊伍的功用。
權利要求
1.一種集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于包括■儲存區(qū)域，通過儲罐儲存一定容量的LNG；■氣化區(qū)域，通過氣化器汽化儲存的LNG，進行調峰和事故應急供氣，以及對CNG汽車加氣進行供氣；■汽車加氣及瓶組罐裝區(qū)域，用于對LNG、CNG汽車加氣和瓶組進行灌裝，以及為本站以外LNG衛(wèi)星站、LNG/CNG加氣站或LNG瓶組站提供氣源供應；■倉儲轉運區(qū)域，作為LNG中轉基地，以運輸工具實現周邊無管道地區(qū)的天然氣化。
2.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于所述各功能區(qū)域共用LNG低溫儲罐。
3.根據權利要求2所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于所述的低溫儲罐為全容式LNG低溫儲槽或雙容LNG低溫儲槽。
4.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于所述氣化區(qū)域采用開架式氣化器或浸沒燃燒式氣化器。
5.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于所述的氣化器與儲罐之間設置有液相泵，其中在所述氣化區(qū)域進行調峰或事故應急供氣使用的LNG液相泵，與所述汽車加氣及瓶組罐裝區(qū)域對LNG汽車加氣使用的LNG液相泵、以及倉儲轉運區(qū)域對汽車(火車)槽車裝卸使用液相泵共用。
6.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于在所述氣化區(qū)域進行調峰或事故應急供氣時，站內儲存的LNG通過液相泵加壓至1.6MPa壓力，氣化后調壓為0.2-1.6MPa向管網供氣。
7.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于在所述汽車加氣及瓶組罐裝區(qū)域，儲罐內LNG通過液相泵加壓至1.6MPa壓力，再通過LNG售氣機對LNG汽車進行加氣；或者儲罐內LNG通過高壓液相泵加壓后進入高壓氣化器換熱氣化，再通過CNG售氣機對CNG汽車加氣。
8.根據權利要求7所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于所述高壓氣化器為空浴式高壓氣化器，氣化壓力為30.0MPa。
9.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于在倉儲轉運區(qū)域，以1.6MPa的氣相壓力對火車槽車或汽車槽車進行裝、卸車操作。
10.根據權利要求1所述的集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其特征在于還包括有生產輔助區(qū)、控制中心。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集調峰、倉儲、汽車加氣、事故應急供氣于一體的LNG多功能站，其包括儲存區(qū)域、氣化區(qū)域、汽車加氣及瓶組罐裝區(qū)域以及倉儲轉運區(qū)域。本發(fā)明的大型多功能LNG站，具備使用功能齊全、設備利用率高(絕大部分設備共用)、結構緊湊、節(jié)省土地、運行成本低、可靠性高等特點，能較好解決設備閑置率過高、經濟負擔重的矛盾，較好解決天然氣管網在上游供氣系統(tǒng)事故狀態(tài)下的應急供氣問題，同時，還能大力開展天然氣汽車加氣業(yè)務，并利用其大儲量優(yōu)勢，為開拓LNG衛(wèi)星站、瓶組供應客戶等下游市場提供應急供氣保障，能相應減少這些供氣設施的儲存裝置投資，帶動LNG產業(yè)鏈中的天然氣儲運業(yè)、天然氣汽車產業(yè)，實現共同發(fā)展，具有十分重要的現實意義。
文檔編號F17D1/04GK101042208SQ20071002746
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權日2007年4月6日
發(fā)明者羅東曉 申請人:羅東曉