LNG气化站运行操作基础手册.doc
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1、液化天然气(LNG)气化站运行操作手册安顺达管道天然气编制二一十二个月六月目 录目 录1第一章 天然气和液化天然气(LNG)知识41.1 天然气知识41.1.1 天然气组成41.1.2 天然气燃烧特征51.1.3 天然气储运61.2 LNG基础性质81.2.1 LNG组分91.2.2 LNG物性数据91.2.3 LNG特点10第二章 LNG气化站工艺介绍112.1 气化站工艺步骤112.1.1卸车工艺122.1.2 贮存增压工艺122.1.3 气化加热工艺132.1.4 BOG处理工艺132.1.5 安全泄放工艺142.1.6 计量加臭工艺142.2 气化站部署152.3 LNG气化站关键设备
2、152.3.1 LNG储罐152.3.2 空浴式气化器162.3.3 水浴式加热器162.3.4 缓冲罐162.3.5 加臭装置172.4 工艺操作步骤172.4.1 卸车工艺操作步骤172.4.2 装车工艺操作程序182.4.3 贮罐首次出液气化工艺操作程序182.4.4 立式低温贮罐运行操作规程182.4.5 水浴式加热器操作规程202.4.6 加臭机操作规程212.4.7 燃气锅炉操作规程212.4.8 氮气瓶组操作规程212.4.9 二氧化氯发生器操作规程212.4.10 消防水泵操作规程222.4.11 柴油机操作规程222.5 安全操作注意事项232.6 设备巡检242.7 故障处
3、理24第三章 消防253.1 消防设施253.2 消防安全管理253.2.1 消防安全管理制度253.2.2 灭火救援263.2.3 消防器材管理制度263.3 操作要求273.4 操作注意事项27第四章 自控284.1 控制系统284.2 关键设备284.2.1 统计仪284.2.2 闪光报警系统284.3自控说明294.3.1 紧急停车294.3.2 供氮294.3.3 流量计量294.3.4 加臭控制294.4.5 消防29第五章 电气30第六章 安全管理316.1 安全管理制度316.1.1 安全防火“十大禁令”316.1.2 防火、防爆安全要求316.1.3 生产区安全管理要求316
4、.1.4 气化站安全管理要求326.1.5 气化站巡回检验制度326.1.6 交接班管理制度336.1.7 安全保卫制度336.2 气化站设备管理安全规程33第七章 LNG气化站应急预案357.1危险分析357.1.1 来自天然气危险357.1.2 来自LNG危险357.2 风险控制367.2.1 对可能产生超压设备管线设置安全泄压系统367.2.2 设置紧急事故切断系统367.2.3 设置可燃气体报警设施367.2.4 临时高压消防水系统367.2.5 高倍数泡沫系统367.2.6 配置移动式小型干粉灭火器367.3. 事故应急预案367.3.1 天然气泄露367.3.2 天然气着火377.
5、3.3 LNG储罐根部阀之前大量泄露377.3.4 LNG储罐泄露着火377.4 应抢救护377.4.1触电救护377.4.2严重冻伤抢救38第八章 专业相关知识398.1 电气知识398.1.1 变配电装置398.1.2 防雷电,防静电和保护接地408.1.3 电气防火和防爆418.1.4 安全操作方法428.2 压力容器及其运行438.3 安全附件458.3.1 安全阀458.3.2 爆破片468.3.3 常见阀门478.4 灭火基础常识498.4.1 灭火基础方法498.4.2 初起火灾扑救508.4.3 义务消防队建设和管理518.4.4 灭火材料558.4.5 常见消防器材灭火器58
6、第九章 安全学习习题集66一、选择题66二、判定题70三、填空题71四、问答题72第一章 天然气和液化天然气(LNG)知识1.1 天然气知识近20多年来,世界天然气需求连续稳定增加,平均增加率保持在2%,估计在世界能源组成中比重将会增加到29%左右。中国是开发利用天然气资源最早国家。新中国成立后,天然气产业有了很大发展。尤其是“八五”以来,中国储量快速增加,天然气进入高速发展时期。但从全世界看,中国天然气产业整体水平还很低,资源探明程度仅7%左右,储量动用程度约50%,尤其是天然气在能源结构中所占百分比极低,不到世界平均水平十分之一。伴随中国国民经济连续发展,工业化程度不停提升,对清洁能源需求
7、不停增大,预示着天然气含有很大发展空间,中国天然气产业含有良好发展前景。中国天然气产业正面临着前所未有发展机遇和挑战。伴随科技进步,世界能源消费结构不停地向低碳化演变,天然气作为低碳化清洁能源在世界各国全部得到了高度重视和发展,而现在中国天然气产业发展和国民经济及社会发展很不适应。为此,国家从能源结构调整、加强环境保护和可连续发展等基础国策出发,“十五”将大力发展天然气开发利用,这将为天然气产业发展发明良好环境。1.1.1 天然气组成天然气是由烃类和非烃类组成复杂混合物。大多数天然气关键成份是气体烃类,另外还含有少许非烃类气体。天然气中烃类基础上是烷烃,通常以甲烷为主,还有乙烷、丙烷、丁烷、戊
8、烷、和少许已烷以上烃类。在中有时还含有极少许环烷烃(如甲基不戊烷)及芳香烃(如苯、甲苯)。天然气中非烃类气体,通常为少许氮气、氧气、氢气、二氧化碳、水蒸气、硫化氢,和微量惰性气体如氦、氩、氙等。天然气中水蒸气通常呈饱和状态。天然气组成并非固定不变,不仅不一样地域油、气藏中采出天然气组成判别很大,甚至同一油、气藏不一样生产井采出天然气组成也会有很大区分。1、依据化学组成不一样分类(1)干性天然气:含甲烷90%以上天然气。(2)湿性天然气:除关键含甲烷外,还有较多乙烷、丙烷、丁烷等气体。2、依据天然气起源分类(1)纯天然气:气藏中经过采气井开采出来天然气称为气井气。这种气体属于干性气体,关键成份是
9、甲烷。(2)油田伴生气:系指在油藏中和原油呈平衡接触气体,包含游离气和溶解在原油中溶解气两种。油田气是和石油伴生,是天然气一个,从化学组成来说属于湿性天然气。开采时和原油一起打出,气油比(m3/t)通常在20500范围内。这种气体中含有60%90%甲烷,10%40%乙烷、丙烷、丁烷和高碳烷烃。(3)凝析气田气:是含有轻易液化丙烷和丁烷成份富天然气。这种气体通常含有甲烷85%90%,碳三到碳五约2%5%。可采取压缩法、吸附法或低温分离法,将后者分离出去制液化石油气。(4)矿井气口从井下煤层抽出矿井气,习惯称为矿井瓦斯气。1.1.2 天然气燃烧特征天然气最关键成份是甲烷,基础不含硫,无色、无臭、无
10、毒、无腐蚀性,含有安全、热值高、洁净和应用广泛等优点,现在已成为众多发达国家城市必选燃气气源。城市燃气应按燃气类别及其燃烧特征指数(华白数W和燃烧势CP)分类,并应控制其波动范围。华白数W按式(1)计算:(1)式中:W华白数,MJ/m3(kcal/m3);Qg燃气高热值,MJ/m3/(kcal/m3);d燃气相对密度(空气相对密度为1)。燃烧势CP按式2计算:(2)(3)式中:CP燃烧势;H2燃气中氢含量,%(体积);CmHn燃气中除甲烷以外碳氢化合物含量,%(体积);CO燃气中一氧化碳含量,%(体积);CH4燃气中甲烷含量,%(体积);d燃气相对密度(空气相对密度为1);K燃气中氧含量修正系
11、数;O2燃气中氧含量,%(体积)。城市燃气分类应符合表要求。 城市燃气分类(干,0,101.3kPa)表类别华白系数W,MJ/m3(Kcal/m2)燃烧势CP标准范围标准范围人工燃气5R22.7 (5430)21.1(5050)24.3(5810)9455966R27.1 (6470)25.2(6017)29.0(6923)108631107R32.7 (7800)30.4(7254)34.9(8346)12172128天然气4T18.0 (4300)16.7(3999)19.3(4601)2522576T26.4 (6300)24.5(5859)28.2(6741)29256510T43.8
12、 (10451)41.2(9832)47.3(11291)33313412T53.5 (12768)48.1(11495)57.8(13796)40368813T56.5 (13500)54.3(12960)58.8(14040)414094液化石油气19Y81.2 (19387)76.9(18379)92.7(22152)48424922Y92.7 (22152)76.9(18379)92.7(22152)42424920Y84.2 (3)76.9(18379)92.7(22152)464249注:6T为液化石油气混空气,燃烧特征靠近天然气。1.1.3 天然气储运天然气是以气态燃用,但储运方
13、法有管输天然气、压缩天然气、液化天然气等多个形式。另外,现在还在发展天然气水合物。1. 压缩天然气(CNG)压缩天然气(CNG)是经过压缩机加压方法,将天然气压缩至容器,增加容器存放体积天然气运输方法。通常情况下,天然气经过几级压缩,达成20MPa高压,在用气时在经减压阀降压使用。在20MPa高压下,天然气压缩比能够达成276。CNG在生产和利用过程中成本相对较低,能耗低。不过因为采取粗笨高压气瓶,造成CNG单车运输量比较小,运输成本高。所以,通常认为该种方法只适合为距离气源地近、用气量小城市供给燃气。CNG项目标特点:和LNG相比,设备相对简单、投资少;和管道天然气相比要灵活,因为管道一旦建
14、设好以后,无法依据市场需要发生转移。2. 液化天然气(LNG)当日然气在大气压下,冷却至约-162时,天然气由气态转变成液态,称为液化天然气(Liquefied Natural Gas,缩写为LNG)。LNG体积约为同量气态天然气体积1/625,密度在450kg/m3左右。可见液化天然气含有较大气液,便于运输。另外,因为LNG燃点及爆炸极限高于汽油,所以不易发生爆炸,安全性能好。LNG项目包含液化工厂、低温储槽和再气化工厂建设。液化和再气化工厂经济可行性由年产量和最高供气量决定。因为LNG所以低温液体,其生产、储运及利用过程中全部需要对应液化、保温和气化设备,投资额高。这种运输形式只有在规模发
15、展较大时才含有合理经济性能。3. 管输天然气(PNG)管输天然气是经过管道直接将天然气输运到用户点一个运输方法,关键针对气源地用户或和气源地经过陆地相连国家之间天然气运输。管道长度对于PNG方法有一定要求。对于距离气源地较远地域,只有当用气量较大时才会含有很好经济性。因为海底管道建造和维护费用高,当日然气海上运输距离较长时,将会倾向于采取LNG船运输。和LNG项目不一样,PNG项目既不需要液化工厂也不需要再气化工厂。管道基础建设投资是影响项目经济可行性关键决定原因。基础建设投资额伴随管线距离、管线走向、地理环境和负荷系数改变而改变。天然气井口价格也对PNG项目标经济可行性有较大影响。当日然气进
16、口价格一定时,运输距离是决定其贸易方法关键原因。假如输送距离高于临界点,LNG项目将愈加可行。据英国BP企业提供数据,管道天然气和液化天然气运输成本运输距离临界值大致在40005000公里间。4. 其它技术除了上述三种已经成熟天然气存放技术,各国还在主动探寻其它更经济有效方法。其中包含天然气水合物(NGH ,Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)和吸附天然气(ANG,Adsorption Natural Gas)等。天然气水合物资源是世界能源开发下一个关键目标。海底天然气水化物资源丰富,其开发利用技术已成为一个国际能源领域热点。天然气水合物是在一定条件(适宜温度、
17、压力、气体饱和度、水盐度、pH值等)下由水和天然气组成类冰、非化学计量、笼形结晶化合物,其遇火即可燃烧。形整天然气水合物关键气体为甲烷,对甲烷分子含量超出99天然气水合物通常称为甲烷水合物(Methane Hydrate)。在标准情况下,1单位体积气水合物分解最多可产生164单位体积甲烷气体。不过依据现在发展来看,该技术距离工业应用成熟水平还有一定距离。吸附天然气技术是利用部分诸如活性炭等多孔性固体物质对气体吸附特征进行储气。因为这种新型储气方法也要求在一定压力作用下(通常为3MPa-4MPa)方能最大程度地提升气体附量(如在储存压力为3.5 MPa时,理论储气量可达其容积体积150倍),所以
18、从一定意义上讲,该储存方法同属压力储存。但因为储存压力较CNG大为降低,所以容器重量对应减轻,安全性相对提升。当储气容器改良一样是减轻车辆无效载重、提升空间利率、减缓容器内外壁腐蚀等部题最根本方法。现在该技术关键部分:吸附剂和热能储存器开发已经有了较大进展。作为天然气储存一个方法,因为单位存放介质吸附量还比较小,还不能在工业中得到大规模应用。现在只有少数机构能够将其应用到天然气汽车上。1.2 LNG基础性质天然气关键组分是甲烷,其临界温度为83,故在常温下,无法仅靠加压将其液化。通常液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)多存放在温度为162、压力为0.1MPa左右
19、低温储罐内,其密度为标准状态下甲烷600多倍,体积能量密度为汽油72%,十分有利于输送和储存。液化天然气是经过净化处理(脱水、脱烃、脱酸性气体)后,采取节流膨胀及外加冷源冷却工艺使得天然气液化。预处理关键包含清除,以免低温下冻结、堵塞。天然气液化装置按用途可分为两大类, 即基础负荷型天然气液化装置和调峰型天然气液化装置。基础负荷型天然气液化装置由天然气预处理系统、液化系统、储存系统、控制系统、装卸设施和消防系统等组成,是一个复杂庞大系统工程, 投资高达数十亿美元。因为项目投资巨大, LNG项目大多由壳牌、道达尔等大型跨国石油企业和资源拥有国政府合资建设。基础负荷型天然气液化装置液化单元常采取级
20、联式液化步骤和混合制冷剂液化步骤。20 世纪60 年代最早建设天然气液化装置, 采取当初技术成熟级联式液化步骤。到70年代又转而采取步骤大为简化混合制冷剂液化步骤(MRC)。80 年代后, 新建和扩建基础负荷型天然气液化装置则几乎无一例外地采取APCI 企业丙烷预冷混合制冷剂液化步骤(C3/MRC) 。调峰型天然气液化装置是小流量天然气液化装置, 并很年连续运行。所以, 调峰型液化步骤要求含有高效、灵活、简便、低成本特点。通常, 对于管道气压力较高情况, 为充足利用其压力能, 可考虑使用膨胀机液化步骤。选择调峰型LNG液化步骤, 必需依据具体设计要求和外围条件对上述原因进行综合考虑, 即对不一
21、样液化步骤投资成本、比功耗、运行要求和灵活性进行全方面对比, 才能最终决定采取何种液化步骤。天然气液化工厂工艺步骤不一样,出厂LNG温度和压力也有所不一样,如新疆广汇液化工厂出厂LNG温度约为162,压力为常压;中原绿能高科液化工厂出厂LNG温度约为145,压力为0.35MPa。1.2.1 LNG组分新疆广汇和中原绿能LNG工厂生产LNG组分以下:组分分子式体积含量mol%新疆广汇中原油田甲烷CH486.2395.857乙烷C2H612.772.936丙烷C3H80.34280.733异丁烷C4H100.201正丁烷C4H100.105异戊烷C5H120.037正戊烷C5H120.031已烷C
22、6H140.009庚烷C7H160.003辛烷C8H180.003氮N20.65500.0851.2.2 LNG物性数据新疆广汇LNG物性以下:分子量: 17.3气化温度: 162.3(常压1.053bar)临界温度: 82.5液相密度: 440kg/Nm3气相密度: 0.75 kg/Nm3(15.5)燃点: 650热值: 8700kcal/Nm3气化潜热: 0.51MJ/Kg(121Kcal/Kg)运动粘度: 12.072106m2/s燃烧势: 45.18CP华白数: 54.23MJ/m3爆炸极根 上限 15.77 下限 4.911.2.3 LNG特点1. 天然气液化后,体积缩小600多倍,
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