浅谈 LNG 气化站建设程序及工艺设备选择
浅谈 LNG 气化站建设程序及工艺设备选择
摘要：中国第一座LNG气化站建成（2001年建成）至今已十余年，与初期相比，国内建站手续和流程都成熟了许多。随着近年来LNG气化站建设技术规范及政府相关报批程序的改进，LNG气化站建设程序和工艺设备选择的要求也在不断更新和改进，对建站手续办理及建站要求更加严格，本文将结合已有建设经验对建站过程及设备选型进行讨论。
LNG气化站工程建设分成六个阶段：规划阶段、可行性研究阶段、设计阶段、建设阶段、试运行阶段、验收投产阶段，每一个阶段都需要一套严谨完善的流程。
LNG气化站建设规划阶段
1.LNG气化站选址
LNG气化站属于甲类场站，在选址时一需考虑城市规划以及国家消防、环保、安全规范要求；二需远离铁路、飞机场等大型重要场所；三要有利生产，方便运输、综合考虑气化站水、电、通讯等条件，站址尽量选择远离城市中心位置为宜。
站址选择时还需考虑站区管网投资成本，建站地址应尽量靠近现有燃气管网，利用已有管线。
考虑LNG接收与销售运输的方便性，站址尽量靠近城市外环路，站外具有良好的路面交通、条件，保证LNG安全运输。
所选场地应尽量平整，尽量降低工程施工难度，减少相关工程建设投资。
2.LNG气化站建站红线划定
LNG气化站建站红线面积大小根据建站规模、安全防火间距、预留用地规模来确认。前期根据城市燃气未来发展和管网用量规划，确定LNG气化站用气和储存规模，根据用气和储存规模确定建站规模。LNG气化站建设面积除了考虑LNG气化站的基本使用功能，还应根据当地实际情况，考虑能源多方面发展，预留空间以备后用。
选址结束后，向当地发改委提出项目建设立项申请，进行项目可行性研究阶段。
LNG气化站建设可行性研究阶段
LNG气化站选址结束后，进行LNG气化站立项等手续办理工作。
项目设计前，业主单位需对所建站地址地下地质情况、周边环境等情况进行收集，并提供给设计单位，设计单位依据业主提供的基础资料及现场实地勘察编制该项目可行性研究报告，提交至发改委审核批复立项申请。与土地所有人进行协商，由当地规划局、国土资源局等部门进行现场确认，办理选址意见书。按规定办理土地规划红线、土地证以及进行安评和环评审批。
以上工作完毕后，将相关资料提交当地发改委，由发改委最终下发项目立项核准书，立项手续完毕。具体手续流程见上图2-1：LNG气化站建设设计阶段
目前国内LNG气化站设计基本参照GB50028-2006《城镇燃气设计规范》、GB50016-2006《建筑设计防火规范》等进行设计。
选择当地指定的、有资质的地质勘探单位，对建站地址地下地质情况进行勘察，出具勘察报告。选择有LNG气化站设计资质的设计院，为设计院提供地质勘察报告、周边建筑物情况、建站性质及规模，设计院出具施工蓝图。向当地审图机构提供施工蓝图审查，出具审查意见后，将施工蓝图、消防专篇、光盘提供至当地一级消防部门报审设计图，出具消防审图意见，同时向住建局、防雷所、技术监督局、安监局上报施工蓝图，并出具相关意见书。具体手续流程见上图3-1：
LNG气化站建设施工阶段
LNG气化站施工前应到住建局办理建设工程规划许可证，取得建设工程规划许可证后由施工单位到当地住建局办理工程施工许可证。具体手续流程见上图4-1：
LNG气化站施工前应制定详细的施工方案和施工时间计划表，压力容器到现场后需对设备进行外观、技术资料及合格证书检查，由施工单位向质量技术监督局提供压力容器相关技术资料及图纸办理备案手续，再进场施工。
根据施工图纸先进行土建工程施工，有关电力、水等设施应到相关政府部门办理相关手续。
按施工图纸和国家有关质量标准进行消防、电气等工程施工。压力容器安装前需进行安全阀、仪表等附件检测，并有齐全的质量和产品合格证方可进场安装。
LNG场站内管道按设计要求进行施工，站内工艺管道按设计要求进行施工，按《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005要求对施工完毕的管道进行验收。设备基础的按设计要求进行施工和验收。
LNG气化站内管道施工完毕后，需对系统进行吹扫、压力试验和严密性试验。管道吹扫、压力试验完毕后，低温管道须对其进行保冷，其他管道均需进行防腐施工。
LNG气化站试运行阶段
LNG气化站建设完成后，在验收前，先进行试运行，确保LNG气化站在工艺流程、建设施工质量方面达到设计要求。试运行包括电气系统调试、仪表及自控系统测试、调压及切断设备测试、消防系统测试、安防系统调试、人员的培训、系统预冷和置换等，具体流程见下图5-1。
电气系统调试包括站外高压系统和站内低压系统调试，高压电气系统一般由站外供电局提供；低压电气系统由施工单位完成，负责电气系统设备线路安装调试，并进行空载试运行是否符合设备技术及设计要求。
仪表及自控系统调试包括仪表的检查、校准和试验和整体自控系统硬件及软件测试。仪表安装前需对仪表进行校验检查，安装完毕后对仪表进行调试，仪表调试合格后，需对整套仪表控制系统现场控制及数据核对。
调压及切断设备测试主要针对调压器的气密性和切断设备进行调试，使用氮气进行充压气密性试验，充压至进口压力1.05倍，保压30分钟不下降，如下降用泡沫法查明泄漏点。
消防系统测试主要测试消防泵是否正常运行、消防压力是否达到设计要求、系统管路是否畅通。检查消防泵电机、进出口阀门，启动后出水压力达到设计要求，逐一检查站内各消防喷淋系统，测试消防系统各联锁是否正常。
安防系统调试主要包括LNG气化站周界报警系统、CCTV监控系统。确认安装是否到位，当触碰时是否发生报警。CCTV监控系统主要检查摄像机安装位置及照度是否满足场站运行要求、监视器进行通电试验，图像清晰、遥控器遥控内容与切换路数符合设计要求、报警功能完好灵敏。人员培训包括各种上岗证培训和操作技能培训，按规定取得安全管理证、危化品操作证、压力容器操作证。安排专业技术人对操作人员及管理人员进行LNG气化站流程、设备及操作方法进行专业培训，确保每位场站工作人员熟悉LNG气化站专业技术知识及操作知识。
系统预冷和置换前需制定详细方案，预冷前先用氮气对系统进行置换，置换出系统内的空气和水汽，以防预冷过程中系统发生堵塞情况。系统置换完毕后，采用液氮对系统进行预冷，预冷过程应缓慢，降温速度控制在50℃/小时之内，降温过程中注意整个系统保冷情况，如有保冷效果不佳的地方及时进行调整。进液完毕后，液氮在罐内观察不少于2天，确保系统无误后，方可将液氮放出，液化天然气进系统。
LNG气化站验收投产阶段
LNG气化站试运行结束后，无任何问题即可安排相关部门对此项工程进行验收投产并办理相关证书。由当地住建局、质检局、技术监督局、消防及安监等部门到现场验收，具体验收流程如右图6-1：
验收资料包括：工程项目建议书、申请报告及审批文件、批准的设计任务书、初步设计、技术文件、施工图、工程项目建设合同、招投标文件、设计变更单、工程量清单、建设工程规划许可证、施工许可证、质量监督文件、报建审核书、报建图、竣工测量验收合格证、工程质量评估报告、施工资质书、工程变更单、施工组织设计、工程竣工报告、材料及仪表设备等出厂合格证明及检验报告、施工记录、竣工图纸、工程检验合格记录等。
除了竣工验收外，LNG气化站还需办理危险品及压力管道使用证、防雷接地验收、压力表及安全阀校验、消防验收、安全验收及危化品特许经营许可证办理。
LNG气化站工艺流程及设备选择
液化天然气由槽车从LNG接收站运输至LNG场站进行储存，储罐中的LNG利用系统压差登录汽化器，在汽化器中LNG液相变成为气体，然后登录调压器调压、计量装置计量、加臭设备加臭后，输送至城市输配管网系统。整个生产过程均在密闭的压力容器和管道内进行，只是物理变化过程，无化学反应发生。
LNG气化站设备主要包括：低温设备LNG储罐、BOG储罐、BOG压缩机、BOG汽化器、EAG汽化器、卸车增压器、储罐增压器、空温式汽化器、调压计量与加臭装置、氮气瓶、真空管路、站控系统。
LNG储罐一般有两种立式储罐和卧式储罐，根据现场生产情况进行选择，储罐容积50~200m不等，均采用真空粉末绝热保冷，LNG储罐设计压力一般为0.6MPa~1.0MPa,设计温度为-196℃~20℃，工作温度为-162℃。
BOG储罐用于LNG场站生产过程中排出的BOG气体，减少系统气体损失，同时稳定稳定系统供气压力。目前市场上供应有2~200m不等大小的缓冲罐，根据系统需求量设置大小。
BOG压缩机属于往复式压缩机，通过压缩机内活塞的往复运动将气体压力增加，输送至外界。因BOG压缩机工作气体为低温气体，压缩机材质必须耐低温且防止结冰，故一般采用无油润滑往复式压缩机，工作原理与普通的往复式压缩机一样。
卸车增压器、BOG汽化器、EAG汽化器、储罐增压器、空温式汽化器均采用空温式汽化器。目前市场上空温式汽化器供应单台汽化量在10~6000m/h,采用菱形翅片管连接，根据系统设计气化量和压力选择不同型号的空温式汽化器。
由设计根据高峰小时流量进行调压器和加臭装置设备选型。流量计选用涡轮流量计，在天然气送出站前对其进行加臭（四氢噻吩）。
低温真空管路：LNG气化站内LNG经过的低温管路均需进行发泡聚乙烯保冷保温或者直接采用真空绝热管。
LNG气化站自控仪表系统可分解为现场仪表系统、站控制系统、火灾报警控制系统、ESD紧急停车系统、视频及红外报警系统，燃气泄露系统。通过监控、控制、报警对系统进行控制。
小结
近年来，随着环保管理力度的加强，很多企业开展煤改气或油改气工程，用天然气来代替煤炭或者燃料油作为燃料，以减少废气排放。由于整改时间紧，天然气需求量大，原有比较单一的天然气管道供应模式无法满足市场需求。LNG作为城市天然气重要补充能源不可或缺。苏州燃气集团作为城市燃气供应者，承担着市区、吴中区、相城区域燃气供应的职责，在需要补充气源时起着至关重要的作用。未来城市燃气缺口将更大，需要我们提供更多的气源保证。因此，城市需要建设更多的LNG气化站来补充城市燃气缺口，而随着政府管控的严格和建站技术的规范，城市建站手续办理将更加严格，建设一个合格的LNG气化站项目需要一套严谨的建站程序和成熟的工艺流程及设备，为此，我们需要不断地学习总结，努力强化相关知识储备，为提高LNG气化站建设水平贡献力量。
LNG气化站工程建设分成六个阶段：规划阶段、可行性研究阶段、设计阶段、建设阶段、试运行阶段、验收投产阶段，每一个阶段都需要一套严谨完善的流程。
LNG气化站建设规划阶段
1.LNG气化站选址
LNG气化站属于甲类场站，在选址时一需考虑城市规划以及国家消防、环保、安全规范要求；二需远离铁路、飞机场等大型重要场所；三要有利生产，方便运输、综合考虑气化站水、电、通讯等条件，站址尽量选择远离城市中心位置为宜。
站址选择时还需考虑站区管网投资成本，建站地址应尽量靠近现有燃气管网，利用已有管线。
考虑LNG接收与销售运输的方便性，站址尽量靠近城市外环路，站外具有良好的路面交通、条件，保证LNG安全运输。
所选场地应尽量平整，尽量降低工程施工难度，减少相关工程建设投资。
2.LNG气化站建站红线划定
LNG气化站建站红线面积大小根据建站规模、安全防火间距、预留用地规模来确认。前期根据城市燃气未来发展和管网用量规划，确定LNG气化站用气和储存规模，根据用气和储存规模确定建站规模。LNG气化站建设面积除了考虑LNG气化站的基本使用功能，还应根据当地实际情况，考虑能源多方面发展，预留空间以备后用。
选址结束后，向当地发改委提出项目建设立项申请，进行项目可行性研究阶段。
LNG气化站建设可行性研究阶段
LNG气化站选址结束后，进行LNG气化站立项等手续办理工作。
项目设计前，业主单位需对所建站地址地下地质情况、周边环境等情况进行收集，并提供给设计单位，设计单位依据业主提供的基础资料及现场实地勘察编制该项目可行性研究报告，提交至发改委审核批复立项申请。与土地所有人进行协商，由当地规划局、国土资源局等部门进行现场确认，办理选址意见书。按规定办理土地规划红线、土地证以及进行安评和环评审批。
以上工作完毕后，将相关资料提交当地发改委，由发改委最终下发项目立项核准书，立项手续完毕。具体手续流程见上图2-1：LNG气化站建设设计阶段
目前国内LNG气化站设计基本参照GB50028-2006《城镇燃气设计规范》、GB50016-2006《建筑设计防火规范》等进行设计。
选择当地指定的、有资质的地质勘探单位，对建站地址地下地质情况进行勘察，出具勘察报告。选择有LNG气化站设计资质的设计院，为设计院提供地质勘察报告、周边建筑物情况、建站性质及规模，设计院出具施工蓝图。向当地审图机构提供施工蓝图审查，出具审查意见后，将施工蓝图、消防专篇、光盘提供至当地一级消防部门报审设计图，出具消防审图意见，同时向住建局、防雷所、技术监督局、安监局上报施工蓝图，并出具相关意见书。具体手续流程见上图3-1：
LNG气化站建设施工阶段
LNG气化站施工前应到住建局办理建设工程规划许可证，取得建设工程规划许可证后由施工单位到当地住建局办理工程施工许可证。具体手续流程见上图4-1：
LNG气化站施工前应制定详细的施工方案和施工时间计划表，压力容器到现场后需对设备进行外观、技术资料及合格证书检查，由施工单位向质量技术监督局提供压力容器相关技术资料及图纸办理备案手续，再进场施工。
根据施工图纸先进行土建工程施工，有关电力、水等设施应到相关政府部门办理相关手续。
按施工图纸和国家有关质量标准进行消防、电气等工程施工。压力容器安装前需进行安全阀、仪表等附件检测，并有齐全的质量和产品合格证方可进场安装。
LNG场站内管道按设计要求进行施工，站内工艺管道按设计要求进行施工，按《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005要求对施工完毕的管道进行验收。设备基础的按设计要求进行施工和验收。
LNG气化站内管道施工完毕后，需对系统进行吹扫、压力试验和严密性试验。管道吹扫、压力试验完毕后，低温管道须对其进行保冷，其他管道均需进行防腐施工。
LNG气化站试运行阶段
LNG气化站建设完成后，在验收前，先进行试运行，确保LNG气化站在工艺流程、建设施工质量方面达到设计要求。试运行包括电气系统调试、仪表及自控系统测试、调压及切断设备测试、消防系统测试、安防系统调试、人员的培训、系统预冷和置换等，具体流程见下图5-1。
电气系统调试包括站外高压系统和站内低压系统调试，高压电气系统一般由站外供电局提供；低压电气系统由施工单位完成，负责电气系统设备线路安装调试，并进行空载试运行是否符合设备技术及设计要求。
仪表及自控系统调试包括仪表的检查、校准和试验和整体自控系统硬件及软件测试。仪表安装前需对仪表进行校验检查，安装完毕后对仪表进行调试，仪表调试合格后，需对整套仪表控制系统现场控制及数据核对。
调压及切断设备测试主要针对调压器的气密性和切断设备进行调试，使用氮气进行充压气密性试验，充压至进口压力1.05倍，保压30分钟不下降，如下降用泡沫法查明泄漏点。
消防系统测试主要测试消防泵是否正常运行、消防压力是否达到设计要求、系统管路是否畅通。检查消防泵电机、进出口阀门，启动后出水压力达到设计要求，逐一检查站内各消防喷淋系统，测试消防系统各联锁是否正常。
安防系统调试主要包括LNG气化站周界报警系统、CCTV监控系统。确认安装是否到位，当触碰时是否发生报警。CCTV监控系统主要检查摄像机安装位置及照度是否满足场站运行要求、监视器进行通电试验，图像清晰、遥控器遥控内容与切换路数符合设计要求、报警功能完好灵敏。人员培训包括各种上岗证培训和操作技能培训，按规定取得安全管理证、危化品操作证、压力容器操作证。安排专业技术人对操作人员及管理人员进行LNG气化站流程、设备及操作方法进行专业培训，确保每位场站工作人员熟悉LNG气化站专业技术知识及操作知识。
系统预冷和置换前需制定详细方案，预冷前先用氮气对系统进行置换，置换出系统内的空气和水汽，以防预冷过程中系统发生堵塞情况。系统置换完毕后，采用液氮对系统进行预冷，预冷过程应缓慢，降温速度控制在50℃/小时之内，降温过程中注意整个系统保冷情况，如有保冷效果不佳的地方及时进行调整。进液完毕后，液氮在罐内观察不少于2天，确保系统无误后，方可将液氮放出，液化天然气进系统。
LNG气化站验收投产阶段
LNG气化站试运行结束后，无任何问题即可安排相关部门对此项工程进行验收投产并办理相关证书。由当地住建局、质检局、技术监督局、消防及安监等部门到现场验收，具体验收流程如右图6-1：
验收资料包括：工程项目建议书、申请报告及审批文件、批准的设计任务书、初步设计、技术文件、施工图、工程项目建设合同、招投标文件、设计变更单、工程量清单、建设工程规划许可证、施工许可证、质量监督文件、报建审核书、报建图、竣工测量验收合格证、工程质量评估报告、施工资质书、工程变更单、施工组织设计、工程竣工报告、材料及仪表设备等出厂合格证明及检验报告、施工记录、竣工图纸、工程检验合格记录等。
除了竣工验收外，LNG气化站还需办理危险品及压力管道使用证、防雷接地验收、压力表及安全阀校验、消防验收、安全验收及危化品特许经营许可证办理。
LNG气化站工艺流程及设备选择
液化天然气由槽车从LNG接收站运输至LNG场站进行储存，储罐中的LNG利用系统压差登录汽化器，在汽化器中LNG液相变成为气体，然后登录调压器调压、计量装置计量、加臭设备加臭后，输送至城市输配管网系统。整个生产过程均在密闭的压力容器和管道内进行，只是物理变化过程，无化学反应发生。
LNG气化站设备主要包括：低温设备LNG储罐、BOG储罐、BOG压缩机、BOG汽化器、EAG汽化器、卸车增压器、储罐增压器、空温式汽化器、调压计量与加臭装置、氮气瓶、真空管路、站控系统。
LNG储罐一般有两种立式储罐和卧式储罐，根据现场生产情况进行选择，储罐容积50~200m不等，均采用真空粉末绝热保冷，LNG储罐设计压力一般为0.6MPa~1.0MPa,设计温度为-196℃~20℃，工作温度为-162℃。
BOG储罐用于LNG场站生产过程中排出的BOG气体，减少系统气体损失，同时稳定稳定系统供气压力。目前市场上供应有2~200m不等大小的缓冲罐，根据系统需求量设置大小。
BOG压缩机属于往复式压缩机，通过压缩机内活塞的往复运动将气体压力增加，输送至外界。因BOG压缩机工作气体为低温气体，压缩机材质必须耐低温且防止结冰，故一般采用无油润滑往复式压缩机，工作原理与普通的往复式压缩机一样。
卸车增压器、BOG汽化器、EAG汽化器、储罐增压器、空温式汽化器均采用空温式汽化器。目前市场上空温式汽化器供应单台汽化量在10~6000m/h,采用菱形翅片管连接，根据系统设计气化量和压力选择不同型号的空温式汽化器。
由设计根据高峰小时流量进行调压器和加臭装置设备选型。流量计选用涡轮流量计，在天然气送出站前对其进行加臭（四氢噻吩）。
低温真空管路：LNG气化站内LNG经过的低温管路均需进行发泡聚乙烯保冷保温或者直接采用真空绝热管。
LNG气化站自控仪表系统可分解为现场仪表系统、站控制系统、火灾报警控制系统、ESD紧急停车系统、视频及红外报警系统，燃气泄露系统。通过监控、控制、报警对系统进行控制。
小结
近年来，随着环保管理力度的加强，很多企业开展煤改气或油改气工程，用天然气来代替煤炭或者燃料油作为燃料，以减少废气排放。由于整改时间紧，天然气需求量大，原有比较单一的天然气管道供应模式无法满足市场需求。LNG作为城市天然气重要补充能源不可或缺。苏州燃气集团作为城市燃气供应者，承担着市区、吴中区、相城区域燃气供应的职责，在需要补充气源时起着至关重要的作用。未来城市燃气缺口将更大，需要我们提供更多的气源保证。因此，城市需要建设更多的LNG气化站来补充城市燃气缺口，而随着政府管控的严格和建站技术的规范，城市建站手续办理将更加严格，建设一个合格的LNG气化站项目需要一套严谨的建站程序和成熟的工艺流程及设备，为此，我们需要不断地学习总结，努力强化相关知识储备，为提高LNG气化站建设水平贡献力量。