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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