陕西省天然气股份有限公司 陕西西安 710016
摘要：天然气供应主要有管输和非管输两种类型，其中非管输天然气又包括压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)两种，因LNG较CNG储量大、压力低、更加安全可靠，故除管输天然气外，LNG点供成为我国天然气供应的常用方式。管输天然气因计划性维修或非计划性抢修等作业时需停气放空，保证作业安全，但同时还要保证用户的天然气供应，此时移动式LNG应急供气是一种最为合适的选择，此外，一些地处偏僻的用户因天然气管道无法敷设到位或冬季高峰期间天然气管网供气能力不足的情况下，也可以通过移动式LNG供气装置保证其供气。
关键词：移动式 应急供气 工艺流程 气化器 调压计量撬
引言：管输天然气因计划性维修或非计划性抢修等情况下的应急供气以及用户的临时点供过程中，采用移动式LNG应急供气装置保障供气已成为大势所趋，不仅将对用户供气的影响降到最低，也大大降低了因天然气停输带来的社会影响[1-3]。移动式LNG应急供气装置多为撬装站，方便运输、安装和拆卸，在应急供气装置的选择上应充分考虑用户用气需求量，选择能力匹配的供气装置，保证移动方便、连接快速、简单实用、供应量充足。
1.LNG应急供气装置工艺流程
通过槽车将LNG运送至用气地点，槽车上的气、液相管道通过金属软管分别与卸车增压气化器进行连接。卸车前首先利用槽车中的BOG气体对管道进行预冷和排空，然后通过卸车增压气化器将槽罐内的压力升高，利用压差将LNG输送到空温式气化器进行气化，气化后的天然气经调压、计量、加臭输送至天然气管网，出站压力需略高于用户所需压力（如图1）[4]。
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图1 LNG应急供气装置工艺流程简图
2.LNG应急供气装置
2.1应急供气装置类型
LNG应急供气装置目前使用较多的是小型用户应急供气装置和中型用户应急供气装置两种类型。小型用户应急装置的规模多为500Nm3∕h以下，由LNG钢瓶、气化装置、调压装置三部分组成，可满足一般小型商业用户和居民用户的临时供气；中型用户应急装置的规模多为1000Nm3∕h以下，由LNG槽车、气化器和调压计量撬几部分组成，可满足大型商业用户和小型工业用户供气[5]。
2.2气化器
目前使用的各类型气化器的气化能力，取决于主体管路结构，基本可归纳为以下两方面因素：
（1）有些气化器设计得很高，这样可以有效地降低成本，减少连接用的弯管、卡环等材料费，以及焊接过程中产生的人工费。但气化器主体增高的同时也增加了后段阻力，流速降低会导致后段阻力升高得更快，阻碍前段液流通过，降低气化能力。为避免此情况，主气化器翅片管设计高度最好低于6000mm，在主体降低高度后可适当增加翅片管数量，增加气化通道，保障气化能力。
（2）气化器过冷段通过换热翅片从空气中吸收气化所需热量，使LNG由液相转换为气相NG。因空气中存在一定的湿度，当与换热翅片接触时，换热翅片温度较低使空气中的水汽到达露点温度，就会凝结成液体并覆盖于换热翅片表面，出现结霜、结冰现象，并使换热效率下降，导致气化能力降低。根据现场使用效果判断，气化器过冷段宜选用纵向星形翅片管，可提高化霜速度；而气化器的过热段则是将低温气相天然气温度升高，使其温度达到不低于环境温度5~10℃，此段温差小，所需换热面积大，宜选用三相旋流翅片。
2.3调压计量撬
调压计量撬需与气化器能力相匹配，并能够充分满足用户用气需求，但设备口径及供气规模也不宜超过用户用气量上限过多，因超过用户用气规模所选用的设备就相应较大，对选用价格影响较大，提高了设备成本。建议在能满足用户需求的情况下，优先选用小口径设备，节省费用，同时也便于日后维修保养。计量调压撬采用先过滤后调压再计量的形式，并在出口设置加臭设备，保证气质、压力的同时，也保障用气安全。为方便设备运输，提高使用寿命，建议选用方舱式撬装设备。
3施工注意事项
3.1工艺部分
气化过程前后温度变化较大，因带颈对焊法兰可以适应温度频繁变化的工况，带颈对焊法兰较平焊法兰更为合适。当气化器的换热能力不足时，可能导致气化不充分，使低温天然气甚至液态天然气进入管网，造成压力波动，严重时可能会引起管道冻裂发生事故。为了防止此现象的发生，可在气化器的进口管道上设置紧急切断阀，并与出口测温装置连锁。
3.2土建部分
气化器在制作中可设置成可调式水平基座安装，施工简单。同时因空温式气化器自重大，运行时会发生结霜、结冰现象导致设备本体重量增加，建议气化器安装地面选用混凝土基础，并采用C35及以上强度等措施。
3.3防雷防静电部分
根据《化工企业静电接地设计规程》(HG/T675—1990)，应对管道、设备、仪器仪表、电气控制系统及LNG槽车进行防静电接地处理，并在仪器仪表、电气控制系统中安装浪涌保护器。因空温式气化器设备高度较高，宜在距离气化器顶部200mm做避雷带，经引下线连接至现场接地网，接地总电阻应不大于1Ω。
4应急供气设备的改造
4.1槽车加压优化
槽车内LNG在刚卸车时由压差推动液相天然气从槽车流向气化器，气化后供给用户，但随着槽罐内液相天然气的不断流出，罐内气体压力不断降低导致液相天然气出罐速度逐渐下降直至停止。正常LNG气化操作中必须不断向槽车内补充气体天然气，使罐内压差维持在一定范围内，才能保证气化过程持续不断，而应急装置在无增压的情况无法全部卸放。可通过增加外置LNG杜瓦瓶以及增压气化器实现槽车增压的目的，同时增加进入卸车增压气化器的气化量，并将其做成可移动法兰连接，在使用时随时连接。
4.2开发体积更小的LNG槽车
应急供气装置以LNG槽车为气源时，体积较大，在道路狭窄、山区地形条件下，移动应急供气装置放置位置受限。
考虑在保证相同供气能力的前提下，开发体积更小的LNG槽车。同时使用360°旋转的万向接头保证该设备在实际使用过程中可以不受任何连接位置的限制，并将接口设计为快速组装接口。
4.3瓶组式气源应急供应方式
一些中小型用户或偏远地区用户，往往存在用气现场的空间限制，不足以满足槽车应急供应所需场地的要求，且用气需求小，采用槽车应急供气存在资源浪费，用气成本高。在小时用气量低于500m3的情况下可以考虑使用杜瓦瓶充装LNG，用专用车辆运输至现场进行应急供应。杜瓦瓶一般为16个一组，单瓶容积为410L，双层结构，内外层之间使用绝热材料，以8用8备方式进行点供使用。
4.4开发大型移动式应急供气装置
大型工业用户用气量大，用气要求连续、平稳，中小型用户的应急供气装置无法满足大型工业用户用气需求。考虑开发大型移动式应急供气装置，同时配套相应的加热装置，可采用电加热方式或水套加热炉加热工艺，加热设备应做成撬装式，便于运输和临时装卸。气化器以及调压计量撬根据用户用气规模大小进行设计制造，并固定安装至现场，其他设备采用撬装方式随用随装，可节约时间，缩短应急供气周期。
5.结论
移动式LNG应急供气装置因其方便、灵活、实用等优点在我国的应用已经非常广泛，弥补了管输天然气存在的不足，解决了应急供气及调峰供气问题。但由于其低温、易燃易爆的特性，在运输、安装及使用过程中必须严格执行相关规范要求，为安全平稳供气提供保障。
参考文献：
[1]徐松强.用于城市燃气抢修的移动式LNG应急装置[J].煤气与热力, 2011(03):56-58.
[2]刘建辉,周卫.天然气中压系统应急气源方案[J].煤气与热力, 2007(02):9-11.
[3]刘建辉,杨宏军,徐文东,等.小型移动式天然气临时供应装置及应用示范[J].天然气工业,2011,031(08):101-105.
[4]杜小虎,张金锋.浅谈LNG应急供气工程[J].上海煤气，2018（02）：29-30.
[5]孙成良.移动LNG应急供气装置在停气抢修的应用[J].煤气与热力, 2013(07):63-65.