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天津辰力工程设计有限公司，天津300010
摘要：液化天然气（LNG）蒸发器是在蒸发气化系统中非常重要的设备。它一共有两种类型，SCV和ORV，同时也有它们各自的特性。本文说明国内外接收站的技术设计标准中气化炉布置的原则，以及天然气管道设计中必须遵循的原则，以及应注意的问题。
关键词：LNG；平面布置；管道设计
引言
气化器设备在安全距离处的布置要求是非常重要的，对低温LNG管线设计特征的说明主要是从管线材料，灵活的设计和冷绝缘设计进行分析，以及管道设计和收集LNG泄漏的措施，因此存在两种气化器的平面布局，并简要说明了管道设计的一些应注意的事项。
1气化器概述
在LNG的系统中，气化器是把液化的天然气转化为气态的一种转化设备。由于加热方法，热源，蒸发量等多种因素的影响，蒸发器可分为：加热气化器，环境蒸发器和过程蒸发器。目前，世界各地的LNG接收站通常使用4种类型的气化器：开放式气化器，浸没式燃烧气化器，中间管气化器和室内空气气化器。其中，SCV和ORV分别是指内置的加热蒸发器和环境蒸发器。
LNG接收站项目中常用的两种蒸发器，ORV和SCV，分别是基本负荷类型和峰值负荷类型。 ORV是一种用作基本装载系统的气化炉，具有很大的蒸汽容量，高利用率，简单的结构，廉价的海水作为热源以及有着较低的运行和加热成本。 SCV用作气化调峰减压系统。运行时间相对随机，但是它需要很高的启动速度，高蒸发速率，高可靠性，并且必须具有紧急启动功能。该设备的初始投资很小，但是考虑到运行过程中消耗的可燃气体，总体运行成本可能会更高。
2 气化器的平面布置
当前，世界上很多的液化厂和天然气设备的技术主要符合液化天然气（LNG）生产，储存和加工的标准。其主要采用了美国 NFPA 59A和欧洲EN 1473的标准。NFPA 59A具有高度相关性，有特殊要求和易用性，因此在各个国家和地区都得到广泛的使用。我国现行有关液化天然气的标准主要包括：GB / T20368，SY / T6711-2008等，而且还采用了NFPA59A -2009的标准进行了相应的修订。而在修订SY / T 6711-2008的标准时，GB / T 20368-2006也成为了它在设计的重要参考依据。
根据一般设备布置时候的要求，ORV和SCV气化器的布置原则是工艺流程和类似设备相结合，然后它们则按在不同的区域中进行排列。SCV在彼此相邻的位置放置，而ORV则在对称的位置放置。且设备和建筑物远离火源的位置应按照GB / T 20368-2012的有关标准来选择。
3 气化器管道设计
液化天然气是通过把甲烷加工，冷却，液化而产生的。 它在常压下的沸点约为-162℃，同时具有较低的粘度，较低的密度而且还无味，无色，无腐蚀性。因此在设计管道时，主要考虑因素是LNG蒸发，低温和泄漏。
3.1工艺流程及其要求
气化器可以将液态的LNG转化成为气态的NG，所以气化器有着一条LNG进料管线和一条NG出口管线。同时，ORV拥有用于公共工程的海水供应管道，SCV拥有天然气管道（LFG），仪表空气管线，淡水管线和淡水溢流管。 NFPA 59A-2009对气化器管线中的阀门调节规定了以下要求：（1）对于并联蒸发器，每个蒸发器的入口和出口必须具有隔离阀。 （2）必须在通往加热的蒸发器的LNG管线上安装截止阀，该阀应距蒸发器至少15m。 （3）必须使用两个进气阀来关闭闲置的气体发生器；必须采取安全预防措施，以清除两个阀门之间积聚的任何液化或气化天然气。 （4）必须安装温度自动化装置，以使进入气体分配系统的液化天然气或气化气体的温度不偏离目标排气系统温度。（5）每个加热的蒸发器必须配备能够让热源断开的装置，该装置必须在本地和远程进行控制，并且远程控制点必须距蒸发器至少15 m。 （6）在每一个蒸发器的出口阀处，其上游的管道组件和出口的安全阀的温度必须为-162℃。（7）每个蒸发器都必须配备相应的安全阀。假设压力不超过气化器最大工作压力的10％，则加热气化器和生态气化器中的安全阀的流量应为标准值的110％和150％。液化的天然气也很容易气化。而且在气化过程中，管道中的压力升高，控制系统也易于调节。所以在管道的设计中，必须考虑防止气体的积累，排出和回流以及循环，从而保持低温。
压力累积的典型原因是阳光直射和热交换器的管道堵塞，因此必须安装泄压阀以保护其中的管道。
3.2低温液化天然气管道的设计特点
为了使LNG管道系统在极低的温度下运行，必须要考虑一些比如像材料的选择，管道的卸压，以及冷绝缘支撑和多层结构等方面的一些问题。
3.2.1低温管道材料
-162°C的极低温度，要求用于LNG管道的材料在低温下也具有良好的韧性，耐腐蚀性和焊接性能。 如果管道在低温的情况下使用，则材料的线性膨胀系数应该要相对变低。 目前，奥氏体的不锈钢材料也主要用于LNG的低温管道中。 另外，9％的镍钢和殷钢都具有其所需的极低温的特性，并有望成为液化天然气的常用材料管道。
3.2.2低温下的柔韧性
在低温的管道系统中不能使用波纹管膨胀节，并且为实现其低温管道的灵活性要通过自然补偿和弯头来实现。 所以有必要对LNG管道进行相应的应力分析，并且必须明智地选择膨胀弯头的位置和所需的膨胀。另外，应考虑低温液化天然气管道的低温弯曲条件。
3.2.3防寒结构
为避免LNG管道表面结露，减少热量吸收并确保在低温运行期间满足防冻要求，管道应设计成隔热的。目前，国内外企业认为其中较理想的保温隔热材料是：聚氨酯泡沫，玻璃泡沫以及丁腈橡胶和二烯泡沫。 其中，前面的两种材料的用于刚性的防寒系统，后两种材料的组合用于柔性防寒系统。
3.3气化器管路布置
DMC设备处理管道除包括燃气管道外，还包括LNG进口管道和一条燃料气线。由于液化天然气管道的低温特性，需要更多的管道具有灵活性，因此有必要根据管道的方向科学地调节膨胀弯头，为了减少安装过程中二次应力对管道的影响。 ORV装置有两个入口管和出口管，铺设管道时，管道应对称放置在管道附近。另外，液化天然气的进出口与海水ORV设备的进出口在设备的同一侧。设计管道时，应考虑其总体位置合理安装管道支架。
4 气化器装置区安全措施
4.1防泄漏措施
LNG是A类危险的易燃液体，应使用尽可能少的法兰连接管道，并应尽可能焊接部件，所有对焊接的低温阀必须无泄漏。且具有长期密封性能的法兰和垫片也要应用于各种材料的连接处以及经常拆卸的地方。
4.2 LNG泄漏收集的措施
事故发生后液态LNG排放的设计和管理成为LNG的关键安全技术之一，它通常是通过一些围堰和沟渠来进行设计。液化天然气的消耗和泄耗时间也决定了围堰的大小以及沟渠的长宽距离以及它的深度。另外根据NFPA 59A和EN 1473的一些相关的规范，必须在支管，法兰配件和仪器连接上规定LNG收集的措施。因此，有必要在处理区内安装一个集液罐，并在其倾斜区域设置一个倾斜的旁路，以便在每个泄漏点收集LNG，并将其排放到集液罐中，然后使其缓慢蒸发。
（1）LNG通过旁路流入沉降器时会缓慢挥发，形成在大风条件下扩散的气云??。因此，旁路沟槽的尺寸应由LNG旁路速率和汽化速率的组合来确定，并且沟槽的宽度应在满足要求的同时尽可能地窄。
（2）沉淀池的有效容积应提供单个排放源的最大排放量。沉淀池的最小容积应等于可以在10分钟或更短的时间内释放到该区域释放源的最大容积。贮液槽的面积也应尽可能的小，以减少挥发速率，这可以通过增加贮液槽的深度来实现。应该注意的是，铺设液化天然气通道时，应避免与工厂道路，雨水管道，海水沟渠，管道和地下电缆相交；且液化天然气收集系统也应考虑排放雨水和灭火用水的要求。
结束语
LNG气化器设备的配置应充分考虑管道配置，并且应在配置的最开始进行管道检查。海水排水沟的安装有必要要与ORV的位置相吻合，并且它们之间的距离也要充分考虑海水管道的土地使用以及其设备维护等情况。
参考文献
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