(五) 外輸及計(jì)量系統(tǒng)
接收站天然氣外輸若有多條輸氣管線，可在外輸總管管匯上接出。天然氣總管上設(shè)有一套完善的壓力保護(hù)系統(tǒng)，.以防輸氣管線超壓。外輸總管上設(shè)有壓力控制閥，將氣化器出口壓力控制在要求的外輸壓力，以防止輸氣管線因壓力過低而造成高壓輸送泵背壓過低。計(jì)量成套設(shè)備要滿足貿(mào)易計(jì)量要求，并設(shè)有1套備用回路。
(六) 接收站的操作
按原料輸入和產(chǎn)品輸出的狀況，LNG接收站的操作可分為正常輸出操作、零輸出操作和備用操作三種情況。
1. 正常輸出操作
正常輸出操作時(shí)按照有無(wú)卸船又可以分為兩種模式。
一種是在正常輸出操作時(shí)無(wú)卸船作業(yè)，這種操作模式是LNG接收站運(yùn)行中最常用的操作模式。此時(shí)，按照供氣需求調(diào)節(jié)泵的排量，控制氣化器的氣化量，滿足外輸需求。同時(shí)為了保持卸船總管的冷狀態(tài)，需要循環(huán)少量的LNG。當(dāng)外輸氣量很大時(shí)，將從天然氣輸出總管上返回少量氣體到LNG儲(chǔ)罐來保持壓力平衡。
另一種是在正常輸出操作時(shí)有卸船作業(yè)，此時(shí)，卸船總管的LNG循環(huán)將停止，并根據(jù)LNG的密度決定從LNG儲(chǔ)罐的頂部或下部進(jìn)料。主要操作有：LNG運(yùn)輸船靠岸、卸料臂與運(yùn)輸船聯(lián)結(jié)、LNG卸料臂冷卻、LNG卸料、卸料完成放凈卸料臂、將卸料臂與運(yùn)輸船脫離。
2. 零輸出操作
零輸出操作是接收站停止向外供氣時(shí)的狀態(tài)。在此期間，不安排卸船。如果在卸船期間，接收站的輸出停止，卸船應(yīng)同時(shí)停止，以防止大量蒸發(fā)氣不能冷凝而排放到火炬。
3. 備用操作
備用操作是LNG接收站處于無(wú)卸船和零輸出時(shí)的操作。在備用操作時(shí)，通過少量的LNG循環(huán)來保持系統(tǒng)的冷狀態(tài)。蒸發(fā)氣將用作燃料氣，多余的蒸發(fā)氣則排放到火炬。
二、接收站主要設(shè)備
接收站的主要設(shè)備是儲(chǔ)罐、蒸發(fā)氣壓縮機(jī)、高低壓輸送泵、再冷凝器、氣化器等。第三章敘述天然氣液化工藝和設(shè)備時(shí)，對(duì)有關(guān)設(shè)備性能已做了描述，本節(jié)著重對(duì)接收站如何配套選用這些設(shè)備方面作介紹。
(一) 儲(chǔ)罐
1. 罐容
接收站儲(chǔ)罐的容量決定了接收站的儲(chǔ)存能力，而確定LNG接收站儲(chǔ)存能力的因素是多方面的，如LNG運(yùn)輸船的船容、碼頭最大連續(xù)不可作業(yè)天數(shù)、LNG接收站的外輸要求及其他計(jì)劃的或不可預(yù)料事件，如LNG運(yùn)輸船的延期或維修、氣候變化等。
接收站儲(chǔ)存LNG的能力，所需要的最小罐容可以按下式計(jì)算
?Vs=(Vt+n×Qa-t1×q+r×Qc×t2)??? (6-1)
式中K——LNG罐最小需求容積，m3；
K——LNG船的最大容積，m3；
n——LNG船的延誤時(shí)間(n1碼頭不可作業(yè)天數(shù)、n2航程延誤天數(shù)、n3碼頭調(diào)度延誤天數(shù))，d；
Qa——高峰月平均日供氣量，m3/d；
t1——LNG卸料時(shí)間(12h)；
g——最小送出氣量，m3/d；
r——LNG船航行期間市場(chǎng)變化系數(shù)；
t2——LNG船航行時(shí)間，d；
Qc——高峰月平均城市燃?xì)馊展饬浚琺3/d。
計(jì)算得到的LNG罐最小需求容積，按此確定單罐容積和罐的臺(tái)數(shù)。對(duì)于大型LNG接收站來說，單罐容積大、臺(tái)數(shù)少，可以節(jié)省占地、減少投資。但是罐的數(shù)量也要考慮卸船作業(yè)等操作管理的需要，不宜太少。
2. 罐型
各種形式的LNG儲(chǔ)罐的優(yōu)缺點(diǎn)已在第四章做過敘述，一般做法是，對(duì)于罐容小于14×104m3，可以考慮單容、雙容或全容三種形式；對(duì)于罐容在(14～16)×104m3之間的，一般選用雙容或全容罐；而罐容大于16×104m3的，建議選用全容罐。大型LNG接收站從安全考慮，如果可能，一般選用全容式混凝土頂儲(chǔ)罐(FCCR)。全容式混凝土頂儲(chǔ)罐的最大操作壓力比金屬頂儲(chǔ)罐的高。在卸船操作時(shí)，可利用罐內(nèi)蒸發(fā)氣自身壓力直接返回到LNG運(yùn)輸船上，無(wú)需設(shè)置返回氣風(fēng)機(jī)加壓。
全容式混凝土頂儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力一般為29kPa，設(shè)計(jì)溫度為-175～+65℃。日蒸發(fā)率的要求按罐的容積大小而不同，罐容小，表/體比大，日蒸發(fā)率高。目前國(guó)際上對(duì)10×104m3以上的儲(chǔ)罐，要求日蒸發(fā)率小于0.05%。10×104m3以下的儲(chǔ)罐，日蒸發(fā)率小于0.08%。LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料為9%鎳鋼。為安全起見，所有的連接管口均設(shè)計(jì)在罐的頂部；在罐的底部設(shè)有隔離支撐平臺(tái)，并設(shè)有加熱系統(tǒng)，以防基礎(chǔ)凍結(jié)現(xiàn)象發(fā)生。在LNG儲(chǔ)罐上設(shè)有足夠的報(bào)警和緊急停車設(shè)施以保證LNG儲(chǔ)罐最大的安全。同時(shí)，在LNG儲(chǔ)罐上設(shè)有液位、溫度、密度連續(xù)檢測(cè)儀表，以確保正常安全生產(chǎn)。
(二) 氣化器
LNG氣化器是一種專門用于液化天然氣氣化的換熱器，但由于液化天然氣的使用特殊性，使LNG氣化器也不同于其他換熱器。低溫的液態(tài)天然氣要轉(zhuǎn)變成常溫的氣體，必須要提供相應(yīng)的熱量使其氣化。熱量的來源可以從環(huán)境空氣和水中獲得，也可以通過燃料燃燒或蒸氣來獲得。
對(duì)于基本負(fù)荷型系統(tǒng)使用的氣化器，使用率高(通常在80%以上)，氣化量大。首先考慮的應(yīng)該是設(shè)備的運(yùn)行成本，最好是利用廉價(jià)的低品位熱源，如從環(huán)境空氣或水中獲取熱量，以降低運(yùn)行費(fèi)用。以空氣或水作熱源的氣化器，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，幾乎沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用很低，比較適合于基本負(fù)荷型的系統(tǒng)。
對(duì)于調(diào)峰型系統(tǒng)使用的氣化器，是為了補(bǔ)充用氣高峰時(shí)供氣量不足的裝置，其工作特點(diǎn)是使用率低，工作時(shí)間是隨機(jī)牲的。應(yīng)用于調(diào)峰系統(tǒng)的氣化器，要求啟動(dòng)速度快，氣化速率高，維護(hù)簡(jiǎn)單，可靠性高，具有緊急啟動(dòng)的功能。由于使用率相對(duì)較低，因此要求設(shè)備投資盡可能低，而對(duì)運(yùn)行費(fèi)用則不大苛求。
現(xiàn)在使用的LNG氣化器有下列幾種形式：開架式氣化器(ORV)、浸沒燃燒式氣化器(SCV)、中間介質(zhì)式氣化器(IFV*丙烷)、中間介質(zhì)管殼式氣化器(IFV-強(qiáng)制循環(huán))。在上述形式的氣化器中，大量采用的是開架式氣化器和浸沒燃燒式氣化器，值當(dāng)海水質(zhì)量不能滿足開架式氣化器要求或接收站附近有電廠廢熱可利用、其他工藝設(shè)施需要冷能時(shí)，通常也會(huì)采用中間介質(zhì)式氣化器。
1. 開架式氣化器(Open Rack Vaporizer)
開架式氣化器是一種水加熱型氣化器。由于很多LNG生產(chǎn)和接受裝置都是靠海建設(shè)，所以可以用海水作為熱源。海水溫度比較穩(wěn)定，熱容量大，是取之不盡的熱源。開架式氣化器常用于基本負(fù)荷型的大型氣化裝置，最大氣化量可達(dá)180t/h。氣化器可以在0～100%的負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行。可以根據(jù)需求的變化遙控調(diào)整氣化量。
開架式氣化器由一組內(nèi)部具有星形斷面，外部有翅片的鋁合金管組成，管內(nèi)有螺旋桿，以增加LNG流體的傳熱。管內(nèi)為L(zhǎng)NG，管外為噴淋的海水。為防止海水的腐蝕，外層噴涂防腐涂層。整個(gè)氣化器用鋁合金支架固定安裝。氣化器的基本單元是傳熱管，由若干傳熱管組成板狀排列，兩端與集氣管或集液管焊接形成一個(gè)管板，再由若干個(gè)管板組成氣化器。氣化器頂部有海水的噴淋裝置，海水噴淋在管板外表面上，依靠重力的作用自上而下流動(dòng)。液化天然氣在管內(nèi)向上流動(dòng)，在海水沿管板向下流動(dòng)的過程中，LNG被加熱氣化。氣化器外形見圖6-2，其工作原理見圖6—3。這種氣化器也稱之為液膜下落式氣化器。雖然水流動(dòng)是不停止的，但這種類型的氣化器工作時(shí)，有些部位可能結(jié)冰，使傳熱系數(shù)有所降低。
開架式氣化器的投資較大，但運(yùn)行費(fèi)用較低，操作和維護(hù)容易，比較適用于基本負(fù)荷型的LNG接收站的供氣系統(tǒng)。但這種氣化器的氣化能力，受氣候等因素的影響比較大，隨著水溫的降低，氣化能力下降。通常氣化器的進(jìn)口水溫的下限大約為5℃，設(shè)計(jì)時(shí)需要詳細(xì)了解當(dāng)?shù)氐乃馁Y料。表6-2列出一些開架式海水加熱型LNG氣化器的技術(shù)參數(shù)[5]。
