浅析上海城市天然气供应系统应急储备措施.docx

浅析上海城市天然气供应系统应急储备措施 1 上海五号沟LNG事故气源备用站(一期)概况     1999年x月xx日正式投运，并先后通过了液化能力、储罐自然蒸发率、气化能力等各项性能测试，达到了制定要求1.1 工艺简介1.1.1 工艺制定参数    进站、出站天然气压力：0.8MPa～1.5MPa    液化能力：174m3LNG/d(相当于10万m3天然气/d)    气化能力：120m3LNG/h (相当于6.9万m3天然气/h)    LNG储罐容积：2万m3LNG(相当于1200万m3天然气,其中可利用储量约1000万m3)    LNG储罐自然蒸发率：天天0.08％1.1.2 工艺流程    由天然气高压管网(0.8MPa至1.5MPa)输送至LNG站的天然气,经过滤、计量、加压后，进行脱除酸性气体和脱水净化,再经液化工段液化后，送至LNG储罐内储存当输配系统必须要LNG站供气时,储罐内的LNG经泵加压送至气化装置,经气化、加臭、调压、计量后送入天然气高压管网LNG储罐在储存期间,产生的常量蒸发气(BOG)，经BOG处理工段经压缩机增压后送入天然气高压管网。

当有超量BOG发生时,多余部分可送至火炬燃烧排放此外，LNG站还配有燃料气系统、压缩空气系统、火炬放散系统、消防系统、氮气系统、柴油系统、除盐水装置及供配电系统等生产辅助公用设施LNG站的运行采纳DCS集中控制系统    基本工艺流程框图如图1 1.1.3 主要工艺选择 1.1.3.1 气体预处理工艺    天然气在进入液化工段前,必须先进行预处理,经过滤、计量、加压至液化工段所必须压力后，脱除原料天然气中的C02、H2S及H2O，避免在液化过程中产生水合物、冰和固态二氧化碳而使管道堵塞气体预处理包括3个工段：过滤计量和压缩工段、脱酸性气体工段、脱水工段液化前天然气预处理的要求:    C0250×10-6；H2S4×10-6；H2Ol×10-6    (1)过滤计量和压缩工段    天然气由高压管网(0.8MPa至1.5MPa)进站后，进入高效过滤器除去5Um以上的固体杂质和液滴(主要是水)，再由计量器计量后，除少部分供站内作燃料外,其余绝大部分进入压缩机加压至5MPa然后送至净化(脱酸、脱水)工段    (2)脱酸性气体工段    天然气中的酸性气体主要是指C02和H2S,依据东海平湖天然气的气质状况(C02含量较高。

几乎不含H2S)，LNG站采纳以MEA(单乙醇胺,R—NH2)为溶剂的化学汲取法脱除酸性气体(以脱CO2为主)MEA的水溶液称作胺液,胺液与酸性气体反应生成化合物，从而汲取酸性气体反应后的胺液可再生，即当温度升高、压力降低时,化合物将分解出酸性气体，使胺液可重复使用    由过滤计量和压缩工段送来的天然气经过分开器，除去因第二级压缩而析出的液滴,然后进入汲取塔下部汲取塔中，贫胺液(未汲取酸性气体的胺液)从汲取塔上部喷淋而下,天然气中的酸性气体被贫胺液汲取脱除酸性气体后的天然气从汲取塔顶部出来，在出口冷凝器中冷却，然后由出口气液分开器分开出从汲取塔带来的胺液，含有饱和水蒸气的天然气进至脱水工段    (3)脱水工段    选用分子筛为脱水剂两个分子筛气体干燥器循环工作，一个脱水,另一个再生    脱酸性气体后含有饱和水蒸气的天然气,被送至分子筛气体干燥器，经脱水后成为干气(含水量≤1×10-6)，再经过过滤后进入液化工段1.1.3.2 液化工艺    LNG站采纳的液化工艺一般有以下3种：单一流体膨胀制冷液化工艺、多种制冷剂级联制冷液化工艺和混合制冷剂制冷液化工艺其中单一流体膨胀制冷液化工艺有利用原料气较高压力的膨胀工艺和用N2高压膨胀制冷循环工艺；多种制冷剂级联制冷液化工艺以多种(通常为三种)制冷剂各为独立制冷循环闭路，对原料天然气依次进行不同程度的递次制冷而达到全部液化；混合制冷剂(MCR)制冷液化工艺则是利用多种成分(N2、C1、C2、C3、C4、C5等)混合物形成的闭路循环，通过单级或多级压缩膨胀达到制冷目的。

    依据LNG站的各种工艺条件，在比较各方案的技术和投资状况，合计本LNG站的运行负荷特点，液化工段采纳了法国燃气公司的一种混合制冷剂(MCR)循环阶式制冷工艺(C.I.I)本站使用的MCR的组分有氮气、甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷，通过三级压缩膨胀的闭路循环达到致冷目的，使原料天然气液化   从脱水工段来的天然气在冷箱上部进入，在冷箱中被预冷后流入重烃分开器，天然气中的重烃被凝析并分开，天然气返入冷箱在冷箱中天然气被深冷直至液化，然后经节流阀达到-161℃、0.1MPa后，送至LNG储罐1.1.3.3 储存工艺    经液化工段的-162℃LNG进入储罐储存LNG储罐一般常见有3种类型，即双金属地面储罐、预应力钢筋混凝土外壳地面储罐及地下储罐从安全性、经济性、先进性和成熟性等方面合计，本站采纳预应力钢筋混凝土外壳、自承式9％镍钢内胆的全容式LNG低温储槽，公称容积为20000m3，最大自然蒸发率0.08％，内胆直径为33.5m，高26m所有进入内胆的管道均通过罐顶穿越在底部和罐壁设有碳钢板焊成的隔气层在外壳、内胆之间的环型空间内及储罐顶部充满弹性体垫衬和珍珠岩，底部采纳泡沫玻璃，用以绝热。

1.1.3.4 气化及加臭计量工艺    必须要时，储罐内的LNG由罐内的LNG泵送至气化器，依据上海LNG站用于应急气源或调峰的功能特点和要求，选用启动灵活迅速的沉浸燃烧式气化器从燃料气系统来的天然气在喷嘴内燃烧，燃烧产物直接进入水浴使水浴产生搅动并被加热从LNG泵来的LNG进至沉浸在水浴中的不锈钢盘管，在盘管内的LNG被水浴和烟气加热而升温并气化气化后的天然气经过加臭、计量后输送至天然气高压管网1.1.3.5 B0G处理工艺    BOG是指LNG系统中由于LNG受热而自然蒸发的低温气态天然气(Boil 0ff Gas)，主要由LNG储槽和管道等受热产生的BOG及由LNG储罐内的LNG液下泵运行时产生的热量而生成的BOG组成本站选用的BOG处理方法为：由BOG压缩机压送至燃料气系统或天然气高压管网各路BOG送至BOG压缩机吸入筒,经BOG压缩机增压后,由空气冷却器冷却然后,在液化或气化期间送至燃料气系统,在备用期间通过计量加臭送至天然气高压管网当BOG流量大于压缩机工作能力时,多余气体通过集气管送至火炬燃烧1.2 LNG站使用状况    2000年x月xx日至8月16日、9月14日至9月19日、10月15日至10月26日期间,东气上游由于设备检修、海底管道损坏以及受台风影响等因素而引起的停供期共达26天,LNG站及时启动,气化量共达750万m3左右,确保了直供用户的正常用气。

    2001年x月xx日至4月9日,东气上游由于设备检修停供,LNG站及时启动气化装置确保正常供气    2002年x月xx日供气量达到1 80万m3/d,则现有5号沟LNG事故气源备用站的容量显然不够,应急保证天数仅为6天左右因此东海平湖天然气的供气安全性和抗险能力较差,急必须提升    2004年x月xx日供气量达到674万m3今后几年，“西气东输〞天然气供应量还将逐年增加关于“西气东输〞天然气，其管道全长约4 000km，依据“西气东输工程可行性研究报告〞，长输管线中断输气的事故频率为1.68次/a，每年继续68h，如果合计洪水、山体山坡、地震等无法抗拒地重大灾难，其继续时间远不只68小时即使江苏金坛地下储气库建成，也很难在事故工况下完全满足下游用户安全用气的要求上海作为“西气东输〞工程的末端用户，其在供气安全方面所承受的风险更大依据规划，上海LNG接收站规划站址在洋山深水港西门堂，该项目包括LNG船码头、LNG接收站及海底输气管道,一期制定规模300万t/a,计划将于20XX年建成投产,二期制定规模600万t/a,计划将于于20XX年建成远期天然气供应量将达到上海总用气量的60％以上，天然气用户对进口LNG的依赖性将大大提升。

一旦LNG海底输气管道、LNG接收站及其供气上游或LNG船运输等环节出现故障引起停供，将会使得上海天然气供应处于瘫痪状态    上海作为国际性大都市，确保城市天然气供应的安全可靠性尤为重要，必须合计一定的天然气应急保证措施    一般，天然气供应应急保证可合计多气源供应互补、地下储气库、LNG储存等措施据有关方面调查，上海不具备建造地下储气库的地质构造条件而在上海LNG接收站建成前，由于“西气东输〞供应上海的天然气量将远远超过东海平湖天然气的供应量，西气事故时，东气将难以补充因此，采纳LNG储存方式即建设LNG事故气源备用站，关于上海来说是较为有效可行的应急保证措施之一3 五号沟LNG事故气源备用站扩建(二期)工程    五号沟LNG站位于浦东新区东面的长江岸边，具有上海不可多得的岸线资源条件，早在百号沟LNG事故气源备用站建设的同时，在规划选址工作的进行中已经研究合计在九二垦区东侧至规划驳岸线预留小型LNG接收站的发展用地和岸线、码头而随着长江口疏浚工程的完成，长江口水深条件也可基本满足建设小型码头，利用小型LNG船运输LNG而且，扩建现有的五号沟LNG站并建小型码头，可充分利用现有的储存设施、气化设施、BOG处理设施以及相应的公用配套设施，可减少工程量、减少投资、缩短建设周期。

    经过反复论证和研究，五号沟LNG事故气源备用站扩建项目已正式启动3.1 扩建规模    扩建后储存能力：12万m3(LNG),其中新增10万m3(LNG)    扩建后气化能力：31万m3/h,其中新增24万m3/h    LNG船专用码头：制定船型4万m3小型LNG船，最大卸载能力5 000m3/h(LNG)3.2 基本功能    扩建项目的基本功能包括：(1)接收、操作和靠泊LNG船2)从LNG船卸液至LNG储罐,将LNG存储在LNG储罐中3)在天然气管网有必须求时,将LNG从储罐用泵送到气化器中以合适的压力将天然气输送到天然气外输管线，并对送入外输管线的天然气进行计量和加臭4)处理卸载过程中产生和操作过程中吸热产生的BOG蒸发气5)LNG槽车的装载和卸载    经过比较,扩建项目拟采纳的储存工艺、气化工艺、BOG处理工艺均与现有LNG站相同3.3 主要建设内容    新建LNG专用码头(制定船型4万m3小型LNG运输船)；    LNG卸液臂；    LNG储罐5万m3×2座；    沉浸燃烧式气化器12万m3/h×2台；    LNG储罐泵2台；    BOG压缩机2台；    加臭、计量设施；    其他配套及公用工程。

    五号沟LNG事故气源备用站扩建项目计划20XX年建成，届时LNG站的可利用储量约为5760万m3依据用气猜测，届时在“西气东输〞天然气管道事故工况下，假设不合计天然气发电以及50％的大工业用气，应急储备天数可达到10天左右    依据上海市天然气发展规划目标，上海市天然气安全应急储备应达到20xx年应急保证天数为15天，20xx年应急保证天数为30天的要求因此，五号沟LNG事故气源备用站扩建项目的建设，尚不能完全满足上海市天然气应急保证储备的必须要，必须加快第二个、第三个LNG应急储备站建设的规划和前期研究工作此外，为确保上海市天然气的安全稳定供应，规划可合计以下应急保证措施：结合进口LNG接收站的建设，适当合计一定的应急储备量；。