移动式LNG安全应急装置用于城市燃气维抢修的探索

罗冬林

摘要：为了避免小范围内部分用户因管网抢修而引起停气,在具有灌装功能的城镇LNG应急站的基础上,提出了开发移动式LNG应急装置的设想和工艺设计方案。

关键词：液化天然气 ；移动式应急装置 ；抢修

Abstract: in order to avoid the small scope for some users network repair and cause stop gas, in the town of function with filling LNG emergency station are put forward, based on the development of the idea of mobile LNG emergency device and process design.

Keywords: liquefied natural gas (LNG); Mobile emergency device; repair

中图分类号： U473.2+4文献标识码：A文章编号：

概述

随着液化天然气（LNG）供应渠道和供应量的迅速增长，用于城市管道燃气正常供气、管输天然气过渡气源、城市天然气调峰与安全应急气源、LNG汽车加气、LNG中转储存、LNG灌装等功能的城镇LNG站的建设也得到了快速发展。在此基础上，类似于液化石油气管道供气的模式，结合具有LNG灌装功能的城镇LNG站，一些城市还出现了小区或工商业用户的LNG瓶组气化站供气。综合这些LNG站的特点，储存、气化和供气设施都固定在一个地点，固定向某个区域供气或提供调峰与应急气源，但对管网系统局部的应急供气却无能为力。

移动式LNG应急装置的开发思路

城市实现管道天然气供气以后，管道系统停气维抢修的情况将会越来越多，停气会给居民用户的生活和重要公共设施的供气带来很多影响。由于天然气和液化石油气不具有互换性，天然气管网一旦停气，用户无法采用其它气源替换，对于有城镇LNG站的城市来说，大范围的停气或与LNG管网直接相连的区域以外管道事故引起的停气，可以通过紧急启动LNG站供气的措施。但多数时候，城市的某个小区或工商业用户、甚至是小区内的某根立管需要停气维抢修，这个时候现有的LNG站就都显得束手无策了。

因此在LNG瓶组小区固定供气技术的基础上，开发移动式LNG应急供气系统，能够保证居民、重要公建用户和部分小型公建用户的应急供气，减少停气事故造成的影响，在局部范围因抢修或维护需要发生停气事故时，能及时提供天然气供应。需要有一座LNG站作为城市天然气供气的高峰与应急气源，站内具有LNG钢瓶的灌装功能。该移动式应急供气系统应能安全灵活地被运送到需要临时供气的地点，并能安全快捷的与供气管道进行连接。从以往维修停气和事故停气的情况来看，小到几户居民用户、多到上千户居民用户的停气都有可能发生，根据小区供气现状，为实现快速灵活的特点，拟开发两种规模的供气系统，其中规模较小的装置能直接接入到用户的立管，规模较大的装置系统同时具备中压和低压接入供气管道的功能，以有效减少用户停气事故的发生。

移动式LNG应急装置的工艺设计

根据上述开发思路，提出了分别开发10Nm3/hr和300Nm3/hr两种规模的移动式LNG应急装置，并对两套装置的配置提出了具体的要求：

小型应急系统，10Nm3/hr

系统由三部分组成，分别是LNG钢瓶、气化装置、减压装置，特点是小巧轻便，主要适用于小区内立管的临时供气。应急使用时，三部分装置分别搬运到使用现场，简单组合连接后即可投入使用。各装置具体要求为：

LNG钢瓶：为标准的175L钢瓶，配备手推车以方便运输。配一根2米长的LNG用不锈钢软管，一端用于与钢瓶连接，另一端为DN15的不锈钢法兰接口，用于与气化装置连接；软管设计工作压力1.4Mpa。

气化装置：气化能力为10 Nm3/hr。作为一个微型的LNG空温式气化器，由若干支翅片并联组成，翅片长度控制在1米左右，结构紧凑，方便手提；两端接口均为DN15的不锈钢法兰接口，配一根2米长低温不锈钢软管，两端均为DN15的不锈钢法兰接口；气化装置及软管设计工作压力1.4Mpa，数量多备几套，必要时可以多套串联气化升温，避免供应用户的天然气温度偏低。

减压装置：按常温单路减压设计，调压能力不小于10 Nm3/hr。为减轻装置重量和缩小结构，可以不设旁通和前后控制阀门；减压装置的进口采用DN15不锈钢法兰连接，出口为DN25螺纹接口，配一根2米长DN25的螺纹连接不锈钢软管；调压器前加装过滤器，调压前后各留一个压力表接口，并配相应的控制阀门，用于在供气时测量和控制供气压力，确保供气安全；调压前后各设一个放空接口，并配相应的控制阀门，供气开始前先对临时供气系统进行置换，避免空气进行用户户内产生用气安全事故；调压后设安全放散阀，防止户内管道超压而引起事故；调压前管道系统的设计压力1.4 Mpa，调压后设计压力0.15Mpa，调压器选型应考虑今后能较方便更换；整个装置要求连接可靠，充分固定，方便手提。

由于应急系统是偶然使用的，一旦系统的某个装置或部件生锈不能正常使用，将对应急供气产生致命的影响，为此要求整个系统全部使用不会产生腐蚀的材料如不锈钢、铜、铝等；所有法兰垫片的规格也要求统一，并适当多配，以方便更换。

天然气加臭装置，为了保证应急供气加臭，应急系统增设自动加臭系统。

小型应急系统的工艺如图1所示。

图1小型应急系统示意图

中型应急系统，300 Nm3/hr

系统由二部分组成，分别是LNG钢瓶、气化减压装置；中型应急系统的供气规模较大，装置也相对较为庞大，装卸必须采用适当的起重机械，结构上还要方便利用各种抢修车辆进行运输。应急使用时，两部分装置分别用车辆运送到使用现场，经管道连接后即可投入使用。各装置具体要求为：

LNG钢瓶：为标准的410L钢瓶；配一根2米长LNG用不锈钢软管，一端与钢瓶连接，另一端为DN25的不锈钢法兰接口，用于与气化装置连接；软管设计工作压力1.4Mpa。

气化减压装置：LNG气化器设计气化能力300 Nm3/hr，调压前设计压力1.4Mpa，调压后分中、低压两路出口，中压出口压力0.2 Mpa，两路出口的调压供气能力均满足300 Nm3/hr的流量要求。装置应结构紧凑、坚固，能安全方便地吊装或铲送到运输车上，并能较可靠的在运输车上临时固定（绑定），以确保运输安全；装置的结构尺寸按1.5吨平底拦板货车装运考虑，原则上最大宽度为1.7米，最大长度不超过3米，总高度不超过2米；调压部分宜垂直布置，以减少对平面空间的占用；气、液相的进出口均布置在整个装置的一端，以减少应急系统使用时对道路通行的影响并保证运行安全；设三个DN25液相法兰进口，二用一备，中、低压出口均可只设一个，法兰连接，中压出口管径≥DN50，低压出口管径≥DN80，调压前和两个出口处各设测压及放空口一个，并配相应的控制阀门，用于系统的置换；中压调压前加装温度计，用于测量和控制气态天然气的温度，避免低温气体破坏调压设备；低压宜在中压后两次调压，以提高低压出口压力的稳定性，中、低压调压均宜考虑一用一备，调压器选型应有超压切断或超压放散功能，并考虑今后能较方便更换；配中、低压出口软管各一根，每根长5米。整个装置不能直接做成移动撬的形式。

由于应急系统是偶然使用的，一旦系统的某个装置或部件生锈不能正常使用，将对应急供气产生致命的影响，为此要求整个系统全部使用不会产生腐蚀的材料如不锈钢、铜、铝及其它复合材料等；所有法兰垫片的规格也要求统一，并适当多配，以方便更换。

关于天然气计量和加臭方面，由于应急系统的供气量通常不稳定，采用人工加臭难以保证实现规定的加臭效果，宜采用自动加臭，此时的计量系统可以增加在中压调压后，而加臭机加臭接口分别接到天然气的中、低压出口处，并加控制阀门，实际使用时，根据中压供气或低压供气方式，关闭其中一路加臭接口，另一路由流量计控制进行自动加臭。无论采用人工加臭还是自动加臭，整个装置会显得更大，不便于运输，并且长期不用的计量和加臭装置在应急情况下能否即时发挥作用也难以肯定，因此尽管增加天然气加臭功能并不难，增加的费用也有限。

中型应急系统的工艺如图2所示。

图2中型应急系统示意图

结论

随着城市天然气供气的普及，采用移动式LNG应急装置解决维抢修情况下的临时供气问题必将是一种发展趋势。这种简便实用的装置应当能够象撬装站一样，发展成为一种定型的应急供气系统，服务于城市天然气的供气保障体系。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。