LNG接收站建设分析

王肖肖

[国家管网集团闽投（福建）天然气有限责任公司，福建漳州 363122]

面对日益凸显的能源与环境问题，液化天然气（LNG）作为一种高效、清洁的能源将会有良好的发展前景。LNG 接收站主要是接收、储存并气化外输液化天然气，以满足下游用户的需求，其关系到国计民生，燃气保供是其重要特点[1]。

液化天然气（LNG）接收站是接收、存储和往外运输进口LNG 的重要中转站，一般是由接收站工程和码头工程组成。其基本工艺流程是LNG 运输船到达码头后，过LNG 卸料臂与LNG 运输船相连接，LNG 由运输船上的卸料泵，经过LNG 卸料臂，并通过卸船总管输送到LNG 储罐中存储。正常工况下，再冷凝器将BOG 低压压缩机增压后的蒸发气与从储罐低压泵输送的过冷LNG 混合并将蒸发气冷凝为液体，然后经高压输送泵加压后送到气化器气化，进入天然气外输管线，经各分输站将天然气送往各下游用户。当接收站出现长期零外输工况，设置高压BOG 压缩机处理产生的BOG，BOG 经加压和计量后通过输气管线输送至下游用户。另外也可以通过槽车进行液态外输。

LNG 接收站还担负着天然气储备和调峰的作用。调峰是指在很短的时间内大中城市的用气量大幅增加。提高LNG 接收站的储备和调峰能力，关键是要加大接收站的LNG 接收能力、储存能力、气化能力、管输能力等。只有这样，才能在急需调峰时有能力靠泊LNG 运输船，并有足够大的储备、气化、管输能将天然气运输出去，以满足调峰需求。无论哪个环节配套不足都会成为制约的瓶颈[2]。

1 LNG接收站建设规模

在项目进行可行性研究时，需要进行天然气市场调查和需求能力分析，进行天然气供需平衡分析，了解目标市场的天然气需求缺口及液态市场需求缺口，然后确认项目建设规模。一般建设规模为XXX 万t/a。天然气消费市场用户有居民、公服、工业、发电、分布式能源和车船加注等类别。

2 LNG储罐

LNG 储罐是LNG 接收站安全平稳运行的核心设施，其功能为接收和存储LNG，其投资占整个接收站投资的比例较大，是LNG 接收站投资最大、最重要的单元，且储罐的设计技术、建造技术和建造质量都有很高的要求。

根据据GB/T 26978—2021 《现场组装立式圆筒平底钢质低温液化天然气储罐的设计与建造 第1部分 ：总 则》，储罐类型有单容罐、双容罐、全容罐和薄膜罐。另外根据安放形式又可分为地上、地下和半地下式。目前LNG 接收站中最普遍使用的是地上安装的全容式储罐[3]。

LNG 接收站的储存能力与LNG 运输船的有效容积、储罐在不可作业期间的安全余量、满足调峰任务的存储量、上游LNG 船运安排及其他计划的或不可预料的事件有关。

LNG 接收站在进行可行性研究时需要确定LNG储罐的罐容和数量。针对市场用气波动较大又兼顾调峰的LNG 接收站，在计算储罐罐容时需要考虑LNG运输船有效容积、接收站的应急备用量、季调峰存储量[4]。其中应急储备量与接收站的供气能力、最大连续不可作业天数有关。

3 LNG接收站设备配置和备用

LNG 接收站的生产设备种类和数量不多，但是因为需要在深冷环境下运行，所以对设备的性能要求非常高。LNG 接收站的主要设备有LNG 低压泵、高压泵、气化器、LNG 卸料臂、槽车装车系统等。

LNG 低压泵、高压泵、ORV 气化器的配置应根据下游顾客的需求来确定，如以接收站典型日最高小时外输量作为设计基础来确定以上设备的设计能力和数量。另外LNG 罐内低压泵的设置还应担负着液态外输量的需求，且在LNG 低压泵数量选择时根据标准GB 51156—2015《液化天然气接收站工程设计规范》要求，每座液化天然气储罐的罐内泵不应少于2台。

LNG 接收站需要把天然气全年不间断地供应给管道用户，设备的维修应尽可能在不影响城市燃气供应的状态下进行，保证外输供应。为了避免非计划停产和维修操作期间中断接收站外输，因此需设置备用设备。LNG 低压泵、高压泵、ORV 气化器是外输系统中的重要设备，为保证维修时不影响接收站的正常外输操作，需要设置备用。

LNG 接收站的液态外输通过槽车装车来实现。槽车装车位的数量设置应根据市场液态需求确定，并考虑LNG 槽车的装车速度，每天操作时间及年操作时间等计算，并考虑备用。

运输船到达码头后，LNG 由运输船上的卸料泵，经过LNG 卸料臂，并通过卸船总管输送到LNG 储罐中。为平衡船舱压力，LNG 储罐内的部分蒸发气（BOG）通过气相返回管道和NG 回气臂返回LNG 船舱中。卸料臂的数量设置应考虑允许卸料的速度，单台卸料臂的卸料能力，还应设置回气臂。

4 LNG接收站能力核定

储罐和各种设施选型后，可根据SY/T 7434—2018 《液化天然气接收站能力核定方法》进行接收站能力核定。液化天然气接收站能力取码头接收能力、液化天然气储罐周转能力、外输设施能力三项中的最小值[5]。其中码头接收能力的计算与船型、装卸时间、辅助时间、靠离泊时间等有关。储罐周转能力的计算与储罐的有效容积、单位罐容高峰月周转量有关。外输设施能力是气态管输设施、液态装车设施及其他外输设施的能力之和。

5 LNG接收站管道材料等选用

管道材料根据设计温度、设计压力、介质工况、材料的耐腐蚀性能、加工工艺性能、焊接性能和经济合理性选用。考虑到LNG 液体的低温特性，在进行管道材料选择时，对于输送低温介质的LNG 管道材料选用耐低温的材料，比如LNG 接收站普遍采用的双证奥氏体不锈钢。为减少LNG 泄漏，液化天然气管道之间可采用焊接连接。

由于LNG 的低温、易燃易爆等性质，对于应用LNG 装置中的阀门，其材料、结构等都有特别要求，在选用时应特别注意。LNG 管道上使用的阀门，主体材质选用耐低温的材质，比如奥氏体不锈钢。采用延长阀盖设计，采用加长阀盖可以使填料部位远离阀体，保证填料部位的温度在0℃以上。低温阀门的阀杆应设计为防吹出结构，阀杆是要和介质接触的，如果没有适当的装置，阀杆会由于介质的压力作用被吹出，这是很危险的。低温阀门应具有防火防静电结构，如果LNG 阀门采用软密封，密封副中有一方是绝缘体，在设计时应设置合适的防静电设施。当阀门阀腔内有可能集聚气体时应设置腔内泄压设施，泄压方向应满足工艺要求。

6 LNG接收站保冷

LNG 接收站输送的LNG 介质温度极低，管道长期低温运行，低温管道保冷效果直接影响到LNG 项目的总体能耗，采取保冷措施减少管线表面吸热防止冷损，防止管道外壁凝露，经济有效地保护管道中LNG 的冷量不散失尤为重要。为避免低温环境对人体的危害，需对低温设备和管线进行低温防护。

合理选用保冷材料是LNG 管道绝热设计的前提。选择合适的保冷材料可以降低项目的投资成本，同时降低项目的运营成本，甚至降低安全风险，真正实现降本增效的目的。目前常用的保冷材料为PIR（全聚异氰脲酸酯），保冷结构由保冷层、防潮层和保护层组成。

7 LNG接收站的腐蚀与防护

LNG 接收站大多建在沿海地区，受海洋大气环境影响，LNG 接收站的设备、金属管道以及钢结构等易受到腐蚀。对于埋地管道，考虑土壤腐蚀因素。对于海水管线，考虑海水的内腐蚀问题。接收站内的设备、管道、管件、阀门及附属钢结构应综合考虑选择合理的腐蚀与防护方案。

LNG 接收站的管道材质应根据输送介质的腐蚀性，选用相应的耐腐蚀材料，如液化天然气管道可选用双牌号不锈钢，天然气可采用碳钢，海水管可采用GRP 等。碳钢通常易于腐蚀，所以需要进行防腐涂漆。

接收站内，地上管道、设备及其附属钢结构均考虑大气腐蚀因素，金属表面可进行涂漆防护，根据温度和材质来选择不同类别的底漆、中间漆及面漆，满足设计要求的腐蚀性等级。防腐用涂料应选择环保型涂料，符合国家环保与安全法规的有关要求。并应与被涂物的使用环境、与被涂物表面的材质、运行工况条件等相适应。

8 LNG接收站的环境保护

LNG 接收站的环境保护要执行国家相关的环境质量标准和污染物排放等标准。

LNG 接收站施工期会产生施工生产废水及施工人员生活污水、施工废气、噪声、施工期固体废弃物等，运营期污染物排放包括海水冷排水、设备运行过程产生的废机油、各类动力运转设备产生的噪声及储罐及ORV 非正常状况下超压排放气等，会对附近的水环境、空气环境、声环境产生一定影响。

所以在进行设计时应考虑相应的措施，包括污染防治措施和生态恢复、补偿措施等。如设置温度检测仪等措施控制海水取水口海水水温和排水孔水温的温差，以控制水温变化对排放区域内海洋生态环境的影响。如海水采用次氯酸钠进行杀生，在海水外排口设有余氯在线分析仪，实时监控海水冷排水中余氯值。如设置LNG 集液池及导流沟用以收集泄漏的LNG。如设置雨水和污水收集池。如选用先进的设备及机械，有效地减少“跑、冒、漏、滴”的事件发生及机械维修次数，减少含油污水的产生量。设计中尽量选用低噪声、少振动的设备，降低振动产生的噪声；总平面布置中，噪声设备远离厂前区，以降低噪声对声环境敏感目标的影响。如增加绿化面积，满足绿化指标。

9 LNG接收站安全考虑

液化天然气LNG 有如下特性：温度极低，在标准大气压下其沸点约为–160℃（还与其组分有关）；极少量的LNG 液体可转变为很大体积的气体；天然气具有易燃性，在大气环境下与空气混合物的可燃烧范围约为天然气体积分数的5%～15%[6]。正是基于LNG 以上的特性，LNG 在存储和运输过程中有潜在的危险性。

液化天然气具有低温、易挥发和易燃易爆的特性。当其与空气的混合物达到一定浓度并遇到火源后，就有燃烧爆炸危险，而当其泄漏到操作环境中时，会造成窒息危害。

LNG 接收站在生产过程中存在有可能导致职业病的危害因素，如甲烷、氮气、低温、噪声。液化天然气/天然气的组成绝大部分是甲烷，浓度过高时可使人窒息。天然气储存过程中为低温操作，操作人员一旦接触外露的低温设备和管线可能会造成低温冻伤。生产过程中的设备的机械振动，电机产出的电池噪声等都是主要的噪声源。所以在进行接收总体布置和设计时，应统筹考虑防窒息防毒措施、噪声防治措施、防低温措施等。

LNG 接收站工艺流程和系统相对简单，但是因为LNG 的特殊性能，LNG 接收站必须做好安全工作，包括设备安全技术措施、工艺控制安全技术措施、电气安全技术措施、防火防爆安全技术措施、防雷防静电技术措施、总图布置技术措施等，确保LNG 接收站可安全稳定运行。只有做好LNG 接收站的安全运行工作，做好工艺系统的顺利运行，才能够更好地为投资者带来较好的收益，也能够进一步改善周围的环境，保证能源的稳定供给，进一步提高居民生活水平。

10 结束语

液化天然气（LNG）是天然气行业的重要组成部分，因其清洁、高效和经济的特性，被认为是地球上最干净的石化能源，逐渐被广泛应用于工业和居民燃气等多个领域，对于提升我国经济发展水平和环境质量具有重要的作用。随着国内多座LNG 接收站的建成，LNG 接收站也将迎来蓬勃发展的前景。

伴随着世界能源结构的深刻调整，国家大力优化能源结构，加快清洁能源发展步伐，提升清洁能源消费比例的要求和愿景，以及随着国家“碳达峰、碳中和”目标的开展，可以看出国家对节能环保的不断重视。而LNG 作为高效、低碳、清洁、可靠能源，将承担“十四五” 期间我国能源转型重要使命，将会在未来的产业份额中占据越来越大的比例，而LNG 接收站的发展也将呈现新的发展趋势，在保障供应和市场调节方面继续发挥重要作用。

为了达到国家提出的“碳中和、碳达峰”要求，可进一步延伸LNG 产业链，充分利用LNG 冷能，完善LNG 冷能产业园区项目规划。如推动冷热电联供、汽车加气站项目和橡胶粉碎、丁基橡胶、冷能空分、干冰、冷库、冻干食品、制冰等冷能利用项目建设。

在进行LNG 接收站项目研究设计时，应做好前期市场调查，以更加准确地进行LNG 接收站的市场和规模定位。而且在进行技术设计时应充分考虑LNG 接收站的安全，充分考虑到LNG 的特性，以便保证LNG 接收站的安全稳定运行。

随着科技信息的高速发展，建设智能接收站、智能工地等概念也越来越多被提及，若这些设想能真正实现，将有效提高LNG 接收站劳动生产率、安全运行能力、应急响应能力、风险防范能力和科学决策能力，从而达到减员增效、提质增效的目标。