為了提高工程建設投資效果，在工藝設計中，要從供氣和用氣工況及氣量平衡、管網(wǎng)壓力級制、工藝流程、輸配管網(wǎng)布置、主要設備和儀表閥門選型、自控系統(tǒng)設置、管道與選材等方面進行多方案比選，從中選取技術(shù)、經(jīng)濟合理的較佳設計方案。設計方案應遵循以下原則。

1)處理好技術(shù)性與經(jīng)濟合理性之間的關(guān)系。由于LNG所具有的超低溫、量密度、泄露后易造成災難性事故的危險特性不允許一味追求經(jīng)濟效果而犧牲設施的功能水平。

2)兼顧建設過程與使用過程，應綜合考慮設置費與運營使用費，力求項目全壽命費用較低。

LNG供氣站工藝流程設計

按照氣化LNG的熱源是自然熱源(空氣)還是人工熱源(熱水)來區(qū)別，LNG工藝流程分為空溫式氣化和水浴式氣化兩種。前者的優(yōu)點是運行成本低，缺點是氣化器體積大、投資高、在冬季和雨天氣化器出口溫度較低。后者的優(yōu)點是氣化器體積小、投資較低、氣化器出口溫度穩(wěn)定，缺點是運行費用很高，1臺水浴式氣化器的年運行費用可購買1臺空溫式氣化器。所以，除東北等少數(shù)寒冷地區(qū)外，基本都采用空溫式氣化LNG流程。為了防止冬季和雨天空溫式氣化器出口氣的溫度低，損壞后續(xù)的管道并加大供銷差，在空溫式氣化器的出口常串接1臺水浴式加熱器。

LNG供氣站工藝設計

1.LNG儲罐的設計

(1)LNG儲罐結(jié)構(gòu)設計

LNG儲罐按結(jié)構(gòu)形式可分為：地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬/預應力混凝土儲罐3大類!3]。地上LNG儲罐又分為金屬子母儲罐和金屬單罐2種。LNG供氣站采用何種儲罐方式，主要取決于其儲存量。儲存量在1200一5000m3可采用子母罐帶壓儲存和常壓儲槽儲存，子母罐的單罐容積一般在600一1750m3。子母罐帶壓儲存與常壓儲存相比其流程簡單、設備數(shù)量少、運營費用低，但儲罐投資較大。儲存量在1200m3以下的城市LNG供氣站，基本都采用真空罐帶壓儲存。為便于儲罐自增壓操作，帶壓真空罐通常采用立式雙層金屬罐。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于直立的暖瓶，內(nèi)罐支撐于外罐上，內(nèi)、外罐之間是真空粉末絕熱層。受運輸和整體吊裝條件的限制，單罐容積多采用100m3，個別站用50m3。常用的100m3立式儲罐，內(nèi)罐內(nèi)徑為3000mm，外罐內(nèi)徑為3200mm，罐體加支座總高度17100mm，儲罐幾何容積為105.28m3。

(2)設計壓力與計算壓力的確定

目前絕大部分100m3立式LNG儲罐的較高工作壓力為0.8MPa(個別為0.5MPa)。按照GB150一1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定，當儲罐的較高工作壓力為0.8MPa時，設計壓力為0.84MPa；充裝系數(shù)0.95，考慮液柱凈壓力和內(nèi)外罐間的高真空，內(nèi)罐的計算壓力為1.01MPao外罐的主要作用是通過吊掛或支撐形式固定內(nèi)罐與絕熱材料，同時與內(nèi)罐之間形成高真空絕熱層。作用在外罐上的荷載主要為內(nèi)罐和介質(zhì)的重力荷載以及絕熱層的真空負壓。因此，外罐為外壓容器，設計壓力為一0.1MPa。

(3)LNG儲罐的選材

正常操作時LNG儲罐工作溫度為一162.3℃，一次投用前要用-196℃的液氮對儲罐進行預冷，取儲罐的設計溫度為-196℃。內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受LNG的低溫，內(nèi)罐材料具有良好的低溫綜合機械性能。因此內(nèi)罐材料采用OCr18Ni9(相當于ASME標準的304)。據(jù)內(nèi)罐的計算壓力和所選材料，內(nèi)罐的計算厚度和設計厚度分別為11.1mm和12.0mm。作為常溫外壓容器，外罐材料選用16MnR，設計厚度為10mm。

(4)接管設計

開設在儲罐內(nèi)罐上的接管口有：上進液口、下進液口、出液口、氣相口、測滿口、上液位計口、下液位計口、工藝人孔等8個接管口。其中：在內(nèi)罐上封頭開設有上進液口、閥氣相口、液位計氣相口、測滿口、工藝人孔；下封頭開設有下進液口、液位計液相口、出液口。所有內(nèi)罐上的接管材料都為OCr18Ni9。

為便于定期測量真空度和抽真空，在外罐下封頭上開設有抽真空口(抽完真空后該管口被封結(jié))。為防止真空失效和內(nèi)罐介質(zhì)漏入外罐，在外罐上封頭設置有裝置。

(5)液位測量裝置設計

為防止儲罐內(nèi)LNG充裝過量或運行中罐內(nèi)LNG太少危及儲罐和工藝系統(tǒng)，在儲罐上分別設置有測滿口與差壓式液位計2套單獨液位測量系統(tǒng)。這是觀測儲罐內(nèi)部液位的“眼睛”，對LNG儲罐的運行至關(guān)重要。在向儲罐充裝LNG和日常運行時，通過差壓式液位計所呈現(xiàn)的靜壓力讀數(shù)，可從靜壓力與充裝重量對照表上直觀方便的讀出罐內(nèi)LNG的液面高度、容積和重量。當達到充裝上限時，LNG液體會從罐頂測滿口溢出，操作工應立即手動切斷進料。為充裝和運行，儲罐設置有高限警報(充裝量85%)、緊急切斷(充裝量)、低限警報(剩余10%LNG)。