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【论文精选】液化天然气槽车装卸一体化系统

2023-12-30



吴军贵，刘海文，陈梦林

第一作者单位：杭州天然气有限公司

摘自《煤气与热力》2021年2月刊



1   概述

LNG厂站建设是LNG发展的重要一环，目前国内大多数应急气源站内的LNG装车区域和卸车区域分开设置，占地面积大，土地利用率不高，管线、安全配套设备投入较大，存在管线复杂、利用率低下等问题，设备系统分散、占地空间大，造成土地和设备资源浪费［1］。

LNG装卸一体化系统根据气源站装车、卸车作业不同时的思路，把装、卸工艺设计成整体系统，在需要装车时可利用气源站LNG装至槽车，在卸车时可利用气源站中压BOG系统给槽车增压达到卸液目的。该系统由低温装卸鹤管、装卸橇和分散控制系统（DCS）组成，已实现设备整体设计、整体安装、整体调试的目标［2］。
此系统已在2015年投产运营的杭州东部应急气源站（以下简称“东部站”）中率先使用。东部站总占地6.47×104 m2，设置4组卸液台，2组装卸橇平台，同时为保证站内车辆安全，槽车停放区域留足逾6 700 m2半挂低温槽车回车区域。在LNG贸易实践中，东部站已向杭州城市能源等下游LNG供应商辐射，获得了一定的经济效益。东部站LNG装卸模式装、卸平台与储罐同时设计、同时施工、同时投运、同时使用，节省了土地资源，减少了设备资金投入，可为类似级别的中小型气源站建设提供参考。
2   装卸一体化系统
2.1   装卸工艺流程
LNG装卸一体化系统是利用同一低温管道将储罐中的LNG输送至槽车，或将槽车中LNG送至储罐。该系统的橇组中连接同一液相鹤管有两条独立的LNG低温管道，设置截止阀、止回阀和紧急切断阀，可实现同设备不同时段装液、卸液的操作任务［3］，见图1。系统配有N2吹扫管、EAG放散管道和放散塔。
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图1   装卸车一体化系统的管路
①在装车过程中，操作人员在中控室记录好历史装车量，然后按操作规程开始装车。连接好鹤管与槽车，缓冲罐（压力为0.5 MPa）送出的LNG通过紧急切断阀E11、止回阀Z11、截止阀V12，经过LNG液相鹤管进入槽车，此时V13关闭。装车过程中产生的蒸发气（BOG）通过BOG气相鹤管经过截止阀V15、V16和紧急切断阀E12送至BOG气相管，路径1为至BOG橇外供，路径2为送回LNG全容罐气相空间。装车过程中，控制仪对流量信号进行累计；当装车量达到预定值时，中控人员通过关闭紧急切断阀停止装车，实现安全和准确装车。
②在卸车过程中，操作人员通过鹤管连接槽车，通过BOG气相管经E12、V16、V15阀门将缓冲罐LNG中压气化后引入槽车，槽车压力升高到0.45~0.55 MPa后，打开阀门V13，利用压差将槽车内LNG通过LNG液相管经止回阀Z12流入全容罐，完成卸液过程，此时关闭阀门V12、E11。
2.2   装卸一体化系统组成
装卸车一体化系统，由东部站施工过程中现场组装，摒弃了装车橇需要整橇购买安装的方法。此系统包括BOG气相管、EAG放散管、LNG液相管、气液相旁通管、氮气吹扫系统及机械臂、控制仪表。LNG液相管道安装质量流量计、紧急切断阀、温度及压力变送器，通过低温装卸臂连接槽车；BOG气相管设截止阀、紧急切断阀。整个橇内配置专用的防静电控制器及接地装置，使液体在流动时产生的静电能够及时释放。在液相气相管道上，根据需求配置安全阀，防止异常情况时，LNG吸热膨胀造成管道损坏。系统安装专用LNG流量控制器，和DCS系统进行关联，见图2，流量控制器采集与控制装卸车系统内的所有仪表。
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图2   装车DCS控制显示
每根鹤管上设置带氮气吹扫万向节4组，保证低温鹤管横纵移动。设置拉断阀一组，保证槽车紧急情况下撤离不对整橇造成伤害。装车LNG液相管设置质量流量计，显示装车速率。同时东部站中控室设置了DCS、火灾报警和气体检测系统（FGS），前者对厂站生产工艺操作控制，后者对消防报警控制。在地磅房设置了称量系统，自动结算出装卸车质量，并把以上信息在管理电脑形成1条客户记录，录入数据库并打印提货单。
3   装卸一体化系统的优势
该系统解决了陆用低温装卸设备存在的设备系统分散、占用空间大、操作复杂、施工期长等缺点，提高设备的利用率，降低了设备的成本。相比于传统的卸车、装车独立系统，单个装卸一体化系统可节约用地面积120 m2、低温卸车软管3根（近15 m）、软管支撑架一套、气化量400 m3/h自增压器1台、氮气DN 25管道20 m、低温DN50管道30 m、低温长轴距阀门6个。LNG装卸一体化系统主要功能有：定量装卸车控制、数据采集、现场监视、安全保障、操作管理、操作保护等。同时，DCS系统采用全中文选单式操作界面，界面显示的工艺状态、报警参数、数据信息、自控内容显示直观，色彩鲜明，操作简便。目前东部站已实现最快40 min装液、90 min卸液，装卸车效率提升明显，LNG气源站加快周转，提升厂站经济效益。
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参考文献：

［1］王正，贺耿，许军，等. LNG装车橇系统的国产化开发应用［J］. 中国石油和化工标准与质量，2013（21）：85.

［2］韩会林，孙兰萍，张圣康. 国内首台LNG槽车装车设备设计［J］. 装备制造技术，2013（8）：198-199，211.
［3］王忠平，吴军贵，朱丽芳，等. 一种液化天然气槽车装卸一体化系统：ZL 2016 2 0416648.1［P］. 2016-10-12.


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