LNG加气站建设中施工优化案列分析

LNG加气站建设中施工优化案列分析

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摘要:天然气燃料具有价格低、安全、环保,储存效率高,一次充装续驶里程长等优点。响应国家相关政策、促进经济发展,减少环境污染,建设LNG加气站是十分必要的,其中工艺管道等设备的选择及施工是建设难点。

关键词:LNG加气站、管道、施工要求

前言:天然气是目前全球增长最快的一种能源,在中国大力发展天然气,将对优化我国能源结构,有效解决能源供应安全和生态环境保护的双重问题,为实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。本篇论文以临沂市施工的LNG加气站为案例分析LNG加气站建设中的优化施工。

一、建设原则

以“安全第一、保证供气”为指导思想,确保工程的优质、高效、低投入,使工程完成后能发挥最大的经济效益、社会效益和环保效益,建设过程中遵循城市总体规划为依据,遵循有关规定、规程和规范,合理选择LNG加气站站址,在设备选型过程中,保证性能要求的情况下,充分考虑经济上的承受能力等因素,做到技术先进、可靠,又经济合理。

二、建设方案比选

1、建设方案

综合考虑各种因素择优分析,本方案确定采用建设60m³LNG储罐2座的加气站进行分析。

优点:站内总储气量较大,LNG槽车运输量小,运行管理难度小,适应市场需求。

缺点:土建工程量较大,投资相对较高。

三、管道、管件、阀门的选择

1、管道

LNG系统中,设计压力≤2.5MPa,且设计温度低于-20℃的低温工艺管道采用高压不锈无缝钢管,材质为06Cr19Ni10,其技术性能应符合现行的国家标准《流体输送用不锈钢无缝钢管》(GB/T14976-2012)的规定;设计压力≤1.6MPa,设计温度为常温的工艺管道采用输送流体用热轧无缝钢管,其材料为20#,技术性能符合《输送流体用无缝钢管》(GB/T8163-2008)的规定。

2、管件与连接

(1)管件

LNG系统中,设计压力≤2.5MPa,且设计温度低于-20℃的管件须采用不锈钢无缝管件,材质为06Cr19Ni10;设计压力为1.6MPa,设计温度为常温的管件采用碳钢无缝管件,材质为20#,均符合国家标准《钢制对焊无缝管件》GB/T12459-2005的规定。

设计压力≤2.5MPa,且设计温度低于-20℃的法兰应符合《突面带颈对焊钢制法兰》(HG20595-2009),材质为06Cr19Ni10;设计压力为1.6MPa,且设计温度为常温的法兰应符合《突面带颈对焊钢制法兰》(HG20595-2009),材质为20#。

(2)连接

LNG工艺管道与管道、管件、阀门、设备的连接,除个别部位采用法兰连接外,其余均采用焊接。

3、阀门

本项目工艺阀门根据介质温度分为两种:低温阀门及常温阀门。LNG储罐根部阀门采用低温焊接阀门。紧急切断阀、调压阀优先推荐焊接,亦采可采用法兰连接。低温安全阀进出口连接方式采用螺纹连接,在进出口处加活接头,活接头材质为06Cr19Ni10。

四、管道保冷

目前应用于低温管道的保冷材料主要是“PIR”深冷保温材料、改性聚氨酯泡沫塑料。

“PIR”深冷保温材料具有密度小、导热系数小、防火性能好等优点,广泛适用于LNG管道保冷工程。

五、低温管道补偿

LNG管道采用奥氏体不锈钢,材质为06Cr19Ni10,虽然具有优秀的乃低温功能,但是线膨胀系数过大,在-162℃工作温度时线膨胀系数为1.5x10-6/k,当不锈钢管道在常温下安装在低温下运行时,其收缩率达到0.3%,即每米收缩2.7mm,因此在配管时必须注意管道的冷补偿。

由于工作温度低,且介质具有易燃易爆特性,故不可采用波纹管补偿器,一般可采用弯头自然补偿,同时,为了减少温度应力,可对自然补偿进行预拉伸,减少管道相对自然状态下的补偿量,同时需要合理布置管道支架。

六、施工要求

1、管道焊接

LNG工艺管道焊接执行《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011。焊接接头均采用钨极氩弧焊焊接,单面焊双面成形,背面通氩气保护。

氩弧焊焊丝采用H0Cr21Ni10;电弧焊焊条牌号不锈钢之间采用A302或A307;不锈钢与20#之间采用A302或A307;20#之间采用J427,奥氏体不锈钢焊接接头焊后应进行酸洗与钝化处理。

2、焊接检验

设计温度为-196℃的不锈钢管道接头做100%射线探伤,探伤等级应达到《承压设备无损检测》JB/T4730-2005之Ⅱ级标准要求;设计温度为常温的无缝钢管接头抽检比例不小于40%,压缩空气管道焊缝抽检比例不得低于5%,合格等级不低于《承压设备无损检测》JB/T4730-2005之Ⅱ级标准要求。射线透照质量等级不得低于AB级。

3、管道压力试验

设计压力为2.5MPa的LNG管道试验压力为2.875MPa,试验介质为压缩空气;

设计压力为1.6MPa的LNG管道试验压力为1.84MPa,试验介质为压缩空气;

设计压力为0.8MPa空压机管道试验压力为0.92MPa,试验介质为压缩空气。

试验方法按《工业金属管道工程施工规范》(GB50235-2010)中7.5.4.4条规定执行。设备在生产厂家进行压力试验,现场不再进行单体设备压力试验。

4、管道系统气体泄漏性试验

设计压力为2.5MPa的LNG管道试验压力为2.5MPa,试验介质为压缩空气;

设计压力为1.6MPa的LNG管道试验压力为1.6MPa,试验介质为压缩空气;

设计压力为0.8MPa空压机管道试验压力为0.8MPa,试验介质为压缩空气。

试验方法按《工业金属管道工程施工规范》(GB50235-2010)中7.5.5条规定执行。

5、吹扫与置换:

施工完毕,管线吹扫按照《工业金属管道工程施工规范》(GB50235-2010)中8.1及8.3条规定执行。

开工前应使用液氮进行管线和设备预冷,预冷时应同时吹扫和置换站内低温部分管线和设备,预冷过程结束后用LNG储罐中残存的液氮气化后吹扫、置换常温设备及管道。

6、设备及管道刷色

LNG储罐由制造厂家涂刷白色进口遮光漆。空温式气化器材料为防锈铝,不用涂色。放空管为银灰色底色,加大红色环。低温不锈钢管道不用刷色,保冷管道有镀锌白铁皮保护层,不要刷色,其它管道按照管道刷色基本技术要求涂色。如公司有涂色规定,也可按照规定进行表面色和标志色的涂刷。现场操作平台和走台刷黑、黄相间色环,间隔为200mm。

7、防腐

LNG所有非不锈钢管道及管件均要求除锈后进行防腐处理,其中地上管道(包括地沟内管道)采用氯磺化聚乙烯防腐涂料,做法为:底漆两道,中间漆两道,面漆两道;埋地钢管采用石油沥青防腐,防腐等级为特加强级。管道出地面及穿墙处采用保护套管,套管地下部分长250mm,地上部分长150mm。钢管与套管之间采用油麻沥青填实。

参考文献:

[1]《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012

[2]《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976-2012

[3]《输送流体用无缝钢管》GB/T8163-2008

[4]《突面带颈对焊钢制法兰》HG20595-2009

[5]《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011

[6]《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010

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