用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)

《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》涉及液化天然氣領域，具體而言，涉及一種用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)。

液化天然氣（LNG，liquefied natural gas）是一種優(yōu)質能源，具有熱值高、燃燒污染小的特點。液化天然氣接收站的主要功能是接收LNG船通過遠洋運輸船運來的LNG，將其儲存和汽化，獲得氣態(tài)天然氣產品，并通過天然氣管網向電廠和城市燃氣用戶供氣。液化天然氣接收站通常包括LNG卸料系統(tǒng)、LNG儲存系統(tǒng)、蒸發(fā)氣（BOG，Boil Off Gas）處理系統(tǒng)、LNG輸送系統(tǒng)、LNG汽化系統(tǒng)、公用工程和輔助系統(tǒng)。因此，LNG接收站都建設在可停泊大型LNG運輸船的港口附近，液化天然氣接收站內設置了LNG卸船臂和LNG卸船管線，LNG運輸船到達LNG接收站的專用碼頭后，將接收站的LNG卸船臂和LNG運輸船的卸料匯管連接，啟動船上的LNG卸料泵，LNG將通過LNG卸船臂和卸船管線從運輸船艙體內卸載到接收站儲罐，實現(xiàn)LNG的卸載過程。由于LNG是以常壓-160℃以下的液態(tài)存在，即使在非卸船過程中，由于環(huán)境熱量的漏入，卸船管線中的LNG會吸熱蒸發(fā)，產生BOG。

一般情況下，LNG卸船管線尺寸大、距離長，且管道的絕熱層不能夠完全阻擋環(huán)境的漏熱，同時卸船間隔時間長（3～15天），因此，卸船管線內的大量BOG會引起系統(tǒng)超壓、卸船管線恢復環(huán)境溫度及大量LNG蒸發(fā)，系統(tǒng)超壓會帶來安全隱患；卸船管線恢復環(huán)境溫度，等到下次卸船操作時，需要預冷，一是花費時間較長，另外溫度交替變化帶來的管道應力問題，對于接收站的安全運行不利；而大量LNG蒸發(fā)將造成能量的浪費，帶來接收站經濟效益的降低。

因此，通常要求保持LNG卸船管線一直處于低溫冷態(tài)，在接收站非卸船操作的工況下，采用來自接收站工藝系統(tǒng)的少量LNG進行冷循環(huán)，維持卸船管線內處于低溫液體狀態(tài)，避免LNG的蒸發(fā)、管線升溫和超壓。

圖1為根據(jù)《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》一個實施例的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)示意圖。

2020年7月14日，《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》獲得第二十一屆中國專利獎優(yōu)秀獎。 2100433B

圖1為根據(jù)《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》一個實施例的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括卸船管線1、低壓輸出總管2、連接管線5和連接管線6，還包括：冷循環(huán)管線4、流量控制閥FCV-1、流量傳感器FT-1、流量控制器FIC-1、手動遙控閥HCV-1、氣動開關閥XV-1、XV-2、XV-3、XV-4和手動開關閥MV-1。

冷循環(huán)管線4與低壓輸出總管2相連接，低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經冷循環(huán)管線返回至碼頭處的LNG卸船管線1的端部，并將其中一小部分液化天然氣返回至LNG儲罐，其余大部分液化天然氣經卸船管線返回低壓輸出總管，與外輸?shù)腖NG一起向下游設備輸出；

流量傳感器FT-1設置在冷卻循環(huán)管線4上，流量控制閥FCV-1設置在低壓輸出總管2上，流量傳感器與流量控制閥通過流量控制器FIC-1相連接，流量控制器根據(jù)流量傳感器測得的冷卻循環(huán)管線中LNG流量控制流量控制閥的開度，實現(xiàn)LNG循環(huán)，進而保證LNG卸船管線的低溫冷態(tài)，同時流量控制器具有流量數(shù)值指示和流量低報警的功能。由于碼頭相對下游的再冷凝器等單元較遠，冷循環(huán)管線因只需要維持低溫冷態(tài)的流量而比較細，所以LNG更傾向于流向下游設備而非循環(huán)到碼頭處，因此，通過低壓輸出總管上的流量控制閥FCV-1來控制輸送去下游的流量，可以更好的保證抽出的冷循環(huán)流量；如果如現(xiàn)行的有些做法，將流量控制閥安裝在冷循環(huán)管線上，而不限制低壓輸出總管去下游的流量，將不能夠很好保證冷循環(huán)流量，進而也實現(xiàn)不了冷循環(huán)的目的；開關閥XV-1，設置在冷卻循環(huán)管線上，通過控制此開關閥的開閉，保證冷卻循環(huán)管線在無卸船工況時有流量經過而不被旁路。

在該實施例中，當LNG接收站處于非卸船運行工況時，從低壓輸出總管抽出一股LNG流體，經過冷循環(huán)管線返回到碼頭上與卸船管線的末端相接，然后流經卸船管線，再循環(huán)回到接收站的低壓輸出總管或LNG儲罐，以此保持卸船管線中始終有低溫LNG流動，保持其處于低溫冷態(tài)待用。由于環(huán)境熱量漏入LNG管線，從而產生額外的蒸發(fā)氣，而LNG儲罐的壓力低、空間大，如果冷循環(huán)回流的LNG全部回到LNG儲罐，會閃蒸形成大量的蒸發(fā)氣，需要增加BOG壓縮機的能力或者運行負荷，帶來接收站運行能耗的增加，因此，按照《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》將大部分循環(huán)的LNG不經過減壓，直接返回到LNG低壓輸送總管，進而向下游外輸，將解決大量的能量；同時，另外的一小部分經LNG儲罐進料閥旁路閥MV-1返回到LNG儲罐中，保持了LNG儲罐一側的卸船管線的低溫冷態(tài)。從而實現(xiàn)了當接收站處于非卸船工況時，使長距離的卸船管線保持低溫冷態(tài)，并能夠通過控制，使接收站其它部分的設備和系統(tǒng)不受影響，可靠運行。

例如，上述卸船冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：手動遙控閥HCV-1，設置在冷卻循環(huán)管線上，可以在控制室遠程控制冷卻循環(huán)管線的開閉和流量大小，可以避免每次循環(huán)初始時流量突然很大造成低壓輸出總管下游瞬時壓力降低過快的問題。手動遙控閥HCV-1在控制室設置了遙控操作按鈕，可以實現(xiàn)對冷循環(huán)管線流量的遠程控制。HCV-1和XV-4不能同時開啟，因此需要設置內部聯(lián)動控制設施來確保此要求的實現(xiàn)。

例如，開關閥XV-2設置在連接管線6上，在冷循環(huán)操作時打開，實現(xiàn)冷循環(huán)返回的LNG流入LNG低壓輸出總管。

例如，開關閥XV-3設置在LNG卸船管線靠近LNG儲罐的一端，在冷循環(huán)操作時關閉，避免大量的冷循環(huán)LNG流向LNG儲罐。

例如：開關閥XV-4設置在連接管線5上，在冷循環(huán)操作時關閉，保證冷循環(huán)的LNG流向LNG碼頭側的卸船管線。

例如，手動開關閥MV-1設置在卸船管線上，是XV-3的旁路閥，設置為鉛封開狀態(tài)，保證一小部分冷循環(huán)的LNG回到LNG儲罐，保證卸船管線位于LNG儲罐一側的部分維持低溫冷態(tài)。

例如，上述卸船管線上還設置了表面溫度傳感器，用于實時監(jiān)測卸船管線的實際操作溫度，并在控制室內給出數(shù)值指示，幫助操作工及時了解冷循環(huán)的運行狀態(tài)。

例如，上述手動遙控閥、氣動開關閥均在接收站的控制室內設置了操作軟按鈕，保證操作工在控制室中就能實現(xiàn)這些閥門的開關操作。

上述實施例的工作過程為：當接收站處于非卸船操作工況時，首先關閉開關閥XV-4，然后打開冷卻循環(huán)管線上的手動控制閥HCV-1、開關閥XV-1和連接管線上的開關閥XV-2，此時低壓輸出總管中的一小股LNG將經過冷卻循環(huán)管線流向LNG碼頭上與卸船管線的末端相接，然后流經卸船管線，并通過卸船管線回到接收站，并通過連接管線6及其上的開關閥XV-2回到低壓輸出總管，以此保持卸船管線中始終有低溫LNG流動，保持其處于低溫冷態(tài)待用。與此同時，一小部分來自碼頭冷循環(huán)的LNG通過卸船管線及其上的手動閥MV-1回到LNG儲罐，維持卸船管線位于LNG儲罐一側的管線部分的低溫冷態(tài)。循環(huán)的LNG量根據(jù)卸船管線的長度和管徑，通過流量控制器FIC-1預先設定，此設定值也可根據(jù)實際運行過程中的卸船管線的實際溫度在控制室進行更改調整，以進一步確保卸船管線內的LNG全部處于液體狀態(tài)?？梢酝ㄟ^調節(jié)閥控制流量。

用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)專利目的

《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》提供一種用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，用以使液化天然氣接收站的卸船管線在非卸船工況時保持低溫冷態(tài)。

用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)技術方案

《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》提供了一種用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其包括卸船管線、低壓輸出總管、第一連接管線和第二連接管線，還包括：冷卻循環(huán)管線、流量控制閥、流量傳感器、流量控制器和第一開關閥，其中，冷卻循環(huán)管線與低壓輸出總管相連接，低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經冷卻循環(huán)管線返回至碼頭處，并將其中一小部分液化天然氣返回至儲罐，其余大部分液化天然氣經卸船管線返回低壓輸出總管；流量傳感器設置在冷卻循環(huán)管線上，第一流量控制閥設置在低壓輸出總管上，流量傳感器與第一流量控制閥通過流量控制器相連接，流量控制器根據(jù)流量傳感器測得的冷卻循環(huán)管線中的冷循環(huán)流量控制第一流量控制閥的開度；第一開關閥設置在冷卻循環(huán)管線上。

較佳的，上述冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：手動遙控閥，設置在冷卻循環(huán)管線上。

較佳的，上述冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：第二開關閥，設置在第二連接管線上。

較佳的，上述冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：第三開關閥，設置在卸船管線靠近液化天然氣儲罐的一端。

較佳的，上述冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：第四開關閥，設置在第一連接管線上。

較佳的，上述冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：手動開關閥，設置在卸船管線上。

較佳的，第一開關閥、第二開關閥、第三開關閥、第四開關閥、手動遙控閥和手動開關閥分別與設置控制室內的遙控操作按鈕相連接。

較佳的，上述冷循環(huán)系統(tǒng)還包括：溫度傳感器，設置在卸船管線上。

在上述實施例中，當LNG接收站處于非卸船運行工況時，從低壓輸出總管抽出一股LNG流體，經過冷循環(huán)管線返回到碼頭上與卸船管線的末端相接，然后流經卸船管線，再循環(huán)回到接收站的低壓輸出總管或LNG儲罐，以此保持卸船管線中始終有低溫LNG流動，保持其處于低溫冷態(tài)待用。由于環(huán)境熱量漏入LNG管線，從而產生額外的蒸發(fā)氣，而LNG儲罐的壓力低、空間大，如果冷循環(huán)回流的LNG全部回到LNG儲罐，會閃蒸形成大量的蒸發(fā)氣，需要增加BOG壓縮機的能力或者運行負荷，帶來接收站運行能耗的增加，因此，按照《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》將大部分循環(huán)的LNG不經過減壓，直接返回到LNG低壓輸送總管，進而向下游外輸，將節(jié)約大量的能量；同時，另外的一小部分經LNG儲罐進料閥旁路閥MV-1返回到LNG儲罐中，保持了LNG儲罐一側的卸船管線的低溫冷態(tài)。從而實現(xiàn)了當接收站處于非卸船工況時，使長距離的卸船管線保持低溫冷態(tài)，并能夠通過控制，使接收站其它部分的設備和系統(tǒng)不受影響，可靠運行。

用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)改善效果

一、避免了大量蒸發(fā)氣的產生。如果全部冷循環(huán)流量都返回至儲罐，由于儲罐的壓力低、空間大，會閃蒸形成大量的蒸發(fā)氣，需要增加BOG壓縮機的能力或者運行負荷，帶來接收站運行能耗的增加，《用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)》將大部分循環(huán)的LNG不經過減壓，直接返回到LNG低壓輸出總管，進而向下游外輸，將節(jié)約大量的能量；同時，另外的一小部分經LNG儲罐進料閥旁路閥MV-1返回到LNG儲罐中，保持了LNG儲罐一側的卸船管線的低溫冷態(tài)。從而實現(xiàn)了當接收站處于非卸船工況時，使長距離的卸船管線保持低溫冷態(tài)，并能夠通過控制，使接收站其它部分的設備和系統(tǒng)不受影響，可靠運行。

二、冷循環(huán)流量調節(jié)準確。由于卸船管線較長，且管徑非常大，相對下游的再冷凝器等單元較遠，冷循環(huán)管線因只需要維持低溫冷態(tài)的流量而比較細，所以LNG更傾向于流向下游設備而非循環(huán)到碼頭處，通過設置在LNG低壓輸出總管的流量控制閥FCV-1來控制用來冷卻卸船管線的冷循環(huán)流量，可以更好的保證抽出的冷循環(huán)流量；另外，在冷循環(huán)管線上又設置了手動控制閥，也具有流量調節(jié)的功能，在控制室遠程控制冷卻循環(huán)管線的開閉和流量大小，可以避免每次循環(huán)初始時流量突然很大造成低壓輸出總管下游瞬時壓力降低過快的問題。

三、卸船和冷循環(huán)操作穩(wěn)定可靠。在卸船或者冷循環(huán)操作工況下，HCV-1和XV-4不能同時開啟，通過設置內部聯(lián)動控制設施來確保此要求的實現(xiàn)，確保了卸船和冷循環(huán)操作的穩(wěn)定可靠。

1.一種用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，包括卸船管線、低壓輸出總管、第一連接管線和第二連接管線，其特征在于，還包括：冷卻循環(huán)管線、流量控制閥、流量傳感器、流量控制器和第一開關閥，其中所述冷卻循環(huán)管線與所述低壓輸出總管相連接，所述低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經所述冷卻循環(huán)管線返回至碼頭處，并將其中一小部分液化天然氣返回至儲罐，其余大部分液化天然氣經所述卸船管線返回所述低壓輸出總管；所述流量傳感器設置在所述冷卻循環(huán)管線上，所述第一流量控制閥設置在所述低壓輸出總管上，所述流量傳感器與所述第一流量控制閥通過所述流量控制器相連接，所述流量控制器根據(jù)所述流量傳感器測得的所述冷卻循環(huán)管線中的冷循環(huán)流量控制所述第一流量控制閥的開度；所述第一開關閥設置在所述冷卻循環(huán)管線上。

2.根據(jù)權利要求1所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：手動遙控閥，設置在所述冷卻循環(huán)管線上。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第二開關閥，設置在所述第二連接管線上。

4.根據(jù)權利要求3所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第三開關閥，設置在所述卸船管線靠近液化天然氣儲罐的一端。

5.根據(jù)權利要求4所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第四開關閥，設置在所述第一連接管線上。

6.根據(jù)權利要求5所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：手動開關閥，設置在所述卸船管線上。

7.根據(jù)權利要求6所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關閥、所述第二開關閥、所述第三開關閥、所述第四開關閥、所述手動遙控閥和所述手動開關閥分別與設置控制室內的遙控操作按鈕相連接。

8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的用于液化天然氣接收站卸船管線的冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：溫度傳感器，設置在所述卸船管線上。

液化天然氣卸船管道 LNG dischargepipeline

液化天然氣卸船管線一般采用雙母管式設計。卸船時兩根母管同時工作，各承擔50%的輸送量。當一根母管出現(xiàn)故障時，另一根母管仍可工作，不致于使卸船中斷。

在非卸船期間，雙母管可使卸船管線構成一個循環(huán)，便于對母管進行循環(huán)保冷，使其保持低溫，減少因管線漏熱，導致液化天然氣蒸發(fā)量增加。通常由岸上儲罐輸送泵的出口分出一部分液化天然氣來冷卻需保冷的管線，再經循環(huán)保冷管線返回罐內。

每次卸船前還需用船上液化天然氣對卸料臂等預冷，預冷完畢后再將卸船量逐步增加至正常輸量。卸船管線上配有取樣器，在每次卸船前取樣并分析液化天然氣的組分、密度和熱值。

《液化天然氣接收站建設與運行/中國石油天然氣集團公司統(tǒng)編培訓教材》內容主要包括液化天然氣接收站的功能和組成、重點工程施工、關鍵設備安裝、試運投產、運行與維護、冷能利用等。

《液化天然氣接收站建設與運行/中國石油天然氣集團公司統(tǒng)編培訓教材》可作為液化天然氣接收站工程建設管理人員、設計人員、采購人員、施工管理人員及運行維護人員的培訓用書，也可供其他相關人員參考。

內容簡介

本書主要介紹了液化天然氣(LNG)資源和市場、技術的發(fā)展、工程設計基礎、站址選擇、碼頭、總圖與運輸、工藝系統(tǒng)、設備、LNG儲罐、設備布置與管道、儀表及自動控制、公用工程與輔助設施、消防、安全、職業(yè)衛(wèi)生和環(huán)境保護等內容。本書對規(guī)范LNG接收站項目設計要求及設計程序，保證LNG接收站工程設計質量，提高設計水平，做到技術先進、經濟合理、安全可靠、節(jié)能環(huán)保都具有一定積極意義。

本書旨在對從事液化天然氣接收站項目的操作人員、項目管理人員、設計及工程技術人員等提供較全面的技術指導。 2100433B