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摘要：LNG气化站随着天然气液化工场的建成而日益发展起来，并成为利用天然气的一种最要设施。因为LNG气化站本身在建设过程中具有建设周期短等优点，同时还可以使市场需要得到尽快满足，所以LNG气化站目前已经受到普遍重视。本文针对以上内容对储存增压系统在LNG气化站中的设计展开进一步的分析与探讨，供大家借鉴与参考。
关键词：储存增压系统;LNG气化站;设计
近年来，随着天然气液化工场的建成，将LNG作为气源的气化站开始发展起来，目前已经建成的LNG气化站已经上百座，作为利用天然气的一种主要设施，LNG气化站具有建设周期短以及容易使市场用气需求得到满足的特点，在这种条件下，LNG气化站的设计变得尤为重要，而储存增压系统在LNG气化站设计中成为一项重要内容。下面是本次设计中LNG气化站天然气成分表，希望可以帮助大家加深对储存增压系统在LNG气化站中设计的了解。
表1本系统天然气成分
天然气组分
摩尔分子百分数
CH4
82.432
C2H6
11.100
C3H8
4.532
N2
0.8231
其余
1.1127
1LNG气化站的工艺流程
液化天然气通过LNG槽车或者集装箱车运送而来，通过卸车台增压器增压之后进入到LNG储罐中进行储存，储罐中的LNG在储罐区增压至0.5—0.6Pa，就可以被送入至空温式汽化器中。LNG在空温式汽化器中与空气换热出现相变，气态的天然气温度不会比环境温度5℃低，气态天然气压力会保持在0.4MPa左右。天然气在进入管网之前会进行加臭，通常情况下使用的加臭剂为四氢噻吩。在冬季，空温式汽化器的出口气体温度一般不会达到5℃，这样就需要通过水浴式LNG加热器进行加热处理，进而使其出口天然气温度可以达到5—10℃之间。
图1LNG气化站工艺流程图
为了使设计变得更加方便，可以在设计过程中引入模块化思想，将整个工艺过程分成不同的系统，系统与模块相对应，这样就可以结合不同的用户需求展开组合设计。本次研究中9个不同的系统分别为LNG装卸系统、储存增压系统、气化加热系统、天然气出站系统、罐瓶系统、氮气系统以及放散系统。
2LNG储存增压系统
LNG储存增压系统的组成部分有低温储罐、储罐增压器等，其具体组成如图2所示。
图2LNG储存增压系统示意图
3LNG储罐设计
3.1LNG储罐形式
现阶段我国经常使用的LNG储罐形式有3种，即字母罐、单罐压力储罐、常压储罐。起重工单罐压力储罐的施工周期比较短，投资不多，运行费用也比较低，其施工技术已经非常成熟，还具有非常好的保温效果，但是这种储罐形式在运输过程中会比较麻烦，占地面积也很大。子母罐在运行过程中的费用比较低，操作起来非常简单，但是它的保温性能与压力罐相比要要一些，需要使用的绝热材料也比较多，投资大，占地面积也大。常压储罐是投资最小的一种储罐方式，它的占地面积相对较小，运行起来费用比较低，但是这种储罐方式的保温性能非常差，排液过程中需要使用低温泵，运行过程中产生的费用很高，需要的施工周期相对较长。
LNG气化站的储罐形式主要由储存规模所决定，如果LNG气化站的储存规模≤1000立方米，那么使用的储罐其压力应为50—150立方米。如果LNG气化站储存规模在1000立方米和3500立方米之间，适宜使用子母罐的形式。如果LNG气化站的储存规模≥3500立方米，适宜使用常压储罐形式。为了使管理与运行更加方便与安全，在实际操作过程中一班不会使用联合储罐形式。
3.2LNG储罐数量
储罐设计容积应该结合其气源情况、规模以及运输方式再进行确定。LNG气化站储罐总容量设计一般应该结合月平均日用气量的3天到5天的用气量进行计算。LNG气化站储罐总容量可以按照以下公式（1）进行计算：
= （1）
式（1）中， 代表总储存容积; 代表储存的天数; 代表月高峰系数; 代表年平均日供气量; 代表天然气的气态密度; 代表操作条件下液化天然气的密度; 代表储罐允许充装率，一般情况下为0.95。
3.3LNG储罐温度与压力设计
LNG储罐温度最高可以设计为当地历年的最高温度，最低温度可以设计为-196℃，最低工作温度取到设计压力下LNG的饱和温度。
LNG储罐的工作压力、计算压力和设计压力是3个不同的值，拥有不同的定义和特定的用途，如果认为计算压力就是设计压力，那么就会使储罐安全阀开启压力值的设定受到影响。如果储罐的最高工作压力是0.8MPa，那么就可以将设计压力取为0.84MPa。对内罐液注静压力、储罐允许充装率以及内外罐间的绝对压力进行综合考虑，那么内罐的计算压力则为1.01MPa。外罐就是外压容器，一般情况下其设计压力为-0.1MPa。
4LNG储罐增压器设计
大量低温液体存在于LNG储罐中，这些低温液体会不断从LNG储罐中流出，这样储罐中的压力就会降低，一直到流体速度停止为止。所以，为了保证LNG储罐中LNG不断送入汽化器气化，就需要在实际操作过程中补充气体，这样储罐中的压力就会被保持在一定的范围内。
低温储罐主要是靠储罐中的压力推动的，主要的增压方式有低温泵增压、外部气源增压以及自增压三种。其中低温泵增压方式主要是通过对泵的机械功进行利用使低温液体增压，因为低温泵的外部安装条件是非常严格的，所以在操作过程中小型供气系统是不适用的。外部气源增压方式主要通过外来气源使增压得到实现，实际操作过程中需要增加一定量的高压天然气和罐。而自增压方式的原理主要是将储罐中排出的LNG进行自增压气化，气化成为天然气，然后将这些天然气返回到储罐中，将其压力升高到工作所需的压力值，这样就实现了LNG储罐增压的目的。 储罐增压器存在一定的增压能力，这些增压能力主要是结合气化站设置最大的供气能力而确定的。储罐增压器可以进行联合设置，对其进行分组布置，其中一组用来工作，另外一组用来化霜备用。储罐增压器可以采用卧式。
LNG储罐可以结合低温储罐的数量进行设计，一般情况下有两种设计方式。首先，每个储罐需要单独设置一台储罐增压器，这种情况比较适合用在4台以下的系统中，其最大的优点就是操作起来非常方便，而缺点主要在于储罐增压器的数量很多，占地面积非常大。其次，将两台储罐增压器设置在低温储罐集中，这种情况比较适用在4台以上的系统中，其缺点主要在于操作起来不太方便，优点主要在于储罐增压器的数量较少，占地面积也比较小。
5设计举例
LNG气化站的设计应该按照《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》等为标准。通过LNG集装箱槽车将LNG从气源点送至LNG气化站，再通过卸车台将LNG转移到LNG储罐中储存，通过LNG将空温式汽化器 气化之后再进行调压、计量以及加臭之后，将其送到用户管网。
结合公式（1），经储存天数设为5，月高峰系数设为1.2，平均日用气量 =5 104立方米/d，液化天然气的密度则为450kg/立方米，充装率是0.95，经计算则有：
= =540立方米
经计算可得该气化站的存储规模是540立方米，此时LNG为液态。因为受到整体吊装条件和运输等因素的限制，真空粉末压力储罐一般使用100立方米和150立方米两种，还有一些特殊的使用50立方米。所以，本气化站可以选择4个150立方米立式储罐，它们的供气能力均为每小时6000N立方米，可以进行连续供气。
在设计中，储罐压力是0.76MPa，储罐储存期间的压力≤0.6MPa，储存的温度是零下145℃。储罐增压调节之后的压力是0.55MPa，储罐增压调节之后的回座压力是0.60MPa。储罐减压调节之前的压力是0.63MPa，储罐减压调节之前的压力回座压力是0.57MPa。储罐安全阀进口前压的压力是0.65MPa，储罐安全阀进口前压的回座压力是0.63MPa。
选择两台每小时300N立方米的空温式储罐增压器，其自增压系统设计压力是0.8MPa，其自增压系统工作压力是0.6MPa。
结语：
综上所述，LNG气化站在设计过程中，结合设备选型、工艺流程以及阀门等主要因素进行了优化，同时要保证供气安全可靠，使工程造价得到降低，最终使经济效益得到有效提高。本文首先简单介绍了LNG气化站的工艺流程，然后对其储存增压系统设计进行了分析，最后设计LNG储罐，并通过相关实例进行探讨，希望本文的设计可以为相关研究提供一些思路。
参考文献：
[1]吴集迎，马益民，陈仕清.LNG冷能用于冷库的系统设计及分析[J].集美大学学报（自然科学版），2010，（1）.
[2]余青青，曾繁涛，马学民.LNG气化站仪表自动化控制系统设计[J].制造业自动化，2010，（1）.
[3]解东来，宋迪，江桂强，何奕霏.液化天然气气化站中BOG储罐功能的探讨[J].煤气与热力，2010，（12）.
[4]刘新领.液化天然气（LNG）储罐防腐理论与实践——以淄博LNG气化站为例[J].城市燃气，2011，（6）.
[5]张明明，胡楠，徐占伟.LNG气化站灌装系统的技术改进[J].煤气与热力，2011，（8）.
[6]郑桂友，于京春，刘尚书，霍秀芝，李斌，李超，王真龙，侯宇驰.LNG气化站的设计[J].煤气与热力，2009，（7）.
[7]李洋，李磊祚，马俊峰，孙中飞，杨颖.LNG气化站ESD控制系统设计分析[J].煤气与热力，2012，（4）.
[8]吴集迎，马益民，陈仕清.LNG冷能用于冷库的系统设计及分析[J].集美大学学报（自然科学版）网络版（预印本），2010，（1）.
关键词：储存增压系统;LNG气化站;设计
近年来，随着天然气液化工场的建成，将LNG作为气源的气化站开始发展起来，目前已经建成的LNG气化站已经上百座，作为利用天然气的一种主要设施，LNG气化站具有建设周期短以及容易使市场用气需求得到满足的特点，在这种条件下，LNG气化站的设计变得尤为重要，而储存增压系统在LNG气化站设计中成为一项重要内容。下面是本次设计中LNG气化站天然气成分表，希望可以帮助大家加深对储存增压系统在LNG气化站中设计的了解。
表1本系统天然气成分
天然气组分
摩尔分子百分数
CH4
82.432
C2H6
11.100
C3H8
4.532
N2
0.8231
其余
1.1127
1LNG气化站的工艺流程
液化天然气通过LNG槽车或者集装箱车运送而来，通过卸车台增压器增压之后进入到LNG储罐中进行储存，储罐中的LNG在储罐区增压至0.5—0.6Pa，就可以被送入至空温式汽化器中。LNG在空温式汽化器中与空气换热出现相变，气态的天然气温度不会比环境温度5℃低，气态天然气压力会保持在0.4MPa左右。天然气在进入管网之前会进行加臭，通常情况下使用的加臭剂为四氢噻吩。在冬季，空温式汽化器的出口气体温度一般不会达到5℃，这样就需要通过水浴式LNG加热器进行加热处理，进而使其出口天然气温度可以达到5—10℃之间。
图1LNG气化站工艺流程图
为了使设计变得更加方便，可以在设计过程中引入模块化思想，将整个工艺过程分成不同的系统，系统与模块相对应，这样就可以结合不同的用户需求展开组合设计。本次研究中9个不同的系统分别为LNG装卸系统、储存增压系统、气化加热系统、天然气出站系统、罐瓶系统、氮气系统以及放散系统。
2LNG储存增压系统
LNG储存增压系统的组成部分有低温储罐、储罐增压器等，其具体组成如图2所示。
图2LNG储存增压系统示意图
3LNG储罐设计
3.1LNG储罐形式
现阶段我国经常使用的LNG储罐形式有3种，即字母罐、单罐压力储罐、常压储罐。起重工单罐压力储罐的施工周期比较短，投资不多，运行费用也比较低，其施工技术已经非常成熟，还具有非常好的保温效果，但是这种储罐形式在运输过程中会比较麻烦，占地面积也很大。子母罐在运行过程中的费用比较低，操作起来非常简单，但是它的保温性能与压力罐相比要要一些，需要使用的绝热材料也比较多，投资大，占地面积也大。常压储罐是投资最小的一种储罐方式，它的占地面积相对较小，运行起来费用比较低，但是这种储罐方式的保温性能非常差，排液过程中需要使用低温泵，运行过程中产生的费用很高，需要的施工周期相对较长。
LNG气化站的储罐形式主要由储存规模所决定，如果LNG气化站的储存规模≤1000立方米，那么使用的储罐其压力应为50—150立方米。如果LNG气化站储存规模在1000立方米和3500立方米之间，适宜使用子母罐的形式。如果LNG气化站的储存规模≥3500立方米，适宜使用常压储罐形式。为了使管理与运行更加方便与安全，在实际操作过程中一班不会使用联合储罐形式。
3.2LNG储罐数量
储罐设计容积应该结合其气源情况、规模以及运输方式再进行确定。LNG气化站储罐总容量设计一般应该结合月平均日用气量的3天到5天的用气量进行计算。LNG气化站储罐总容量可以按照以下公式（1）进行计算：
= （1）
式（1）中， 代表总储存容积; 代表储存的天数; 代表月高峰系数; 代表年平均日供气量; 代表天然气的气态密度; 代表操作条件下液化天然气的密度; 代表储罐允许充装率，一般情况下为0.95。
3.3LNG储罐温度与压力设计
LNG储罐温度最高可以设计为当地历年的最高温度，最低温度可以设计为-196℃，最低工作温度取到设计压力下LNG的饱和温度。
LNG储罐的工作压力、计算压力和设计压力是3个不同的值，拥有不同的定义和特定的用途，如果认为计算压力就是设计压力，那么就会使储罐安全阀开启压力值的设定受到影响。如果储罐的最高工作压力是0.8MPa，那么就可以将设计压力取为0.84MPa。对内罐液注静压力、储罐允许充装率以及内外罐间的绝对压力进行综合考虑，那么内罐的计算压力则为1.01MPa。外罐就是外压容器，一般情况下其设计压力为-0.1MPa。
4LNG储罐增压器设计
大量低温液体存在于LNG储罐中，这些低温液体会不断从LNG储罐中流出，这样储罐中的压力就会降低，一直到流体速度停止为止。所以，为了保证LNG储罐中LNG不断送入汽化器气化，就需要在实际操作过程中补充气体，这样储罐中的压力就会被保持在一定的范围内。
低温储罐主要是靠储罐中的压力推动的，主要的增压方式有低温泵增压、外部气源增压以及自增压三种。其中低温泵增压方式主要是通过对泵的机械功进行利用使低温液体增压，因为低温泵的外部安装条件是非常严格的，所以在操作过程中小型供气系统是不适用的。外部气源增压方式主要通过外来气源使增压得到实现，实际操作过程中需要增加一定量的高压天然气和罐。而自增压方式的原理主要是将储罐中排出的LNG进行自增压气化，气化成为天然气，然后将这些天然气返回到储罐中，将其压力升高到工作所需的压力值，这样就实现了LNG储罐增压的目的。 储罐增压器存在一定的增压能力，这些增压能力主要是结合气化站设置最大的供气能力而确定的。储罐增压器可以进行联合设置，对其进行分组布置，其中一组用来工作，另外一组用来化霜备用。储罐增压器可以采用卧式。
LNG储罐可以结合低温储罐的数量进行设计，一般情况下有两种设计方式。首先，每个储罐需要单独设置一台储罐增压器，这种情况比较适合用在4台以下的系统中，其最大的优点就是操作起来非常方便，而缺点主要在于储罐增压器的数量很多，占地面积非常大。其次，将两台储罐增压器设置在低温储罐集中，这种情况比较适用在4台以上的系统中，其缺点主要在于操作起来不太方便，优点主要在于储罐增压器的数量较少，占地面积也比较小。
5设计举例
LNG气化站的设计应该按照《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》等为标准。通过LNG集装箱槽车将LNG从气源点送至LNG气化站，再通过卸车台将LNG转移到LNG储罐中储存，通过LNG将空温式汽化器 气化之后再进行调压、计量以及加臭之后，将其送到用户管网。
结合公式（1），经储存天数设为5，月高峰系数设为1.2，平均日用气量 =5 104立方米/d，液化天然气的密度则为450kg/立方米，充装率是0.95，经计算则有：
= =540立方米
经计算可得该气化站的存储规模是540立方米，此时LNG为液态。因为受到整体吊装条件和运输等因素的限制，真空粉末压力储罐一般使用100立方米和150立方米两种，还有一些特殊的使用50立方米。所以，本气化站可以选择4个150立方米立式储罐，它们的供气能力均为每小时6000N立方米，可以进行连续供气。
在设计中，储罐压力是0.76MPa，储罐储存期间的压力≤0.6MPa，储存的温度是零下145℃。储罐增压调节之后的压力是0.55MPa，储罐增压调节之后的回座压力是0.60MPa。储罐减压调节之前的压力是0.63MPa，储罐减压调节之前的压力回座压力是0.57MPa。储罐安全阀进口前压的压力是0.65MPa，储罐安全阀进口前压的回座压力是0.63MPa。
选择两台每小时300N立方米的空温式储罐增压器，其自增压系统设计压力是0.8MPa，其自增压系统工作压力是0.6MPa。
结语：
综上所述，LNG气化站在设计过程中，结合设备选型、工艺流程以及阀门等主要因素进行了优化，同时要保证供气安全可靠，使工程造价得到降低，最终使经济效益得到有效提高。本文首先简单介绍了LNG气化站的工艺流程，然后对其储存增压系统设计进行了分析，最后设计LNG储罐，并通过相关实例进行探讨，希望本文的设计可以为相关研究提供一些思路。
参考文献：
[1]吴集迎，马益民，陈仕清.LNG冷能用于冷库的系统设计及分析[J].集美大学学报（自然科学版），2010，（1）.
[2]余青青，曾繁涛，马学民.LNG气化站仪表自动化控制系统设计[J].制造业自动化，2010，（1）.
[3]解东来，宋迪，江桂强，何奕霏.液化天然气气化站中BOG储罐功能的探讨[J].煤气与热力，2010，（12）.
[4]刘新领.液化天然气（LNG）储罐防腐理论与实践——以淄博LNG气化站为例[J].城市燃气，2011，（6）.
[5]张明明，胡楠，徐占伟.LNG气化站灌装系统的技术改进[J].煤气与热力，2011，（8）.
[6]郑桂友，于京春，刘尚书，霍秀芝，李斌，李超，王真龙，侯宇驰.LNG气化站的设计[J].煤气与热力，2009，（7）.
[7]李洋，李磊祚，马俊峰，孙中飞，杨颖.LNG气化站ESD控制系统设计分析[J].煤气与热力，2012，（4）.
[8]吴集迎，马益民，陈仕清.LNG冷能用于冷库的系统设计及分析[J].集美大学学报（自然科学版）网络版（预印本），2010，（1）.