项目设计概况

该地外供气量逐年下降，濒临停产。某些使用人工煤气的小区天然气管道近期还无法到达，将面临无气可用的困境。计划对这些用户提前进行天然气置换，并采用瓶组供气方式向其供应天然气。

由于此类小区和学校数量众多且设计基础资料缺乏，按本市燃气公司意见，本设计此类用户设计暂按分类规模设计。分类情况如下：

1）小区分为：300户、500户和800户；

2）村分为：7000居民。

设计规模

1  小区用户设计规模确定

居民小区设计规模宜按同时工作系数法。计算公式如下：

Qh（燃气管道的小时计算流量，m3/h）=kt（不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取1）(∑k（燃具同时工作系数）N（同一类型燃具的数目）Qn（燃具的额定流量，m3/h）)

按目前的调查结果，本市90%以上的家庭同时拥有燃气灶和热水器。按本市燃气公司意见，本设计考虑一定富裕，按100%的家庭同时拥有燃气灶和热水器进行计算。

本市目前燃气双眼灶的额定流量一般为0.7 m3/h，热水器的额定流量一般为2.0 m3/h，每户用气额定流量为2.7 m3/h。由于没有针对单个小区的日用气统计结果，因此高峰日用气量计算仍按前文居民耗热定额和不均匀系数法进行估算。经过计算本设计小区用户小时计算流量和高峰日用气量如下表：

表1居民生活用燃具同时工作系数表

2  村用户设计规模确定

本设计该村规模为7000居民。由本设计以用气量指标和不均匀系数法进行学校小时计算流量的估算。

根据调查结论，耗热定额为2512MJ/人·年，用气天数按300天。月高峰系数和日高峰系数同居民用户分别为1.2和1.15。由于锅炉用气在一天内相对集中，本设计按保守计算取小时高峰系数为5，相对于全天集中用气时间约为5小时。村民年用气量和小时计量流量见下表

表2居民生活用燃具同时工作系数表

本设计按该村用户用气同时工作系数保守取1.0。高峰日用气量计算仍按前文居民耗热定额和不均匀系数法进行估算。则计算得该村小时计量流量和高峰日用气量分别如下表：

表3居民生活用燃具同时工作系数表

小区和村供气方案

1  供气和储存规模确定

本设计两类用户小时计算流量和高峰日用气量统计见下表：

表4居民生活用燃具同时工作系数表

我公司现运行的LNG气化站即将改造使其具备充装功能。因此本设计小区和学校供气确定采用LNG瓶组供气。

目前LNG瓶组供气设置正向橇装化发展，供气和储存规模确定应供气能力不小于用户小时计算流量，储存能力宜为用户高峰日用气量的1～2倍。

本设计确定三套不同规模的供气能力和储存能力的配置。分别如下：

表5居民生活用燃具同时工作系数表

2  供气方案工艺流程和设计参数

LNG钢瓶在LNG气化站内充装后转运至用气区域橇装供气站。LNG出钢瓶后进入空温式气化器气化。当冬天环境温度较低时，气化后的天然气还需要经过复热。然后气化后满足温度要求的天然气再经过过滤、调压、计量、加臭后向用户供气。另外，LNG瓶组产生的低温蒸发气经复热后也进入供气系统。工艺流程框图如下：

工艺设计参数如下：

（1）设计压力

调压前设备和管道： 1.0MPa

调压后设备和管道： 0.1MPa

（2）运行压力

调压前设备和管道： 0.4～0.6MPa

调压后设备和管道以及供气压力：

小区用户：3KPa

学校用户：3～20KPa

（3）设计温度

气化器出口前：-196℃～50℃

气化器出口到复热器出口前：-30℃～50℃

复热器出口后至出站汇管：0℃～50℃

（3）运行温度

气化器出口前：-145℃～-162.3℃

气化器出口到复热器出口前：-25℃～环境温度

复热器出口后至出站汇管：0℃～环境温度

（4）供气能力

配置1：200Nm3/h。

配置2：300Nm3/h。

配置3：400Nm3/h。

（5）最小储气能力

配置1：600Nm3。

配置2：850Nm3。

配置3：1500Nm3。

LNG橇装供气设备配置

1  设备选型

（1）LNG钢瓶

LNG钢瓶分2组布置，1用1备切换使用。由两组低温电磁阀通过压力控制进行自动切换工作，并设有旁通。LNG钢瓶系采用高真空多层缠绕绝热保温技术,内外双层不锈钢结构,其真空及操控性能极佳，专门用于储存低温液体使用。钢瓶与气化调压橇采用不锈钢低温金属软管连接，并配置快装接头，在现场可迅速将钢瓶接驳。

目前小型橇装LNG瓶组供气站使用的钢瓶主要有三种：

表6居民生活用燃具同时工作系数表

由上表可知三种规格的钢瓶，各种参数都相近，209L的钢瓶性价比略高，因此本设计推荐采用209L规格的钢瓶。该钢瓶的技术参数如下表：

表7 居民生活用燃具同时工作系数表

本设计各配置钢瓶设置如下表：

表8居民生活用燃具同时工作系数表

（2）LNG空温式气化器

本设计各配置设2台空温式气化器，使用时1用1备。其主要技术参数如下：

设计流量：

配置1：200Nm3/h。

配置2：300Nm3/h。

配置3：400Nm3/h。

设计压力：1.0MPa

工作压力：0.4～0.7MPa

设计温度：-196℃～60℃

工作温度：进口温度：-145℃～-162.3℃

          出口温度：不低于环境温度 10℃

（3）BOG复热器

本设计各配置设1台空温式BOG复热器。其主要技术参数如下：

设计流量：20Nm3/h

设计压力：1.0MPa

工作压力：0.4～0.7MPa

设计温度：-196℃～60℃

工作温度：进口温度：-145℃～-162.3℃

          出口温度：不低于环境温度 10℃

（4）电加热NG复热器

本设计各配置设1台电加热NG复热器。其主要技术参数如下：

设计流量：

配置1：200Nm3/h。

配置2：300Nm3/h。

配置3：400Nm3/h。

设计压力：1.0MPa

工作压力：0.4～0.7MPa

工作温度：进口温度：不低于环境温度 10℃

          出口温度：不低于10℃

安装方式：立式

（5）调压计量装置

本设计各配置设1套调压计量装置，设2路，1开1备。调压器选用带指挥器的自力式调压器，调压器串联超压切断阀，流量计选用涡轮流量计，并配备过滤和加臭装置等。其性能参数如下：

进口压力：P1=0.4～0.7MPa

出口压力：

小区用户：3KPa

学校用户：3～20KPa

设计流量：9500Nm3/h

配置1：200Nm3/h。

配置2：300Nm3/h。

配置3：400Nm3/h。

过滤进度：5μm

计量精度：0.5级

调压精度：1％

2  设备配置

    本设计3套橇装式瓶组供气站设备配置方案如下表：

    （1）配置1

表9LNG主要设备一览表

（2）配置2

表10LNG主要设备一览表

（3）配置3

表11LNG主要设备一览表

工艺测控

为了确保能有效地监控LNG瓶组的气化供气装置生产过程，保运行可靠，操作维护方便。工艺测控方案应确根据“经济实用、安全可靠、集中控制、管理方便”的原则设计：

（1）瓶组切换控制

LNG瓶组分两组，分装在汇流排上。正常情况下其中一组瓶组为管网供液。当橇出口压力检测装置检测到供气压力低于设定值时，进行瓶组自动切换。在每组钢瓶入口装设一个电磁阀，供气管路上的压力经压变检测后输送到控制系统中，控制系统比较检测到的压力和设定压力，供气压力低于设定值时，此时控制系统关闭当前瓶组低温电磁阀，并同时打开另一组瓶组低温电磁阀为系统供气。整个切换过程为全自动的方式，不需人为干预。

（2）气化器出口温度监测

在气化器后方管路上安装铂热电阻用于采集气化后的天然气温度，将采集量送到控制系统中。控制系统中设置温度低限报警点，当温度达到报警点时，控制系统给出声光报警，提醒工作人员前往现场进行处置。