移动式LNG应急供气橇在维修抢修的应用

发布时间：2015/8/12 10:25:15

移动式LNG应急供气橇在维修抢修的应用

The application background of mobile LNG emergency gas supply skid，selection of gas source，determining gas supply capacity，technical process and equipment configuration are discussed．The use of mobile LNG emergency gas supply skid is introduced with an application example，and the application experience，deficiency and aspects to be improved and caution for use are summarized．

Keywords：mobile LNG emergency gas supply skid；gas supply capacity；technical process；emergency gas supply device

1应用背景

①管网运行维修和维护的需要

随着城市实现天然气管道供气，地下燃气管道抢修、维护、管道相接等作业相应增多。现在的通常做法是对受影响的片区管网采取停气措施，使输配管道的抢维修和相接作业在相对安全的状态下进行。这种停气作业不仅在放散过程中要向空中排放大量的天然气或燃烧后的烟气，损耗天然气，而且在恢复供气时存在安全隐患，甚至会导致燃气事故的发生，严重影响用户正常用气。为了保障用户安全、连续用气，减少对用户的影响，提高用户满意度，是否可以开发一种移动气源来临时供气，以解决临时连续供气或短期供气的问题呢?开发移动应急供气装置正是解决这一问题的有效途径之一^[1-2]。

②临时供气的需要

受管网建设速度等客观原因的局限，有些地区天然气管网尚未敷设，而部分用户的用气需求又比较迫切，移动应急供气装置可作为临时的过渡气源。

③市场竞争的手段

由于移动应急供气装置供气灵活，其他LNG供应商也可以采用这种设备供气，争夺天然气市场。燃气公司为巩固市场的特许经营地位，利用临时供气装置向用户供气，解决非管道用户的供气问题。

2开发思路

2.1　气源的选择

移动应急供气装置气源的选择应考虑城市现状气源，满足燃气互换性要求。移动应急供气装置可选用的气源有LNG、CNG。选择LNG气源的最大优点是橇体的体积小，供气量大，压力调级少；缺点是需要加装气化器，供气量易受季节和温度的影响。选择CNG气源的优点是可以直接减压供气，不受季节和温度的影响，供气稳定；缺点是供气量小，需多级调压^[3]。

无锡华润燃气有限公司现有自行建设投运的LNG储配站，配套有LNG钢瓶充装平台，且LNG储配站存有足量的LNG钢瓶(480L)，有专门的危险品运输车辆及人员。由于采用的是公司补充气源，因此满足互换性要求。

另外，在管网运行维修过程中，经常碰到一些老小区和里弄小区，其内道路拥挤，场地狭小，小范围内用户用气负荷较大，这种情况需要一种体积小、供气能力大的临时供气装置，达到不停输的目的。

综合考虑以上因素，无锡华润燃气有限公司选择LNG作为应急供气装置的气源。将开发的应急供气装置命名为移动式LNG应急供气橇。

2.2　供气规模确定

①确定供气规模的依据

对2010—2013年无锡华润燃气有限公司供气范围内的停气次数进行统计，统计数据见表1。

由表1可知，主要停气户数集中在600户及以下，600户以上用户停气只占少数。随着管网成环和完善，以及采取不停气接管法，停气规模逐年减小，600户以上用户停气所占比例逐年减小。2013年，全年停气总数为132次，600户以上用户停气次数所占比例仅为8.33％，如果移动式LNG应急供气橇能够满足600户用户的用气量，那么将能很大程度上减少全年的停气次数。因此供气规模控制在600户以内确保供气，600户以上的可采取保压停供，确保恢复供气时安全。

②确定小时流量

根据GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》附录F中推荐的同时工作系数值(按照一户居民装设一个双眼灶和一个快速热水器)，对不同数量居民用户的用气量进行计算，600户居民用户的小时供气量确定为200m³／h。

3工艺流程及设备配置

移动式LNG应急供气装置工艺流程为：LNG首先从钢瓶进入空温式气化器进行气化，气化后进入调压器。装置设有两级调压，一级调压器(次高压一中压调压器)将压力调至0.04～0.4MPa，二级调压器(中一低压调压器)将压力从0.04～0.4MPa调至1～3kPa。中—低压调压器两侧设置旁通管路，如果是中压供气，则打开旁通管路，关闭中—低压调压器；如果是低压供气，则打开中—低压调压器，关闭旁通管路。调压后的天然气通过重力滴注式加臭装置进行加臭，最后供气。移动式LNG应急供气装置的功能区有LNG进口接收单元、LNG气化单元、天然气调压加臭单元。

移动式LNG应急供气装置的其他参数：气化器气化能力为200m³／h，调压前设计压力为1.6MPa，两级调压器均满足200m³／h的流量要求，气体加臭采用差压加臭方式。装置的长度不大于2.5m，宽度不大于1.5m，高度不大于2.2m。由挂车承载运输，设计时速为40km／h。由于该装置的开发和使用还未成熟，所以目前只选用一种规格，后期如有需要可以增加不同规格的设备。

①LNG进口接收单元

进口接收单元工艺流程见图1。采用气相和液相两路分开的创新设计，在气相和液相两路分别加装低温调压阀。使用前将液相路调压阀出口压力值设定为p1，气相路调压阀出口压力值设定为p2，p1<p2。当气化器入口压力p≤p1时；液相调压阀打开，LNG钢瓶下部的LNG通过管道进入气化器；当p1<p≤p2时，气相调压阀打开，LNG钢瓶上部的BOG通过管道进入气化器。这样设计的好处是使LNG钢瓶中的BOG得到充分利用。

②LNG气化单元

LNG气化单元工艺流程见图2。选用空温式气化器对来自LNG钢瓶的液化天然气或BOG进行气化或加热。当环境温度低于15℃或者供气量远大于设计负荷(200m³／h)，气化后天然气温度低于5℃时应控制向下游的供气量，如出现气化后天然气温度低于0℃，应停止空温式气化器的使用。

③天然气调压加臭单元

天然气调压加臭单元工艺流程见图3。一级调压选用意大利原装进口的意大利飞奥Dival512调压器，二级调压选用意大利原装进口的意大利飞奥Diva1600调压器。二级调压的旁通管路选用截止阀来控制流量，达到用户所需要的供气压力。在操作截止阀时应随时注意下游压力表的变化，以免由于流量过大超出压力表测量范围，导致压力表失灵。出口采用重力滴注式加臭装置，通过调节针型阀，可以很方便地改变加臭剂的加入量，不需要外供电源。

④可添加模块

上述3个单元基本可以满足城市应急供气功能上的需求，如需完善该应急供气橇的其他功能，可以加装自控系统、计量模块以及电加热装置。

4实际应用

4.1　应用概况

从2014年初投运至今，移动式LNG应急供气橇已经使用逾20次，收到了非常好的效果。部分应用情况见表2，其中除茅泾浜应急供气的用户为商业用户外，其余均为居民用户。

4.2　应用实例

以2014年4月11日梁湖家园应急供气为例，因地铁二号线荣巷站二期二阶段施工，影响到梁湖家园用户用气。为降低停气复供的风险，使用移动式LNG应急供气橇进行保压供气。

①核算供气规模：按照移动式LNG应急供气橇的最大气化能力200m³／h，用户每户小时用气量为2.426m³／h，同时工作系数为0.136计算，该装置可以保障606户用户正常用气。根据现场实际情况，1^#～59^#楼共约有用户590户，因此可以对1^#～59^#楼的用户正常供气，其他楼栋采取停气保压措施。

②确定现场接入方案：地铁二号线荣巷站二期二阶段施工示意图见图4，由于施工，需要废弃1^#相接点至4^#相接点之间的旧中压管道，建设新的中压管道。可以看出，本次改造需要关闭1^#、2^#、3^#、4^#阀门，移动式LNG应急供气橇从3^#阀门梁湖家园一侧的放散阀接入中压管道进行供气。

③现场实施：施工当天9：00，移动式LNG应急供气橇运抵施工现场；9：10，LNG钢瓶运抵施工现场；9：20，连接好整套设备；9：25调试完成，关闭1^#、2^#、3^#、4^#阀门，将停气管道中的余气放空，开始施工；14：00，施工完毕，打开相应的阀门，拆除移动式LNG应急供气橇。

移动式LNG应急供气橇供气现场见图5。本次应急供气持续了4.5h，用气量为92.0m³，流量在11：35达到最大值80m³／h。

5结论

5.1　应用经验

从以上应用记录和数据统计可以看出，该移动式LNG应急供气装置完全可以满足理论范围内的保压供气要求。在不同时段、不同用户性质、不同供气时间的情况下，我们都进行了供气作业。在保障安全供气的前提下，结合用户历史用气量数据，选择用气低谷时段，我们也进行了更大规模的保压尝试。回顾开发和实际使用的过程，总结得出以下应用经验：

①采用LNG作为移动应急供气装置的气源是合适的，其供气或保压的范围宽，供气用户可以为1～600户，保压用户理论上为1～1000户，实际上2000～3000户保压也能满足。

②200m³／h的供气规模是比较合适的，解决了绝大部分的保供和保压。

③采用两级调压工艺比较灵活，可以适应不同的供气规模，可以采用中压供气，也可以采用低压供气，视现场情况、供气规模及管网布局等而定。

④通过应用移动式LNG应急供气装置，2014年无锡市的停气户数仅为10626户，比2013年的26354户减少了近60％，达到了预期的效果。

5.2　不足和需要改进的方面

①由于橇装设备出口未加装流量计，因此不便于实时监控燃气流量，对于进一步研究优化供气规模的数据采集形成一定障碍。如需监控，需要另外准备流量计。

②该橇装设备未配备强制气化装置，在冬季气温低于5℃时不宜使用，因此对使用造成了一定的限制。

③由于200m³／h的供气橇橇体比较大，对老城区和老小区等比较拥挤的地方不便使用，对这些用户可以开发体积较小的供气橇，以保压为主，解决复供的安全问题。

5.3　使用时的注意事项

①由于管网的抢修维护以及改造多涉及老小区，因此移动式LNG应急供气装置的使用场所可能道路狭窄，且存在很多障碍物，而橇体高约2.2m，如果橇装车无法进入使用地点，将无法达到预期效果。因此在使用该装置前有必要进行现场勘察，评估外部条件是否允许使用该装置。

②对小区用户进行应急供气时，由于小区内道路狭窄、车辆较多，移动式LNG应急供气装置停靠位置将受到限制，而且在应急供气过程中易造成群众围观，存在一定的安全隐患。因此，应在实施应急供气前通知移动式LNG应急供气装置停靠位置附近的车主移开车辆，并设置警示带，以保证足够的安全距离。

③低压供气时，通常由用户引入管接入，如果室外配气支管与用户室内燃气进口管之间没有总阀门，需要提前加装总阀门，否则需要带气操作，存在一定的安全风险。

④将移动式LNG应急供气装置接入用户管道前，必须将橇中残留的空气吹扫干净，以免用户使用的燃气中混入空气，导致用户用气时气质出现问题，甚至造成事故。

参考文献：

[1]刘建辉，杨宏军，徐文东，等．小型移动式天然气临时供应装置及应用示范[J]．天然气工业，2011，31(8)：101-105．

[2]徐松强．用于城市燃气抢修的移动式LNG应急装置[J]．煤气与热力，2011，31(3)：B06-B08．

[3]孙成良．移动LNG应急供气装置在停气抢修的应用[J]．煤气与热力，2013，33(7)：B10-B12．

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