用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统

《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》涉及液化天然气领域，具体而言，涉及一种用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统。

液化天然气（LNG，liquefied natural gas）是一种优质能源，具有热值高、燃烧污染小的特点。液化天然气接收站的主要功能是接收LNG船通过远洋运输船运来的LNG，将其储存和汽化，获得气态天然气产品，并通过天然气管网向电厂和城市燃气用户供气。液化天然气接收站通常包括LNG卸料系统、LNG储存系统、蒸发气（BOG，Boil Off Gas）处理系统、LNG输送系统、LNG汽化系统、公用工程和辅助系统。因此，LNG接收站都建设在可停泊大型LNG运输船的港口附近，液化天然气接收站内设置了LNG卸船臂和LNG卸船管线，LNG运输船到达LNG接收站的专用码头后，将接收站的LNG卸船臂和LNG运输船的卸料汇管连接，启动船上的LNG卸料泵，LNG将通过LNG卸船臂和卸船管线从运输船舱体内卸载到接收站储罐，实现LNG的卸载过程。由于LNG是以常压-160℃以下的液态存在，即使在非卸船过程中，由于环境热量的漏入，卸船管线中的LNG会吸热蒸发，产生BOG。

一般情况下，LNG卸船管线尺寸大、距离长，且管道的绝热层不能够完全阻挡环境的漏热，同时卸船间隔时间长（3～15天），因此，卸船管线内的大量BOG会引起系统超压、卸船管线恢复环境温度及大量LNG蒸发，系统超压会带来安全隐患；卸船管线恢复环境温度，等到下次卸船操作时，需要预冷，一是花费时间较长，另外温度交替变化带来的管道应力问题，对于接收站的安全运行不利；而大量LNG蒸发将造成能量的浪费，带来接收站经济效益的降低。

因此，通常要求保持LNG卸船管线一直处于低温冷态，在接收站非卸船操作的工况下，采用来自接收站工艺系统的少量LNG进行冷循环，维持卸船管线内处于低温液体状态，避免LNG的蒸发、管线升温和超压。

图1为根据《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》一个实施例的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统示意图。

2020年7月14日，《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。 2100433B

图1为根据《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》一个实施例的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统示意图。如图1所示，该系统包括卸船管线1、低压输出总管2、连接管线5和连接管线6，还包括：冷循环管线4、流量控制阀FCV-1、流量传感器FT-1、流量控制器FIC-1、手动遥控阀HCV-1、气动开关阀XV-1、XV-2、XV-3、XV-4和手动开关阀MV-1。

冷循环管线4与低压输出总管2相连接，低压输出总管中的一小股液化天然气经冷循环管线返回至码头处的LNG卸船管线1的端部，并将其中一小部分液化天然气返回至LNG储罐，其余大部分液化天然气经卸船管线返回低压输出总管，与外输的LNG一起向下游设备输出；

流量传感器FT-1设置在冷却循环管线4上，流量控制阀FCV-1设置在低压输出总管2上，流量传感器与流量控制阀通过流量控制器FIC-1相连接，流量控制器根据流量传感器测得的冷却循环管线中LNG流量控制流量控制阀的开度，实现LNG循环，进而保证LNG卸船管线的低温冷态，同时流量控制器具有流量数值指示和流量低报警的功能。由于码头相对下游的再冷凝器等单元较远，冷循环管线因只需要维持低温冷态的流量而比较细，所以LNG更倾向于流向下游设备而非循环到码头处，因此，通过低压输出总管上的流量控制阀FCV-1来控制输送去下游的流量，可以更好的保证抽出的冷循环流量；如果如现行的有些做法，将流量控制阀安装在冷循环管线上，而不限制低压输出总管去下游的流量，将不能够很好保证冷循环流量，进而也实现不了冷循环的目的；开关阀XV-1，设置在冷却循环管线上，通过控制此开关阀的开闭，保证冷却循环管线在无卸船工况时有流量经过而不被旁路。

在该实施例中，当LNG接收站处于非卸船运行工况时，从低压输出总管抽出一股LNG流体，经过冷循环管线返回到码头上与卸船管线的末端相接，然后流经卸船管线，再循环回到接收站的低压输出总管或LNG储罐，以此保持卸船管线中始终有低温LNG流动，保持其处于低温冷态待用。由于环境热量漏入LNG管线，从而产生额外的蒸发气，而LNG储罐的压力低、空间大，如果冷循环回流的LNG全部回到LNG储罐，会闪蒸形成大量的蒸发气，需要增加BOG压缩机的能力或者运行负荷，带来接收站运行能耗的增加，因此，按照《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》将大部分循环的LNG不经过减压，直接返回到LNG低压输送总管，进而向下游外输，将解决大量的能量；同时，另外的一小部分经LNG储罐进料阀旁路阀MV-1返回到LNG储罐中，保持了LNG储罐一侧的卸船管线的低温冷态。从而实现了当接收站处于非卸船工况时，使长距离的卸船管线保持低温冷态，并能够通过控制，使接收站其它部分的设备和系统不受影响，可靠运行。

例如，上述卸船冷循环系统还包括：手动遥控阀HCV-1，设置在冷却循环管线上，可以在控制室远程控制冷却循环管线的开闭和流量大小，可以避免每次循环初始时流量突然很大造成低压输出总管下游瞬时压力降低过快的问题。手动遥控阀HCV-1在控制室设置了遥控操作按钮，可以实现对冷循环管线流量的远程控制。HCV-1和XV-4不能同时开启，因此需要设置内部联动控制设施来确保此要求的实现。

例如，开关阀XV-2设置在连接管线6上，在冷循环操作时打开，实现冷循环返回的LNG流入LNG低压输出总管。

例如，开关阀XV-3设置在LNG卸船管线靠近LNG储罐的一端，在冷循环操作时关闭，避免大量的冷循环LNG流向LNG储罐。

例如：开关阀XV-4设置在连接管线5上，在冷循环操作时关闭，保证冷循环的LNG流向LNG码头侧的卸船管线。

例如，手动开关阀MV-1设置在卸船管线上，是XV-3的旁路阀，设置为铅封开状态，保证一小部分冷循环的LNG回到LNG储罐，保证卸船管线位于LNG储罐一侧的部分维持低温冷态。

例如，上述卸船管线上还设置了表面温度传感器，用于实时监测卸船管线的实际操作温度，并在控制室内给出数值指示，帮助操作工及时了解冷循环的运行状态。

例如，上述手动遥控阀、气动开关阀均在接收站的控制室内设置了操作软按钮，保证操作工在控制室中就能实现这些阀门的开关操作。

上述实施例的工作过程为：当接收站处于非卸船操作工况时，首先关闭开关阀XV-4，然后打开冷却循环管线上的手动控制阀HCV-1、开关阀XV-1和连接管线上的开关阀XV-2，此时低压输出总管中的一小股LNG将经过冷却循环管线流向LNG码头上与卸船管线的末端相接，然后流经卸船管线，并通过卸船管线回到接收站，并通过连接管线6及其上的开关阀XV-2回到低压输出总管，以此保持卸船管线中始终有低温LNG流动，保持其处于低温冷态待用。与此同时，一小部分来自码头冷循环的LNG通过卸船管线及其上的手动阀MV-1回到LNG储罐，维持卸船管线位于LNG储罐一侧的管线部分的低温冷态。循环的LNG量根据卸船管线的长度和管径，通过流量控制器FIC-1预先设定，此设定值也可根据实际运行过程中的卸船管线的实际温度在控制室进行更改调整，以进一步确保卸船管线内的LNG全部处于液体状态。可以通过调节阀控制流量。

用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统专利目的

《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》提供一种用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，用以使液化天然气接收站的卸船管线在非卸船工况时保持低温冷态。

用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统技术方案

《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》提供了一种用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其包括卸船管线、低压输出总管、第一连接管线和第二连接管线，还包括：冷却循环管线、流量控制阀、流量传感器、流量控制器和第一开关阀，其中，冷却循环管线与低压输出总管相连接，低压输出总管中的一小股液化天然气经冷却循环管线返回至码头处，并将其中一小部分液化天然气返回至储罐，其余大部分液化天然气经卸船管线返回低压输出总管；流量传感器设置在冷却循环管线上，第一流量控制阀设置在低压输出总管上，流量传感器与第一流量控制阀通过流量控制器相连接，流量控制器根据流量传感器测得的冷却循环管线中的冷循环流量控制第一流量控制阀的开度；第一开关阀设置在冷却循环管线上。

较佳的，上述冷循环系统还包括：手动遥控阀，设置在冷却循环管线上。

较佳的，上述冷循环系统还包括：第二开关阀，设置在第二连接管线上。

较佳的，上述冷循环系统还包括：第三开关阀，设置在卸船管线靠近液化天然气储罐的一端。

较佳的，上述冷循环系统还包括：第四开关阀，设置在第一连接管线上。

较佳的，上述冷循环系统还包括：手动开关阀，设置在卸船管线上。

较佳的，第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀、手动遥控阀和手动开关阀分别与设置控制室内的遥控操作按钮相连接。

较佳的，上述冷循环系统还包括：温度传感器，设置在卸船管线上。

在上述实施例中，当LNG接收站处于非卸船运行工况时，从低压输出总管抽出一股LNG流体，经过冷循环管线返回到码头上与卸船管线的末端相接，然后流经卸船管线，再循环回到接收站的低压输出总管或LNG储罐，以此保持卸船管线中始终有低温LNG流动，保持其处于低温冷态待用。由于环境热量漏入LNG管线，从而产生额外的蒸发气，而LNG储罐的压力低、空间大，如果冷循环回流的LNG全部回到LNG储罐，会闪蒸形成大量的蒸发气，需要增加BOG压缩机的能力或者运行负荷，带来接收站运行能耗的增加，因此，按照《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》将大部分循环的LNG不经过减压，直接返回到LNG低压输送总管，进而向下游外输，将节约大量的能量；同时，另外的一小部分经LNG储罐进料阀旁路阀MV-1返回到LNG储罐中，保持了LNG储罐一侧的卸船管线的低温冷态。从而实现了当接收站处于非卸船工况时，使长距离的卸船管线保持低温冷态，并能够通过控制，使接收站其它部分的设备和系统不受影响，可靠运行。

用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统改善效果

一、避免了大量蒸发气的产生。如果全部冷循环流量都返回至储罐，由于储罐的压力低、空间大，会闪蒸形成大量的蒸发气，需要增加BOG压缩机的能力或者运行负荷，带来接收站运行能耗的增加，《用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统》将大部分循环的LNG不经过减压，直接返回到LNG低压输出总管，进而向下游外输，将节约大量的能量；同时，另外的一小部分经LNG储罐进料阀旁路阀MV-1返回到LNG储罐中，保持了LNG储罐一侧的卸船管线的低温冷态。从而实现了当接收站处于非卸船工况时，使长距离的卸船管线保持低温冷态，并能够通过控制，使接收站其它部分的设备和系统不受影响，可靠运行。

二、冷循环流量调节准确。由于卸船管线较长，且管径非常大，相对下游的再冷凝器等单元较远，冷循环管线因只需要维持低温冷态的流量而比较细，所以LNG更倾向于流向下游设备而非循环到码头处，通过设置在LNG低压输出总管的流量控制阀FCV-1来控制用来冷却卸船管线的冷循环流量，可以更好的保证抽出的冷循环流量；另外，在冷循环管线上又设置了手动控制阀，也具有流量调节的功能，在控制室远程控制冷却循环管线的开闭和流量大小，可以避免每次循环初始时流量突然很大造成低压输出总管下游瞬时压力降低过快的问题。

三、卸船和冷循环操作稳定可靠。在卸船或者冷循环操作工况下，HCV-1和XV-4不能同时开启，通过设置内部联动控制设施来确保此要求的实现，确保了卸船和冷循环操作的稳定可靠。

1.一种用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，包括卸船管线、低压输出总管、第一连接管线和第二连接管线，其特征在于，还包括：冷却循环管线、流量控制阀、流量传感器、流量控制器和第一开关阀，其中所述冷却循环管线与所述低压输出总管相连接，所述低压输出总管中的一小股液化天然气经所述冷却循环管线返回至码头处，并将其中一小部分液化天然气返回至储罐，其余大部分液化天然气经所述卸船管线返回所述低压输出总管；所述流量传感器设置在所述冷却循环管线上，所述第一流量控制阀设置在所述低压输出总管上，所述流量传感器与所述第一流量控制阀通过所述流量控制器相连接，所述流量控制器根据所述流量传感器测得的所述冷却循环管线中的冷循环流量控制所述第一流量控制阀的开度；所述第一开关阀设置在所述冷却循环管线上。

2.根据权利要求1所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，还包括：手动遥控阀，设置在所述冷却循环管线上。

3.根据权利要求2所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，还包括：第二开关阀，设置在所述第二连接管线上。

4.根据权利要求3所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，还包括：第三开关阀，设置在所述卸船管线靠近液化天然气储罐的一端。

5.根据权利要求4所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，还包括：第四开关阀，设置在所述第一连接管线上。

6.根据权利要求5所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，还包括：手动开关阀，设置在所述卸船管线上。

7.根据权利要求6所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀、所述第四开关阀、所述手动遥控阀和所述手动开关阀分别与设置控制室内的遥控操作按钮相连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于液化天然气接收站卸船管线的冷循环系统，其特征在于，还包括：温度传感器，设置在所述卸船管线上。

液化天然气卸船管道 LNG dischargepipeline

液化天然气卸船管线一般采用双母管式设计。卸船时两根母管同时工作，各承担50%的输送量。当一根母管出现故障时，另一根母管仍可工作，不致于使卸船中断。

在非卸船期间，双母管可使卸船管线构成一个循环，便于对母管进行循环保冷，使其保持低温，减少因管线漏热，导致液化天然气蒸发量增加。通常由岸上储罐输送泵的出口分出一部分液化天然气来冷却需保冷的管线，再经循环保冷管线返回罐内。

每次卸船前还需用船上液化天然气对卸料臂等预冷，预冷完毕后再将卸船量逐步增加至正常输量。卸船管线上配有取样器，在每次卸船前取样并分析液化天然气的组分、密度和热值。

《液化天然气接收站建设与运行/中国石油天然气集团公司统编培训教材》内容主要包括液化天然气接收站的功能和组成、重点工程施工、关键设备安装、试运投产、运行与维护、冷能利用等。

《液化天然气接收站建设与运行/中国石油天然气集团公司统编培训教材》可作为液化天然气接收站工程建设管理人员、设计人员、采购人员、施工管理人员及运行维护人员的培训用书，也可供其他相关人员参考。

内容简介

本书主要介绍了液化天然气(LNG)资源和市场、技术的发展、工程设计基础、站址选择、码头、总图与运输、工艺系统、设备、LNG储罐、设备布置与管道、仪表及自动控制、公用工程与辅助设施、消防、安全、职业卫生和环境保护等内容。本书对规范LNG接收站项目设计要求及设计程序，保证LNG接收站工程设计质量，提高设计水平，做到技术先进、经济合理、安全可靠、节能环保都具有一定积极意义。

本书旨在对从事液化天然气接收站项目的操作人员、项目管理人员、设计及工程技术人员等提供较全面的技术指导。 2100433B