摘 要

LNG是一种低碳、高热的清洁能源，近些年发展迅速，但是LNG易燃、易爆，在储运的环节要求较为严格，LNG接收站作为LNG的接收和分发的直接站点，其设计和管理方面有其特殊的地方，本文研究大连某LNG接收站的设计和管理技术，做的主要研究工作如下：

首先，对LNG和LNG接收站的概念进行全面说明，分析其特点和发展现状。然后从LNG接收站的基本功能、设备系统、影响因素三大方面分析LNG接收站的结构特点。并分析LNG设计过程中的三大系统，提出对卸船系统实现自动化的建议，针对设计中常遇见的问题，做出了详细说明，提出优化设计的措施；最后，分析研究世界上LNG接收站的运营模式，为大连某LNG接收站的选择了一种合适的运营模式，并总结了LNG接收站的影响因素，从其构架系统方面，研究了LNG的技术管理，为大连某LNG的建设和运行提供了基本思路。

关键词：LNG接收站；设计；技术管理

Abstract

LNG is a low-carbon, high-heat clean energy. It has developed rapidly in recent years, but LNG is flammable and explosive. It is more demanding in the storage and transportation. LNG receiving station is the direct site for receiving and distributing LNG. And management has its own special place. This paper studies the design and management technology of a LNG receiving station in Dalian. The main research work is as follows:

First, the concept of LNG and LNG receiving stations is fully explained, and its characteristics and development status are analyzed. Then analyze the structural characteristics of the LNG receiving station from three aspects: basic functions, equipment system and influencing factors of the LNG receiving station. And analyze the three major systems in the LNG design process, put forward the proposal to realize the automation of the unloading system, and make detailed explanations for the problems often encountered in the design, and propose measures for optimizing the design. Finally, analyze and study the LNG receiving stations in the world. The operation mode selects a suitable operation mode for a LNG receiving station in Dalian, and summarizes the influencing factors of the LNG receiving station. From the aspect of its architecture system, it studies the technical management of LNG and builds and operates a LNG in Dalian. Provides the basic idea.

Keywords: LNG receiving station; design; technical management

第1章 背景

1.1 LNG

在人类的发展进程中，能源燃料一直与人类的生活紧密联系着，比如说石油天然气等都是人们生活生产所必不可少的能源。而气态天然气在运输过程中的瓶颈限制了天然气的发展，所有人们想到了通过液化天然气的方式使得运输更方便，并且液化后每次运输的容量更大，所以目前液态天然气逐渐占据市场,液态天然气又被称为LNG(Liquefied Natural Gas)。

LNG的主要成分是甲烷和氮，甲烷占很大比例。其特点大多是无色，无味，无毒，无腐蚀性，因此在液化和运输过程中非常安全，因此被广泛使用。因此，了解液化过程非常重要。首先，将气态天然气净化（主要分为脱水，脱氢，脱氧气体），然后在超低温大气环境（-162℃）中液化，结果形成液化天然气。其中，由于-162℃是将天然气从气态液化为液态的临界温度，因此在天然气液化期间选择该环境温度。由于天然气体积在液化过程中减少，即天然气体积相同，液态天然气的质量比气态天然气高几百倍，因此天然气的运输能力在运输过程中显着增加。 ，这大大降低了运输成本。天然气是清洁能源的来源。与诸如煤和石油的燃料相比，燃烧后产生的二氧化碳非常小。它几乎不产生污染物，如二氧化硫和灰尘，氮化物减半。因此，天然气的广泛使用非常大。它可以减轻温室效应，减少城市空气污染，几乎消除了酸雨。为了改善中国的能源消费结构，控制和减少污染物排放到大气中，增加天然气在中国的一次能源中的份额，这是一个明智的策略。

近年来，我国的经济发展突飞猛进，并且国家对环境保护的意识逐渐加强，制定了一系列的措施。天然气这种高燃能高环保的洁净能源所拥有的优势，使得这些年液态天然气的消耗急剧增加。目前我国已经成为天然气使用大国，每年的使用量非常大，国内生产的天然气往往不能满足生产和生活得需求，所以每年还需要从国外进口大量的天然气产品。面对国内对天然气日益增长的需求。国家采取了许多有关这方面的措施和政策，所以国家在沿海区域建设了大量的LNG接收站点，并且海上LNG接收站点已经成为了我国国内天然气进口的重要途经。

1.2 LNG接收站

LNG 接收站主要实现进口LNG的接收与分发任务，其工作主要是把从国外运回来的LNG运输至码头油罐中，并且通过相关设备与设施将其转变为气态的天然气，再经过一系列的净化处理使其能够应用于生产生活中，然后再传送给用户或者直接把存储于存储罐中的液态天然气发送给液态天然气加气站或者是小型的气化站点。

LNG接收站由于是为了接收海外进口的LNG并转发到国内给用户使用，所以其有自身的特点，具体表现为：（1）一般LNG接收站点建立在沿海区域，这是它的职能决定的；（2）LNG接收站需要向上联系海外LNG出口国商谈LNG出口合同，向下需要与所有LNG接受站点的用户谈判，决定LNG分配情况，导致LNG接收站建立之初有太多的工作要做，一般周期是3年左右；（3）由于国家对LNG站点的重视以及LNG站建立的不易，所以每个LNG站点都肩负着保证一定区域LNG用户使用顺利的重任，所以其输入输出的LNG规模较大，而且无论接收站的投资还是接收仪器的成本都非常高，导致建立成本与维护成本都非常高，再加上下游项目，任何一个LNG接收站的建立都需要投资百亿以上；（4）由于接收并存储LNG的低温存储罐与其他接收站点的设备都非常庞大，所以占地面积不会小，而且接收站一般建立在沿海区域，所以在用地成本上也是很大的；（5）在天然气液化过程中已经提到，由于液化环境需要-162℃ 的低温环境，并且此环境在正常环境下是非常苛刻并难以实现的，导致对材料结构以及设计操作都有特殊的需求，比如LNG接收站所用主要设备、阀门在国内是没有生产能力的，这就使得设备被国外限制，增大了接收站的建设困难；（6）LNG属于易燃易爆介质，在储存量较大的情况下，接收站以及监控接收站的相关部门定期监控其安全情况并实时进行安全评估；（7）由于LNG接收站在国内刚开始发展，很多东西都在模索中，不但经验不足，而且没有健全的标准规范，对国外的标准规范依赖较大^[3-5]。

尽管LNG接收站建立有这样那样的困难，但是国内对LNG的市场需求使得我们必须加大对LNG接收站的投资力度，而LNG的兴起也带动了国内LNG液态产品的快速发展，比如，仅仅从2012年到2014年这两年间LNG液态产品的年均销量增长率高达50%，具体数据显示2014年底LNG的销售额高达138亿立方米，大约占我国所有天然气消耗总量的7.6％。所以LNG接收站的建设与发展顺应市场的发展趋势，国内也对LNG接收站也如雨后春笋一般遍布全国各地。

1.3 LNG接收站发展现状

以前对外国天然气市场的价格进行了研究，目前的天然气资源尚未形成单一的全球价格。 IEA报告（2011）总结了天然气存在的各种市场结构在以下市场：北美市场，欧亚大陆市场，亚太地区市场。

近年来，中国加强了对LNG接收站建设的支持，制定了相应的政策，以确保在中国建设LNG接收点的优惠政策和良好的市场秩序。因此，中国的液化天然气发展迅速，全国各地都有液化天然气接收站，生产天然气的工厂正在逐步增加。随着接收站相关技术的引进和研究，中国逐步掌握和消化了加工和液化技术等技术，逐步实现了相应设备在接收液化天然气站的国产化，逐步摆脱了国外设备技术的束缚。与此同时，天然气运输系统和存储库的建设也逐步完善。

从那时起，天然气污染较少，不会对环境造成危害，中国已经采取了许多措施来鼓励天然气的开发。例如，2013年9月，国务委员会发布了“预防和控制空气污染行动计划”; 2014年4月，国务委员会修订了“中华民国环境保护法”（中华民国主席第9号）。根据有关政策，我国高度重视天然气的开发。中国天然气的发展提供了良好的政治条件。

在一系类国家政策的支持下，我国的LNG市场突飞猛进地发展，由于这些年天然气的价格以及传输设备的影响，导致偏远地区的用户使用天然气的数量有所降低，但是随着国家车辆与船只等交通工具的发展，其数量与日俱增，每日的运载量也日益增加，所以市场对天然气的需求只会不断增加，在这个市场良好的大环境下，节能减排环保的相关措施也稳步执行，为LNG市场的发展进一步起到保驾护航的作用，因此，预计到2020年，我国对LNG的需求量会突破300亿方。

我国在近些年已经在各地建立起了像许多LNG接收站，他们主要分布于沿海地区，比如：辽宁、河北、天津、上海、浙江、江苏、福建、海南等城市，这些LNG接收站点每天能够从海外接收高达525亿方的液化天然气，并且可以存储534亿方，向下游用户提供天然气18.6万吨。大大提高了我国天然气产业的发展。除此之外，在过去的10多年中，我国每年建立的LNG接收站数量正在以年增长为35%的比例增长，而且目前国内还有5个LNG接收站正在建设中，预计这5个接收站的总接收容量每天可以高达205亿方。图1-1列举了我国沿海区域LNG接收站的分别图。

图1-1 中国沿海区域LNG接收站分布图

截至2015年底，中国在液化厂共建造了162个液化天然气液化厂[9]，这些液化厂目前已全部完工。这些液化厂的日产能约为7234万平方米。从2007年到2015年，中国液化天然气液化能力逐年增加，年均增长35％。可以说，增长率非常高。其中，中小型液化厂在所有液化厂中增长速度都很快，这是所有液化厂的增长重点，每个液化厂的年液化规模不到100万吨。根据大量数据，中国最大的液化厂，一年内，其液化规模达到120万吨。随着中国LNG接收站的发展，LNG液化过程的技术也越来越受到我们团队的关注。最初，中国的液化过程技术非常薄弱。基本上，主要核心技术是从国外进口的。然而，在中国引进并掌握了先进的国外技术和思想后，它逐渐成为自己的技术。结合中国的实际情况，我们逐步形成了液化气加工技术，这与中国液化天然气接收站的实际情况相对应。这使得中国的液化天然气加工技术得以不断发展和发展，并最终在全国范围内，使国内专家能够基本了解这一点。由于中国的液化天然气技术，中国的液化厂也在迅速发展。

在LNG接收站的处理技术领域，中国的研究也取得了重大成功。例如，中国广泛使用的操作技术是一种再冷凝工艺技术。该技术主要使用BOG压缩机对蒸发气体加压。允许其通过管道流到再冷凝器以进行再冷凝，并且最后，这通过同时从外部对进入的LNG进行充气和气化来实现。内部LNG储罐是一个设备齐全的上部预应力混凝土罐，容量可达200.000平方米。

1.4总结本文内容

本论文主要研究大连某LNG接收站设计与技术管理，本文主要从以下几个方面来介绍本文的主要内容：

第1节主要介绍了LNG的基本概念和特点，LNG接收站的功能和特点以及我国LNG接收站的发展。

第2节详细描述LNG接收站的基本概述，接收站设备的系统架构，以及每个系统的介绍和影响接收LNG站的因素。

第3节研究大连LNG接收站的设计过程，然后考虑LNG接收站系统的卸载系统，存储系统和蒸发气体制备系统。

第4节确定大连LNG接收站的运行方式，从接收站的体系结构等各个方面研究LNG接收站的技术管理。

第5节总结本文四章的主要内容。

第2章LNG接收站

2.1 LNG接收站概述

LNG接收站也就是液态天然气接收站。随着液化天然气全球化的发展，液化天然气的进出口量日益增加，因此，航运已成为运输液化天然气的主要手段之一。 LNG接收站不仅是液化天然气国际运输的终端，也是陆地上进口国的液态天然气的主要来源之一，在液态天然气产业链中占有重要的地位，这是所有链接的必需部分，如图2-1所示。 LNG接收站实际上是输送液态天然气并将其输送通过天然气管道之间的连接点。 从外国出口国接收液化天然气，储存它们，然后将它们气化以供给相关用户。

图2-1 LNG产业链

图2-2 LNG接收站功能流程图

因此，LNG接收站的主要功能即是实现接收、存储以及向用户输出液态天然气，如图2-2。

LNG接收站按照其功能主要划分为三部分：一是LNG码头，用于接收来自海外进口的液态天然气；二是LNG储罐区，主要存储接收到的进口液态天然气；三是运输体系，把所有在LNG接收站接收与存储的液态天然气根据用户的实际需要分发给用户，满足用户的基本需求。

具体而言，主要表现为以下几个方面：

（1）LNG接收站是接收进口LNG的终端设施。

液化天然气通过海运输，从出口国运输到进口国，接收并存储在接收站，然后交付给用户。 可以说LNG接收站是陆地上LNG运输的接收终端。 因此，LNG接收站必须具有适用于大型LNG船的港口设备和完整的LNG接收系统和存储。

（2）接收站应具有满足区域供气要求的气化能力

供气多源是供气系统的主要组成部分。 通过使气体供应安全可靠，您可以创建一个完整的天然气供应系统。

在建设LNG接收站和储存LNG时，LNG气化能力必须符合区域供气系统的要求。 同时，还必须满足区域供气的一般要求。

（3）接收站应具有一定的稳定供气调峰能力

一般来说，当通过管道运输时，上游气体源为用户和直接用户达到峰值，这更为现实。 在高峰日供气和临时供气期间，由于LNG气源的灵活调节，它可以发挥其灵活作用。 因此，在调整LNG接收站的气化能力时，需要考虑超过该区域的供气峰值需求。

（4）接收站可以提供为天然气战略储备的条件。

安全天然气供应的重要措施之一是形成对天然气储量的战略需求。 为了确保能源供应的安全，发达国家建立了完整的石油和天然气储备战略体系。 为确保能源供应安全，发达国家建立了完整的石油和天然气储备战略体系。 在国外，天然气储量约为17-110天。

由于中国天然气的使用才刚刚开始，从长远来看，迫切需要制定战略储备计划。战略储备应该动态发展，即由于天然气消费规模持续增加，相应的储备也将增加。为了确保国外天然气储量的安全，中国的天然气储量可以由政府和企业共享，政府是支柱。储备规模也可以与最近的情况相结合，在不久的将来可以设置为15天，从长远来看可以设置为15天。替代方法包括LNG和地下天然气储备。 LNG储备可以减轻国内石油压力，充分利用国际资源，提供多样化的能源供应。

因此，LNG接收站的功能概括为接收，存储和气化LNG。

2.2 LNG接收站基本架构

LNG接收站是由很多设备组成一个整体，并协调各个设备协同作业，实现把海外进口的液态天然气接收到LNG接收站、利用冷处理技术把液态天然气存储到储罐中以及根据用户的需要输送给用户的功能。正是因为LNG接收站的这些功能要求LNG接收站必须具备基本的设备，并能把这些设备相互协作才能形成LNG基本架构，才能实现LNG接收站的基本功能。

图2-3表示的是LNG接收站的架构，它包括排放系统，存储系统，蒸发气体处理系统，输送系统，反真空气体补给处理系统，外部传输和配料系统，以及火炬/通风系统。

图2-3 LNG接收站的系统架构

（1）卸船系统

其中LNG专用码头具有接受品种单一、数量多、船型大等特点。LNG终端中使用的专用设备是卸载机械手，其是一种机器人操纵器，其通过适当的管道将液态天然气从海运船运输到储罐。卸料杠杆是LNG接收站实现LNG接收的第一步。在这个过程中，有必要克服低温冷却和循环旋转，并确保没有泄漏。当LNG油轮到达终端时，操作员通过液压系统管理多个排放软管，并且LNG从运输船上的输送泵移除，通过多个喷嘴收集到主管中，然后转移到LNG储罐。在LNG被运输到储罐之后，蒸发的气体被交换，然后经由返回气体管道通过返回杆返回到运输容器的LNG的储罐，以防止在卸载过程中输送罐中的负压。危险。

在排放操作开始时，可​​以使用相对小的排放流来冷却排放杆和辅助装置，以防止释放到火炬中的蒸汽过度蒸发超过蒸发气体处理系统的最大容量。冷却完成后，可逐渐增加流速，直至达到所需的设计值。

当卸载操作完成时，可以用氮气清洁残留在排放软管中的LNG，然后继续循环操作。将残留在每个排放管中的LNG清洗并装入收集罐，然后通过收集罐的加热器蒸发收集的LNG，并通过气体返回管线返回到蒸发气体的主管。

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