LNG氣化站技術(shù)   要素的分析

LNG氣化站   管理，核心內(nèi)容是要圍繞如何防止   氣泄漏、引發(fā)燃燒的基本條件以及滿足LNG設(shè)備的消防要求，防止低溫設(shè)備超壓而引起排放或爆炸，管道設(shè)備材質(zhì)符合低溫要求，操作人員的   防護(hù)等。以下從工藝原理的角度對(duì)LNG氣化站的技術(shù)   要素進(jìn)行闡述。
　　一、LNG的儲(chǔ)存
　　1、儲(chǔ)罐的特征
　　中小規(guī)模LNG站采用的是壓力式低溫儲(chǔ)存方式，一般采用圓筒形低溫真空粉末絕熱儲(chǔ)罐fll，雙層結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)膽固定和使用中增壓工藝方面的原因，通常做成立式。儲(chǔ)罐工作壓力一般選在0.3~0.6MPa之間，工作溫度在-140℃左右；設(shè)計(jì)壓力約在1MPa左右，設(shè)計(jì)溫度為-195℃。
　　低溫儲(chǔ)罐絕熱性能的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，叫做日蒸發(fā)率，它表示每天由于絕熱層泄漏使得外部熱量傳入儲(chǔ)罐內(nèi)膽導(dǎo)致氣化的液體體積與儲(chǔ)罐容積的百分比，對(duì)LNG罐一般為≤0.3%。儲(chǔ)罐日蒸發(fā)率及儲(chǔ)罐夾層真空度應(yīng)定期進(jìn)行檢測(cè)，其中日蒸發(fā)率可通過BOG的排放量來測(cè)定，發(fā)現(xiàn)突然增大或減小等異常時(shí)應(yīng)立即解決。
　　2、儲(chǔ)罐的壓力控制
　　儲(chǔ)罐的內(nèi)部壓力控制是重要的防護(hù)措施之一，   將其控制在允許的壓力范圍之內(nèi)，過高或過低都是潛在的危險(xiǎn)。外界傳熱或充注LNG導(dǎo)致液體的蒸發(fā)(BOG)引起壓力升高，如果從儲(chǔ)罐向外排液或抽氣，則可能使壓力下降甚至形成負(fù)壓。
　　為了防止熱泄漏引起的罐內(nèi)壓力升高，儲(chǔ)罐采用釋放罐內(nèi)氣體(BOG)的方法控制壓力上限。在儲(chǔ)罐的氣相管道上設(shè)置自動(dòng)減壓閥，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)減壓閥便緩慢打開，將罐內(nèi)氣體放出，當(dāng)壓力降回到設(shè)定值以下時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。
　　其次，儲(chǔ)罐出液工藝是以自壓為動(dòng)力的，液體送出后，液位下降，氣相空間增大，將導(dǎo)致罐內(nèi)壓力下降。因此，   不斷向罐內(nèi)補(bǔ)充氣體，維持罐內(nèi)壓力不變。在儲(chǔ)罐的下面設(shè)有一個(gè)增壓氣化器和一個(gè)自動(dòng)增壓閥。增壓氣化器是一個(gè)空溫式氣化器，它的安裝高度要低于儲(chǔ)罐的   低液位。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于增壓閥的設(shè)定值時(shí)，增壓閥打開，罐內(nèi)液體靠液位差緩緩流入增壓氣化器，液體氣化產(chǎn)生的氣體流經(jīng)增壓閥和氣相管補(bǔ)充到儲(chǔ)罐內(nèi)。氣體的不斷補(bǔ)充使得罐內(nèi)壓力回升，當(dāng)壓力回升到設(shè)定值以上時(shí)，自動(dòng)增壓閥關(guān)閉。這時(shí)增壓氣化器內(nèi)的壓力會(huì)阻止液體的繼續(xù)流入，增壓過程結(jié)束。
　　運(yùn)行管理中，可以根據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和工作壓力，通過自動(dòng)減壓閥、自動(dòng)增壓閥和   閥的設(shè)定來控制儲(chǔ)罐的壓力。
　　3、預(yù)防翻滾現(xiàn)象的發(fā)生
　　通常儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG長(zhǎng)期靜止或在充注新的LNG液體后，將形成兩個(gè)液相層，下層密度大于上層密度。當(dāng)外界熱量傳入罐內(nèi)時(shí)，液層表面也開始蒸發(fā)，各層密度發(fā)生變化，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過熱”狀態(tài)。當(dāng)兩液相層密度接近時(shí)，兩個(gè)液層就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈混合，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，使罐內(nèi)壓力急劇上升，這就是翻滾現(xiàn)象。預(yù)防翻滾現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵在于防止分層，實(shí)踐中有以下幾種方法。1、不同成分的LNG應(yīng)分開儲(chǔ)存；2、采用正確的充注方法；3、使用混合噴嘴和多孔管充注。
　　二、卸車及其管路預(yù)冷
　　1、卸車作業(yè)
　　LNG與環(huán)境有很大溫差，冷能顯著，所以卸車可以利用溫差進(jìn)行作業(yè)，不需要額外消耗動(dòng)力。LNG槽車一般有液相、氣相兩個(gè)接口。卸車過程中，液相口經(jīng)管道連接到站上LNG儲(chǔ)罐的進(jìn)液口，用來輸送液體；而氣相口則用來回收卸車后槽車內(nèi)的氣體。
　　卸車中有兩個(gè)問題需要解決，一是隨著液體進(jìn)入，液位升高，儲(chǔ)罐氣相空間產(chǎn)生壓縮效應(yīng)，導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力升高，升高到接近槽車的壓力時(shí)，液體流量下降，直至停止；二是液體在管道中流動(dòng)和進(jìn)入儲(chǔ)罐后可能產(chǎn)生氣化，生成的氣體也會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)，導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力升高，阻礙卸車。解決這兩個(gè)問題，是LNG卸車工藝的關(guān)鍵。
　　(1)在儲(chǔ)罐自動(dòng)減壓閥上并聯(lián)一個(gè)截止閥，卸
　　車過程中打開，提高BOG流量，卸車結(jié)束后關(guān)閉。
　　(2)需要合理使用儲(chǔ)罐的上進(jìn)液口和下進(jìn)液口，上進(jìn)液口連著儲(chǔ)罐頂部的一個(gè)噴淋裝置，進(jìn)液時(shí)LNG以噴淋方式進(jìn)入罐內(nèi)；下進(jìn)液口則為常規(guī)結(jié)構(gòu)。槽車液溫低的情況下，可選擇上部進(jìn)液。此時(shí)，液體以噴淋方式穿過儲(chǔ)罐氣相空間，液滴會(huì)吸收儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體，使得儲(chǔ)罐壓力下降，有助于卸車速度加快。上進(jìn)液口之所以采用噴淋方式，是為了加大氣液相的換熱面積，加快減壓過程。反之，槽車液溫高時(shí)應(yīng)選擇下部進(jìn)液，溫度較高的LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐后先接觸液體，使其盡快降溫，減弱氣化傾向，避免對(duì)卸車的影響。當(dāng)然，如果沒有溫差，可任意選擇進(jìn)液方式，也可以上下一起進(jìn)液。
　　2、管路預(yù)冷
　　每次卸車前都要對(duì)液相管預(yù)冷，以便減少卸車時(shí)間，這主要是卸車臺(tái)與儲(chǔ)罐相距較遠(yuǎn)，卸車臺(tái)的液相管較長(zhǎng)的緣故。為了達(dá)到提前預(yù)冷的目的，通常在卸車液相管道的卸車臺(tái)一端接一個(gè)很小的跨管閥到BOG管道，打開這個(gè)閥門，再打開液相管道與低溫儲(chǔ)罐下進(jìn)液口的連通閥，讓低溫液體緩慢進(jìn)入液相管道，這時(shí)降溫產(chǎn)生的氣體就會(huì)通過跨管閥排入BOG罐，達(dá)到預(yù)冷的目的。一般提前1~2h進(jìn)行預(yù)冷，槽車到達(dá)后馬上可以卸車，結(jié)束后再把跨管閥打開，讓殘余的氣化氣體也進(jìn)入BOG罐，待液相管道升到正常溫度后(觀察局部裸露處的霜凍現(xiàn)象來判斷)，即可關(guān)閉跨管閥。
　　三、LNG的氣化
　　LNG氣化器的材質(zhì)   是耐低溫(-162℃)的，如鋁合金(F21)。對(duì)于中小型氣化站而言，空溫式氣化器是應(yīng)用   多的一種，由于需要定期除霜，一般選用兩組氣化器定期切換使用。每個(gè)氣化器的端都單獨(dú)設(shè)有切斷閥和   閥，以便在非運(yùn)行時(shí)不會(huì)因BOG氣體的產(chǎn)生而發(fā)生超壓事故。還有，天氣寒冷時(shí)會(huì)使得氣化后的氣體溫度很低(一般比環(huán)境溫度還要低10℃)，后續(xù)的管道、設(shè)備等可能承受不了，因此氣化后要經(jīng)過增熱裝置將氣體升溫到允許的溫度，增熱裝置一般用溫水加熱方式。
　　四、調(diào)壓、BOG氣體處理及   放散
　　BOG氣體的處理要與調(diào)壓結(jié)合起來考慮，使得BOG氣體自動(dòng)回收利用。它的工藝原理是這樣：儲(chǔ)罐和其他部位產(chǎn)生的BOG氣體經(jīng)加熱后，   先被送入BOG罐，罐出口經(jīng)過一個(gè)輔助調(diào)壓器連接到出站總管道上，與主調(diào)壓器的出口相連，輔助調(diào)壓器的設(shè)定壓力略高于主調(diào)壓器，這樣BOG罐的氣體就優(yōu)先于主氣化器輸出的氣體進(jìn)入出站管道。由于BOG的流量一般很小，氣化站輸出的流量只要正常，BOG罐的壓力與主調(diào)壓器出口的壓力基本上是一樣的。另外，卸車后回收的余氣量比較大，所以BOG緩沖罐的容量應(yīng)該按卸車的要求核算。
　　LNG儲(chǔ)罐、BOG儲(chǔ)罐、工藝管道及各生產(chǎn)工段超壓泄放的BOG氣體均應(yīng)集中放散。為此，站內(nèi)設(shè)有放空火炬，高30~40m，BOG氣體匯集到一起后引入火炬，以避免在站內(nèi)形成爆炸性混合物?？紤]到排出BOG溫度低，且比重大于空氣，在放空火炬之前需增設(shè)加熱器使其升溫。
　　五、LNG工藝管路
　　在進(jìn)行LNG管路設(shè)計(jì)時(shí)，除了要做好隔熱保冷外，還應(yīng)解決因低溫引起的冷收縮問題。管材通常選用具有優(yōu)異低溫性能的奧氏體不銹鋼管，但其線性膨脹系數(shù)較大，需要采用金屬波紋管補(bǔ)償或管環(huán)式補(bǔ)償，也可采用膨脹率非常低的殷鋼。
　　LNG管路的液封問題應(yīng)當(dāng)引起重視。LNG管道內(nèi)只要存有部分液體，便可產(chǎn)生很大危害。由于保冷絕熱不是   的，管道內(nèi)殘留的液體會(huì)因吸熱不斷氣化，壓力持續(xù)上升，直到管道或閥門破壞為止。所以要合理設(shè)置   閥與切斷閥，并在運(yùn)行中操作得當(dāng)。
　　六、控制LNG溢出或泄漏
　　由于設(shè)備的損壞或操作失誤等原因，LNG一旦從儲(chǔ)罐或管道中溢出或泄漏，一部分立即急劇氣化成氣體(密度大于空氣)，來不及氣化的液體將溢出到地面(泄漏到水面則產(chǎn)生“冷爆炸”)，沸騰氣化后使空氣中的水蒸氣冷凝并混合形成蒸氣云霧，再稀釋受熱后與空氣形成爆炸性混合物，構(gòu)成大危險(xiǎn)。
　　為了地控制溢出或泄漏的LNG流淌導(dǎo)致的火災(zāi)，常見方法是在儲(chǔ)罐區(qū)、卸車臺(tái)等重要場(chǎng)所修建防液堤、壕溝、坡槽、集液池來控制LNG的排放，防止四處流淌；同時(shí)借鑒經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置高倍數(shù)泡沫保護(hù)系統(tǒng)，用來覆蓋溢出的LNG，使其   氣化，避免產(chǎn)生危險(xiǎn)。焊縫、閥門、法蘭和與儲(chǔ)罐壁連接的管路是LNG容易產(chǎn)生泄漏的地方，運(yùn)行管理中可通過可見的蒸氣云團(tuán)來觀測(cè)和判斷。
　　LNG所具有的“   、環(huán)保、清潔、”優(yōu)點(diǎn)決定了其在城鎮(zhèn)燃?xì)庵械膽?yīng)用前景是廣闊的，而建設(shè)LNG氣化站既可為那些遠(yuǎn)離   氣輸氣管道的城鎮(zhèn)解決氣源問題，又可作為的燃?xì)庹{(diào)峰和應(yīng)急氣源。因此，無論是設(shè)計(jì)與施工，還是生產(chǎn)與管理，都應(yīng)以熟悉LNG特性為基礎(chǔ)，抓住技術(shù)   管理的要素，實(shí)現(xiàn)LNG氣化站的   運(yùn)營(yíng)。