液化天然氣安全技術(shù)2

綜合服務(wù)處燃?xì)夤疽夯烊粴獍踩夹g(shù)六、LNG儲存中的安全問題

液化天然氣在儲存期間，無

論隔熱效果如何好，總要產(chǎn)生一定數(shù)

量的蒸發(fā)氣體。儲罐容納這些氣體的數(shù)量

是有限的，當(dāng)儲罐內(nèi)的工作壓力達(dá)到允許最

大值時,蒸發(fā)的氣體繼續(xù)增加,會使儲罐

內(nèi)的壓力上升。LNG儲罐的壓力控制

對安全儲存有非常重要的意義。涉及

到LNG的安全充注數(shù)量，壓力控制與保

護(hù)系統(tǒng)和儲存的穩(wěn)定性等諸多因素。213儲罐材料液化天然氣儲存安全技術(shù)主要有以下幾方面：LNG充注儲罐的地基材料的物理特性應(yīng)適應(yīng)在低溫條件下工作，如材料在低溫工作狀態(tài)下的抗拉和抗壓等機(jī)械強度、低溫沖擊韌性和熱膨脹系數(shù)等。儲罐的充注管路設(shè)計應(yīng)考慮在頂部和底部均能充灌，這樣能防止LNG產(chǎn)生分層，或消除已經(jīng)產(chǎn)生的分層現(xiàn)象。應(yīng)能經(jīng)受得起與LNG直接接觸的低溫，在意外情況下萬一LNG產(chǎn)生泄漏或溢出，LNG與地基直接接觸，地基應(yīng)不會損壞。儲罐的隔熱安全保護(hù)系統(tǒng)45隔熱材料必須是不可燃的，并有足夠的牢度，能承受消防水的沖擊力。當(dāng)火蔓延到容器外殼時，隔熱層不應(yīng)出現(xiàn)熔化或沉降，隔熱效果不應(yīng)迅速下降。儲罐的安全防護(hù)系統(tǒng)必須可靠，能實現(xiàn)對儲罐液位、壓力的控制和報警，必要時應(yīng)該有多級保護(hù)。表6LNG儲罐技術(shù)特性序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量1LNG

儲罐材質(zhì)：16MnR/0Cr18Ni9；絕熱形式：真空、膨脹珍珠巖；重量：39832kg；工作介質(zhì)：LNG；水容積：105m3；設(shè)計壓力：0.94MPa；最高工作壓力：0.8MPa；試驗壓力：1.08MPa；設(shè)計溫度：-196℃/50℃；蒸發(fā)率：2.5-8‰(6-8‰)；容器類別：Ⅲ類；外形尺寸：Ф3500×17190mm；安全閥開啟壓力0.84。

66.1LNG儲罐充注前應(yīng)具備的條件

對于任何需要充注LNG或其它可燃介質(zhì)的儲罐或管路，如果儲罐或管路中是空氣，不能直接輸入LNG，需要對儲罐或管路進(jìn)行惰化處理，避免形成天然氣與空氣的混合物。如儲罐包括管路系統(tǒng)在首次充注LNG之前和LNG儲罐在需要進(jìn)行內(nèi)部檢修時，修理人員進(jìn)去作業(yè)之前，也不能直接將空氣充入充滿天然氣氣氛的儲罐內(nèi)，而是在停止使用以后，先向儲罐內(nèi)充入惰化氣體，然后再充入空氣。操作人員方能進(jìn)入儲罐內(nèi)進(jìn)行檢修。惰性氣體氮氣液態(tài)二氧化碳液態(tài)氮二氧化碳LNG儲罐充注前應(yīng)具備的條件充注LNG之前，還有必要用LNG蒸氣將儲罐中的惰化氣體置換出來，這個過程稱為純化。用惰性氣體將儲罐內(nèi)和管路系統(tǒng)的空氣或天然氣置換出來，使罐內(nèi)的氣體中的含氧量達(dá)到安全的要求,然后才能充注可燃介質(zhì),這個過程稱為惰化。純化惰化純化的方法用氣化器將LNG氣化并加熱至常溫狀態(tài)，然后送入儲罐，將儲罐中的惰性氣體置換出來，使儲罐中不存在其它氣體。純化工作完成之后，方可進(jìn)入冷卻降溫和LNG的加注過程。

為了使惰化效果更好，惰化時需要考慮惰性氣體密度與儲罐內(nèi)空氣或可燃?xì)怏w的密度，以確定正確的送氣部位。天然氣各組分與空氣的相對密度見表7。表7天然氣各組分與空氣的相對密度介質(zhì)

名稱相對分

子質(zhì)量相對密度（以空氣為基準(zhǔn)）著火溫度/℃燃燒范圍（%）甲烷160.556325～15乙烷301.044723～12.5丙烷441.524922.2～9.5丁烷582.014081.9～8.5

有關(guān)LNG的管路和設(shè)備等也同樣需要進(jìn)行惰化處理，處理方法是一樣的。

低溫液化氣體儲罐必須留有一定的空間，作為介質(zhì)受熱膨脹之用，不得將儲罐充滿。充灌低溫液體的數(shù)量與介質(zhì)特性，與設(shè)計的工作壓力有關(guān)，LNG儲罐的最大充注量對安全儲存有著非常密切的關(guān)系?？紤]到液體受熱后的體積將會膨脹，可能引起液位超高，而液位超高容易引起LNG溢出，因此，必須留有一定的空間。6.2LNG儲罐的最大充裝容量LNG在儲存過程中會由于儲罐的“環(huán)境漏熱”而緩慢蒸發(fā)，導(dǎo)致儲罐的壓力逐步升高，最終危及儲罐安全。6.4.1LNG儲罐的超壓保護(hù)：

LNG儲

罐超壓保護(hù)安裝自力式減壓調(diào)節(jié)閥壓力報警手動放空安全閥起跳三級安全保護(hù)6.4.2LNG儲罐的過量充裝與低液位保護(hù)

LNG的充裝數(shù)量主要通過罐內(nèi)的液位來控制。在儲罐上裝設(shè)有測滿口和差壓式液位計兩套獨立液位系統(tǒng)，用于指示和測量儲罐液位。LNG儲罐防過量充裝裝置有：高液位報警器（充裝量85%）緊急切斷（充裝量95%）低限報警（剩余10%LNG）

儲罐高液位（最大罐容）95%是按工作壓力條件下飽和液體的密度設(shè)定的，實際操作中須針對不同氣源進(jìn)行核定（下調(diào)）。

LNG儲罐的內(nèi)部壓力控制是最重要的防護(hù)措施之一，必須控制在允許的震顫力范圍之內(nèi)。罐內(nèi)壓力過高或過低（出現(xiàn)負(fù)壓），對儲罐都是潛在的危險。影響儲罐壓力的因素很多，諸如熱量進(jìn)入引起液體的蒸發(fā)、充注期間液體的快速閃蒸、大氣壓下降或錯誤操作，都可能引起罐內(nèi)壓力上升。另外，如果以非?？斓乃俣葟膬尴蛲馀乓夯虺闅?，有可能使罐內(nèi)形成負(fù)壓。6.3LNG儲罐的壓力控制

1、儲罐的正常工作壓力由自力式增壓調(diào)節(jié)閥的定壓值（后壓）所限定和控制。儲罐的允許最高工作壓力由設(shè)置在儲罐氣相出口管道上的自力式減壓調(diào)節(jié)值（前后）所限定和自動控制。

2、當(dāng)儲罐正常工作壓力低于增壓閥的開啟壓力時，增壓閥開啟自動增壓；當(dāng)儲罐允許最高工作壓力達(dá)到減壓閥設(shè)定開啟值時，減壓閥自動開啟卸壓，以保護(hù)儲罐安全。

3、為保證增壓閥和減壓閥工作時互不干擾，增壓閥的關(guān)閉壓力與減壓閥的開啟壓力不能重疊，應(yīng)保證0.05Mpa以上的壓力差。例如，若增壓調(diào)節(jié)閥的關(guān)閉壓力設(shè)定為0.693Mpa，則減壓調(diào)節(jié)閥的開啟壓力為0.76Mpa?？紤]兩閥的實際制造精度，合適的壓力差應(yīng)在現(xiàn)場安裝閥門精心調(diào)試確定。

LNG

儲罐壓力控制的方法

6.4液化天然氣儲存中的渦旋現(xiàn)象及渦旋預(yù)防的技術(shù)措施6.4.1渦旋現(xiàn)象

液化天然氣儲運過程中,會發(fā)生一種被稱為“渦旋”的非穩(wěn)性現(xiàn)象。渦旋是由于向已裝有LNG的低溫儲槽中充注新的LNG液體,或由于LNG中的氮優(yōu)先蒸發(fā)而使儲槽內(nèi)的液體發(fā)生分層。分層后的各層液體在儲槽周壁漏熱的加熱下，形成各自獨立的自然循環(huán)。該循環(huán)使各層液體的密度不斷發(fā)生變化，當(dāng)相鄰兩層液體的密度近似相等時，兩個液層就會發(fā)生強烈混合，從而引起儲槽內(nèi)過熱的液化天然氣大量蒸發(fā)引發(fā)事故。6.4.2渦旋預(yù)防的技術(shù)措施

LNG渦旋是由分層引起的，因此防止分層即可預(yù)防渦旋。防止分層的方法：

不同產(chǎn)地、不同氣源的LNG分開儲存，可避免因密度差而引起的LNG分層。

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根據(jù)需儲存的LNG與儲槽內(nèi)原有的LNG密度的差異，選擇正確的充注方法，可有效地防止分層，充注方法的選擇一般應(yīng)遵循以下原則：①密度相近時一般底部充注;

②將輕質(zhì)LNG充注到重質(zhì)LNG儲槽中時，宜底部充注;③將重質(zhì)LNG充注到輕質(zhì)LNG儲槽中時，宜頂中充注。3

使用混合噴嘴和多孔管充注，可使充注的新LNG和原有的LNG充分混分，從而避免分層。6.5間歇泉和水錘現(xiàn)象

LNG充裝管線較長，管路閥門處會有較多的漏冷，管內(nèi)產(chǎn)的BOG需要積聚到一定的壓力升到儲液面，這部分BOG溫度較高，上升時與液體進(jìn)行熱交換，液體大量閃蒸，使儲罐內(nèi)壓力驟然上升，有可能導(dǎo)至儲罐安全閥開啟。在管內(nèi)液體被BOG推向儲罐的同時，管內(nèi)空間被排空。罐內(nèi)液體會迅速補充到管內(nèi)，又重新開始BOG的積聚過程，一段時間后再次形成噴發(fā)，這種間歇時噴發(fā)成為間歇泉；6.5.1間歇泉6.5.2水錘現(xiàn)象系統(tǒng)被周期性減壓和增壓，則形成液體不斷地排空和充注。管道中有可能產(chǎn)生一種類似于水擊現(xiàn)象的LNG液體沖擊波，這稱為水錘現(xiàn)象。這種高壓有可能造成管路中的墊圈和閥門損壞。七、管路和閥門的安全要求管道系統(tǒng)的材料應(yīng)不僅能夠承受正常運行溫度，還應(yīng)能承受可能遇到的緊急狀況的極限溫度。管道系統(tǒng)應(yīng)有良好的統(tǒng)熱或其它措施，防止管道在極端溫度下出現(xiàn)的損壞。在緊急情況下，若管路暴露在燃燒的環(huán)境中，應(yīng)將其與火焰隔離并截斷管內(nèi)流體流動。對于儲罐的輸液管線、冷箱等部件，損壞后有可能釋放出大量的可燃流體，應(yīng)該有防火材料保護(hù)。管路接頭處一般不采用鋁、銅合金等材料。管道系統(tǒng)不允許使用F型接管、螺旋焊接結(jié)構(gòu)和對接焊的焊接結(jié)構(gòu)。鑄鐵類的管道也不允許使用。與容器連接的管路，如果口徑大于25mm，并有液體經(jīng)過的妝頭處，應(yīng)當(dāng)裝備至少一個能自動關(guān)閉的閥門，或能遠(yuǎn)程控制的快速截止閥。用于LNG或低溫流體管路的管架，在設(shè)計時應(yīng)注意避免產(chǎn)生過高的熱量傳導(dǎo)，引起結(jié)冰或支架材料的脆裂。管徑小于等于50mm的管路，可以采用螺紋、焊接或法蘭等密封結(jié)構(gòu)。而50mm以上的LNG管路，接頭不能使用壓緊式法蘭或螺紋連接的密封結(jié)構(gòu)。可采用焊接的法蘭接頭，焊接材料的熔點應(yīng)在540℃以上。

工作溫度低于-30℃的管路，其支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少傳熱，避免結(jié)冰。在低溫下工作的波紋形膨脹節(jié)內(nèi)部應(yīng)有絕熱措施，避免在波紋上形成冰。八、裝卸作業(yè)234進(jìn)行LNG裝卸作業(yè)時，應(yīng)有具有資格認(rèn)證的操作人員始終參與操作。操作說明書不僅應(yīng)標(biāo)明正常的操作方法，也應(yīng)標(biāo)明緊急狀態(tài)的應(yīng)急措施。進(jìn)行LNG輸送時裝卸區(qū)域應(yīng)杜絕一切火源；應(yīng)有“禁止吸煙”的警示牌。進(jìn)行LNG輸送作業(yè)時，先對儲罐內(nèi)的液位進(jìn)行檢查；閥門也應(yīng)檢查和調(diào)整，開始時啟動應(yīng)緩慢。78如果壓力或溫度有異常，應(yīng)立即停止操作，直到查明原因并予以糾正。在輸關(guān)操作過程中，應(yīng)嚴(yán)密關(guān)注壓力和溫度的變化情況。LNG輸送管道應(yīng)安裝液體和氣體的排放接頭，使輸送管在卸開連接之前，排空內(nèi)部的殘液，排放口應(yīng)連通到比較安全的地方。在LNG輸送作業(yè)期間，整個系統(tǒng)不得進(jìn)行重大的維修槽車在進(jìn)行裝卸作業(yè)時，周圍禁止車輛通行。輸液管連接到槽車之前，氣車應(yīng)用墊塊墊穩(wěn)并剎車；并按要求設(shè)立警示牌或警示燈；關(guān)閉槽車發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)只能在槽車輸送管路斷開以后，并且在所有排出的蒸氣都徹底散開后才能啟動。對輸送管應(yīng)定期的檢查是否存在損壞或缺陷，一般至少每年檢查一次，檢查壓力為最大工作壓力。九、消防和防護(hù)

為了將可燃介質(zhì)泄漏造成的危害降到最低。應(yīng)設(shè)置有消防安全設(shè)備，以及泄漏和溢出的控制裝置，同時還包括工廠安全保障的基本措施。所有的LNG設(shè)施均應(yīng)配備消防設(shè)備。

防護(hù)的范圍需要對實際情況進(jìn)行分析和評估。評估包括下列內(nèi)容：(1)可燃介質(zhì)的泄漏檢測及控制所需要的設(shè)備類型、數(shù)量和位置。(2)非工藝性火險情和電氣產(chǎn)生的火災(zāi)所需要的檢測和控制設(shè)備類型、數(shù)量和位置。(3)保護(hù)設(shè)備和建筑免受火災(zāi)影響的必要方法。(4)消防用水系統(tǒng)。(5)滅火及其它火勢控制設(shè)施。(6)緊急關(guān)閉系統(tǒng)（ESD）中的設(shè)備和工作過程。(7)緊急關(guān)閉系統(tǒng)必要的傳感器的類型和位置。(8)緊急情況下廠區(qū)人員的職責(zé)，以及外部接應(yīng)人員應(yīng)采取的應(yīng)急措施。(9)執(zhí)行緊急責(zé)任人員所需的保護(hù)裝置和特別訓(xùn)練。不管火災(zāi)是否發(fā)生，都應(yīng)準(zhǔn)備詳細(xì)的事故處理措施，防止?jié)撛诘碾[患發(fā)展成為事故。這些措施包括（但不限于）以下內(nèi)容：①設(shè)備的關(guān)閉或隔離措施，確保切斷可燃流體的流失或盡可能減少流失。②消防設(shè)施的使用。③急救。④工作人員的職責(zé)。操作控制室中應(yīng)常備故障處理手冊。故障處理手冊應(yīng)根據(jù)設(shè)備或工序的改變而不斷更新內(nèi)容。所有的工作人員應(yīng)針對他們在故障處理手冊中分工的職責(zé)進(jìn)行培訓(xùn)。負(fù)責(zé)使用消防設(shè)備的或其它應(yīng)急設(shè)備的人員，應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)，并至少每年訓(xùn)練一次?？扇?xì)怏w引發(fā)的火災(zāi)（包括LNG引起的火災(zāi)），應(yīng)在燃料源切斷后才能撲滅?？刂茀^(qū)內(nèi)禁止吸煙和非工藝性火源。焊接、切割及類似的操作只能在特別批準(zhǔn)的時間和地點進(jìn)行。有潛在火源的車輛或其它運輸工具禁止進(jìn)入圍堰區(qū)，與裝有LNG或可燃液體的儲罐和設(shè)備的距離至少在15m以上。除非經(jīng)過特別批準(zhǔn)，并有全程保護(hù)監(jiān)視的地區(qū)或用在特殊目的的裝卸貨物的工區(qū)。對于那些可能發(fā)生的可燃?xì)怏w積集和LNG熒光屏4而引發(fā)火災(zāi)的地區(qū)，應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控的內(nèi)容主要有低溫和可燃?xì)怏w。應(yīng)有完備的消防用的水系統(tǒng)，提供足夠的水來保護(hù)暴露的設(shè)備，冷卻儲罐的表面、管道和閥件，并控制火焰向未著火的地方蔓延。LNG設(shè)施內(nèi)和槽車上的關(guān)鍵位置，應(yīng)有便攜式或輪式滅火器，應(yīng)能撲滅氣體發(fā)生的火災(zāi)。1234LNG儲罐。567以下設(shè)施應(yīng)有外層防護(hù)欄、圍墻等。這些設(shè)施包括：有工藝設(shè)備或控制設(shè)備的建筑。可燃制冷劑儲罐?？扇家后w儲其它危險物的存放區(qū)域室外的工藝設(shè)備區(qū)域。沿岸的