液化天然气发电的应用及气化站的安全操作

液化天然气发电的应用及气化站的安全操作作者：李鹏
来源：《科技创新导报》2011年第27期
摘要:本文论述了LNG液化天然气的安全知识,LNG液化天然气发电的主要特点和实际应用,并总结在安全技术管理方面的经验。

关键词:液化天然气特点发电应用安全管理
中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1674-198X(2011)09(c)-0096-02
1 概述
LNG使用高效,经济,在发电中,天然气的热能利用率可达55%,高于燃油和煤,尤其是对调峰电厂而言,天然气取代燃油的优势非常明显,用于发电是目前LNG的最主要工业用途。

海南电网清澜电厂作为一个调峰调频火力电厂,于2005年由轻柴油发电改为液化天然气发电。

作为国内首批使用液化天然气发电的企业,在液化天然气的气化站建设、气化站和火电厂的连接建设方面走到了全国的前列,并总结了非常好的实用经验。

2 LNG安全知识
LNG 是liquefied natural gas 的缩写,即液化天然气。

当天然气在大气压下,冷却至约-162摄氏度时,天然气由气态转变成液态,称为液化天然气。

液化天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的1/600,液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。

天然气是一种易燃易爆的可燃气体,其主要成分是甲烷,其爆炸极限约为5%～15%。

LNG汽化站系统的主要设备及管线通常处于LNG带压低温运行状态,这些设备管线中的一部分采用双层真空绝热结构或保温结构,但是也有部分设备和管线没有采取任何的保温措施,其表面温度很低;同时,在一些特殊情况下操作人员有直接接触LNG的可能。

因此操作人员在操作过程应注意下列安全事项。

2.1 穿戴工服和防护镜
操作人员由于不慎使皮肤和眼睛接触到LNG,将会造成类似于烫伤的冻伤。

因此,操作人员在作业过程中,尤其在连接和断开接头时,更应穿戴工服和防护镜。

小心操作,防止LNG的溢出、散落和泄露。

在任何可能接触LNG液体、气体和低温设备管线的场所,都要注意保护眼睛
和皮肤,避免与其相接触。

在操作本系统的过程中,应戴干净的易于脱掉的保暖手套,穿长袖子的上衣和宽口的长裤,并且应使裤口将鞋子掩盖起来。

如果操作人员的皮肤和眼睛不慎接触到LNG液体和气体,应将与LNG接触的部位浸泡在温水中(41～46℃)。

绝对不能使用温度很高的热水。

2.2 保持设备区有良好的通风
尽管LNG本身没有毒性,但是在封闭的区域内因为通风不好可以导致窒息。

由于天然气无色、无味、无嗅,人体不能靠自身的器官来感觉天然气的存在。

如果没有良好的通风环境,天然气可将空气中的氧气置换掉,形成不能生存的缺氧区域。

正常情况下,空气中的氧气含量为21%,不论因为燃烧还是因为氧气被置换形成的缺氧空气,对人体都是非常有害的,因此LNG汽化站应有相应的预防措施。

当人处于含氧量仅为8%～12%的空气中时,人的神经系统将会受到伤害。

事实上,人在根本没有警觉的情况下,会立即失去知觉。

当空气中的氧含量低于16%时,通常燃烧的火焰会熄灭。

含氧量再低时,人就会丧失方位感。

一系列的症状为嗜睡、疲倦、无方向感、错觉,以及产生莫名的兴奋等,进而丧失对危险的警觉。

一旦人处于含氧量为12%或更低的空气中时,就立即失去知觉,也无法救助。

含氧量的剧变或氧气逐渐消耗均可以导致这种情况发生。

大多数工作在缺氧条件下的人们,一般将“同伴互救”的方法作为有效的保护方法。

很明显,若施救的人员没有配相应氧气系统,一旦进入该危险区域,也会发生同样的事情。

最好的办法就是配氧气系统,再实施救护。

如果设备区域通风良好,不配氧气系统也可进行同伴互救,假如不能判断该区域是否缺氧,则:
①在进入该区域前在同伴监视的条件下应使用便携式氧气检测器检测氧含量合格后其它人方可进入。

②同伴互救,在紧急情况下,如果需要救助一个人,应由两人以上同时施救。

③配氧气呼吸器,进行操作。

注意回收放空的天然气进入燃料系统,如果不能回收放空的天然气,则必须设置一适当的放空集管,直接将天然气引向高空放空。

2.3 注意卸压、排空
LNG汽化站是一个压力储运系统,LNG可以汽化使系统压力升高。

在松开检修部件之前,必须将所涉及到的设备管线降压隔离开,并且采用安全的方式将其内的LNG卸压放空。

如果没有安全卸压排空就开始作业,很可能造成人员伤亡。

外置的阀门和法兰可能温度极低,人员在操作时应注意穿戴相应的防护用品。

因维修需要松动或打开系统某一部件时,必须将其内部卸压或放空。

切忌在管线内形成LNG的“死区”,例如两个阀门之间的管线“死区”内封闭的LNG因吸收热量而汽化,造成管线超压而破裂。

2.4 注意防火、防爆、防静电
天然气是易于燃烧的气体,因此在LNG的储运、生产的装置区禁止吸烟、明火和使用非防爆的电器设备。

LNG一般带压储运,以防止空气或其它气体串入。

确保LNG设备远离明火和消除静电。

避免使用生热和火花的非防爆工具,确实需要使用时,则需用便携式可燃气体检测仪先行检测,以确保安全。

2.5 悬挂警示牌
低温容器,无论固定式或移动式,时刻处于不可预见的变化环境中。

无论何时,无论低温容器本身或其安全附件被涉及到某一事故,应用一警示牌,写明安全事项。

低温容器常规检查时,也应悬挂警示牌。

3 LNG发电的应用
海南电网清澜电厂作为我国首批使用LNG液化天然气发电的联合循环火力发电厂,在改善海南电网结构,优化电力供应方面起到了重要的作用。

其首期LNG储罐容积为3×100m3,二期LNG储罐容积为1×1750m3。

(1)工艺流程图(如图1)
(2)工艺流程简介
①主工艺流程
经槽车运来的LNG通过站内设置的三个卸车台,经卸车操作分别进入各LNG储罐内储存,储罐内的LNG经三台三列往复式柱塞增压泵升压后进入空温式汽化器,汽化器的最大汽化量能
够满足电厂三台燃机同时满发的供气需求,汽化后的天然气经计量、调压、精过滤装置外输至电厂燃气发电机组,燃气发电机组的燃气入口压力范围38～47MPa,温度要求不低于0℃。

②BOG回收流程
LNG储罐及部分流程管路中的LNG吸收外部热量后会形成一定数量的BOG,这些低温气体经BOG加热器加热至常温,由系统中的低压缓冲管收集,当缓冲管内的压力达到0.48MPa时,控制系统报警,人工启动BOG压缩机,缓冲管内的天然气被压缩至系统的高压天然气缓冲管,最高工作压力为5.5MPa,当低压缓冲罐中的天然气压力低于0.15MPa时,BOG压缩机自动停机。

③EAG放空流程
站内LNG设施由于温度、压力变化、操作等原因泄放出的EAG,经空温式EAG加热器加热后,进入站内常温天然气放散系统放空。

④仪表风系统
仪表风主要为站内气动仪表、阀门提供气源,全站仪表风用量为6m3/h。

本站的仪表风来源为电厂已有的仪表风系统>
⑤LNG子母罐的夹层充氮系统
夹层充氮保持子母罐的夹层在微正压状态,避免空气中的湿气进入夹层,保证保温效果,尽量减少BOG气体的产生。

4 LNG气化站的主要设备
(1)LNG储罐:三台100m3/0.6MPaLNG储罐, 一台1750m3/0.6MPaLNG子母罐。

用于储存LNG。

(2)LNG泵:TBP4000-25000/55型低温液体泵,用于将LNG的压力提高后送入主气化器。

(3)汽化器:汽化站共有不同功用的汽化器(组)三套,分别是主汽化器组、BOG加热器和EAG 加热器,它们都为空温型、星形铝翅片结构,分别对主流程、BOG回收流程及EAG放空流程中的LNG或低温天然气汽化、升温。

主汽化器是由8台3750/4125Nm3/h～5.5MPa-LNG空温式汽化器并联组成的一个汽化器组。

(4)BOG压缩机:两台,用于将低压汇管中收集的BOG气体回收到高压汇管。

5 LNG气化站维护与安全
(1)系统阀门管件应保持清洁、完整,阀门应能开关灵活,填料部分如有微漏,应压紧填料压盖。

如阀门的阀芯不能关闭严密,应更换阀芯密封垫。

(2)仪表应保持清洁完好,并按规定进行定期校验。

(3)所有阀门的开启或关闭,都应文明操作,不得用铁锤敲打。

(4)在正常使用的情况下,每年应对全部阀门管件及仪表进行一次检查和维护,对易损件(如阀门密封垫)进行更换。

(5)供气站的使用区域内,不得有火种火源,必须按设计要求配备合适的消防器材。

(6)非经过培训的操作人员,不得上岗进行操作。

现场严禁吸烟。

(7)对阀门的检修工作,应尽量安排在年度检修计划中,如因特殊情况,需及时进行检修,也应安排在系统内液体和气体排尽的条件下并充分置换后进行。

(8)检修工作中,需要动火时,应检查并确认动火处的管道内已将残余的LNG排清,并用氮气进行吹扫,将管内气体取样分析,安全部门确认后,方可施工。

6 结语
海南电网清澜电厂为我国首批使用液化天然气发电的电厂,其作为燃气轮机和联合循环电厂,不仅效率高,而且机动性好,从机组起动到满负荷运行时间短,既可作基本负荷运行,也能作调峰调频运行。

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