LNG气化站技术安全分析正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan. LNG气化站技术安全分析

正式版

LNG气化站技术安全分析正式版

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LNG的易燃易爆性决定了安全在其应用中是一个重要的因素。自20xx年4月，海南海然高新能源有限公司福山液化天然气工厂(一期)投产以来，海南开始进行LNG 气化站的建设，陆续建成了亚龙湾、海口盛之业等LNG气化站。

1 LNG的性质和危险性分析

1.1 海南福山LNG的性质

LNG的主要成分为甲烷，常压条件下，沸点约-162℃，密度(液体)约534kg/m3，气化潜热为510.25kJ/kg，气化后的密度为0.856kg/m3，与空气混合能形成爆炸性混

合物，爆炸下限为3.6%～6.5%，燃点约650℃。

1.2 LNG的危险性分析

LNG主要存在3个危险[1、2]。

① 深冷液体

低温会导致工艺设施、管道发生脆性断裂或冷收缩造成管道损坏，易冻伤操作者，泄漏或溢出后LNG急剧气化，形成蒸气云团。

② 蒸发气体(BOG)

若绝热不好，少量LNG就会转化为大量气体，可能引发设施、管道压力急剧上升发生超压事故，造成设施、管道损坏甚至LNG泄漏。

③ 爆燃(炸)

空气、天然气混合物的爆炸下限很低，如果存在外部火源，极易发生着火燃烧甚至爆炸，并且燃烧产生的热辐射会对设施造成极大危害。

2 LNG气化站工艺流程

LNG气化站主要工艺包括卸车、储存、气化、调压等[2～4]，典型的气化站工艺流程见图1。LNG由低温槽车运至气化站，利用卸车增压器给槽车增压进行卸车，依靠压差将LNG送入LNG储罐储存。气化时通过储罐增压器将LNG增压后，使罐内LNG自流进入室温式气化器(两组)，LNG吸热发生气化并升高温度。与空温式气化器串联1套水浴式气化器(南方地区不可用)，在冬季空温式气化器不能正常工作时

启用，以保证供气不间断。天然气经过调压、计量及加臭后送入城市管网。

3 LNG气化站技术安全要素的分析

对于LNG气化站来说，安全是至关重要的。LNG气化站安全管理的核心内容是如何防止天然气泄漏，消除引发燃烧的基本条件，以满足LNG设施的防火要求，防止低温设施超压排放甚至爆炸，设施、管道材质符合低温要求，做好操作人员的安全防护等。

3.1 LNG的储存

① LNG储罐

中小规模LNG气化站多采用压力式低温储存方式，一般采用圆筒形低温真空粉末绝热储罐，双层结构，内罐材质为

0Cr18Ni9不锈钢，外罐材质为16MnR压力容器用钢，两者之间夹层填充珠光砂粉末并抽真空[3～5]。储罐工作压力一般为

0.3～0.6MPa，工作温度约-140℃，设计压力为0.8MPa，设计温度为-196℃。

低温储罐绝热性能的一个重要技术参数为静态蒸发率，指低温绝热压力容器在装载大于有效容积0.5倍的低温液体时，静置达到热平衡后，24h内自然蒸发损失的低温液体质量和容器有效容积下低温液体质量的比值，对LNG储罐一般静态蒸发率≤0.3%。储罐静态蒸发率及储罐夹层真空度应定期进行检测，其中静态蒸发率可通过BOG的排放量来测定，发现突然增大或减小等异常情况时应立即处理。

② LNG储罐的压力控制

储罐内的压力控制是非常重要的，必须将其控制在允许的范围内，过高或过低都存在危险。存在热传导或充注新的LNG 均可能导致液体蒸发，压力升高；如果从储罐向外排液或抽气不当，则可能导致压力下降甚至形成负压。为了防止热传导引起罐内压力升高，采用释放罐内BOG的方法控制压力上限，LNG储罐压力控制见图2。在储罐的气相管道上设置自动减压阀，当储罐内压力升高到设定值时，自动减压阀便缓慢开启，将罐内BOG放出；当压力下降到设定值以下时，自动减压阀关闭。储罐出液是自压式，液体流出后，液位下降，气相空间增大，导致罐内压力下降。

因此，必须不断向罐内补充气体，维持罐内压力不变。设有储罐增压器和自动增压阀，储罐增压器是一个空温式气化器，它的安装高度要低于储罐的最低液位。当罐内压力低于自动增压阀的设定值时，自动增压阀打开，罐内液体靠液位差缓缓流入储罐增压器，液体气化产生的气体经自动增压阀和气相管道补充到储罐内，气体的不断补充使得罐内压力回升。当压力回升到设定值以上时，自动增压阀关闭，增压过程结束。运行中，可以根据储罐的设计压力和工作压力，通过自动减压阀、自动增压阀的设定来控制储罐的压力。

③ 预防翻滚现象的发生

通常储罐内的LNG长期静置或在充注

新的LNG液体后，将形成上下两个密度不同的液相层。当外界热量传入罐内时，液层表面开始蒸发，各层密度发生变化，当两液相层密度接近时，两个液层就会发生强烈混合，在短时间内产生大量气体，使罐内压力急剧上升，这就是翻滚现象[1、2、5]。翻滚可导致储罐超压、失稳。

预防翻滚现象发生的关键在于防止分层，实践中有以下几种方法：a.不同产地、不同性质的LNG分开储存，可避免因密度差而引起的LNG分层。b.根据需储存的LNG与储罐内原有的LNG密度的差异，选择正确的充注方法。密度相近时一般底部充注；将轻质LNG充注到重质LNG储罐中时，宜底部充注；将重质LNG充注到轻

质LNG储罐中时，宜顶部充注。c.使用混合喷嘴和多孔管充注，使充注的新LNG和原有LNG充分混合，从而避免分层。

3.2 管道吹扫、预冷及卸车

LNG卸车台工艺流程见图3。

① 吹扫

为防止卸车时卸车台始端与槽车相连管道内空气中的水分因低温而结冰发生冰堵事故，每次LNG卸车前都要对管道内空气进行吹扫。LNG槽车与卸车台有3个接口相对应，分别为辅液相口、气相口、主液相口。吹扫时先将卸车台气相口与槽车气相口连接并紧固，卸车台辅液相口、主液相口分别与槽车辅液相口、主液相口连接