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眉山【知識(shí)】液化天然氣（LNG）新能源發(fā)展歷史
LNG特性介紹
LNG是英文LiquefiedNatural Gas的簡稱，即液化天然氣。它是天然氣（甲烷CH4）在經(jīng)凈化及超低溫狀態(tài)下（-162℃、一個(gè)大氣壓）冷卻液化的產(chǎn)物。液化后的天然氣其體積大大減少，約為0℃、1個(gè)大氣壓時(shí)天然氣體積的1/600，也就是說1立方米LNG氣化后可得600立方米天然氣。無色無味，主要成份是甲烷，很少有其它雜質(zhì)，是一種非常清潔的能源。 LNG優(yōu)勢(shì) 天然氣是優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈的能源，液化天然氣可以像石油一樣安全方便地儲(chǔ)存及運(yùn)輸，液化天然氣技術(shù)的發(fā)展，提高了天然氣在全球的競(jìng)爭性。作為“對(duì)環(huán)境友好的”能源，天然氣的地位日益上升，市場(chǎng)前景十分廣闊。目前，我國各主要大型城市如深圳、上海的汽車尾氣已經(jīng)取代工業(yè)廢氣，成為城市大氣污染的首要污染源。采用天然氣作為燃料后，將極大程度地改善市內(nèi)的環(huán)境污染問題。以LNG 汽車為例， LNG汽車具有尾氣排放量極低、噪聲和震動(dòng)較低等優(yōu)點(diǎn)。LNG發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物只有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的 25%，碳?xì)浠衔锖吞佳趸衔锓謩e只有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的 30%和12%，顆粒物的排放幾乎為零，并且 LNG 發(fā)動(dòng)機(jī)的聲功率只有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的 36%；使用LNG 做汽車燃料，其尾氣中的二氧化氮、二氧化碳含量比使用燃油燃料降低 98%和 30%，更有利于環(huán)保。 LNG主要用途 LNG作為一種清潔燃料，必將成為新世紀(jì)的主要能源之一。概括其用途，主要包括： (1)用作城市管網(wǎng)供氣的高峰負(fù)荷和事故調(diào)峰 (2)用作大中城市管道供氣的主要?dú)庠? (3)用作LNG小區(qū)氣化的氣源(4)用作汽車加氣的燃料 (5)用作飛機(jī)燃料 (6)LNG的冷能利用 (7)分布式能源系統(tǒng) LNG、CNG、ANG、NGH對(duì)比分析 天然氣的運(yùn)輸除了液化為LNG以外也有其他的技術(shù)方式。有人已經(jīng)構(gòu)想壓縮天然氣(CNG)船，就是把天然氣壓縮到大約200大氣壓左右儲(chǔ)存在壓力容器中用船裝載。CNG不用液化，可省掉了液化過程耗能;但是其壓縮耗功也很大，而且高壓容器自重大，單位自重運(yùn)量低因而CNG船運(yùn)相對(duì)于LNG的船運(yùn)是否有競(jìng)爭力目前還很難說。另外，CNG對(duì)天然氣氣源和管網(wǎng)的依賴性較強(qiáng)，對(duì)遠(yuǎn)離氣源的地方使用CNG比較困難。吸附天然氣(ANG)和天然氣水合物(NGH)的運(yùn)輸方式雖然都可以避開大量耗能的深冷技術(shù)，但是吸附劑本身也有重量、也占體機(jī)此外目前還沒有解決脫附不完全的問題。目前在NGH中每m3的水可以水合近20Om3的天然氣。但是lm，的水重1噸，而200m3的天然氣的重量才100多kg。所以NGH船運(yùn)的水比天然氣重近10倍，經(jīng)濟(jì)上的合理性和技術(shù)上的成熟性還有待于進(jìn)一步的探討，暫時(shí)還是難以取代LNG運(yùn)輸。 LNG汽車特別適合于城際間的中長途客貨運(yùn)輸。CNG對(duì)天然氣氣源和管網(wǎng)的依賴性較強(qiáng)，對(duì)遠(yuǎn)離氣源的地方使用CNG比較困難。通常可用20～50m3的汽車槽車將LNG運(yùn)到加氣站，不受氣源和管網(wǎng)限制。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展催生大量的客貨運(yùn)輸，也需要環(huán)保的清潔能源，這一領(lǐng)域CNG難以實(shí)施，而LNG汽車特別適合于城際間的中長途客貨運(yùn)輸。因此，LNG產(chǎn)業(yè)在這一領(lǐng)域發(fā)展有著較為廣闊的前景，開發(fā)中長途客貨運(yùn)輸、重型載貨汽車運(yùn)輸必將影響深遠(yuǎn)。 LNG加注站占用土地少，投資少。LNG加注站比CNG加氣站有明顯優(yōu)勢(shì)。LNG加注站占地面積小，不需要鋪設(shè)管線，不需大型壓縮機(jī)房，耗能比CNG加氣站小，單車加注時(shí)間短。LNG加注站的建設(shè)費(fèi)用比CNG加氣站低，日售1×104m3的CNG加氣站投資需700～900萬元，日售（3～4）×104m3的LNG加注站投資約為300～400萬元。LNG加注站具有投資小、環(huán)保、安全的特點(diǎn)。 第一章LNG基礎(chǔ)知識(shí) 一、什么是LNG 二、LNG組成及性質(zhì) 三、LNG的特點(diǎn) 四、LNG的廣泛用途 五、LNG“鏈” 六、LNG項(xiàng)目 七、LNG安全環(huán)保性能 八、結(jié)論 一、什么是液化天然氣LNG（LiquefiedNatural Gas)? LNG是英文Liquefied Natural Gas的簡稱，即液化天然氣。它是天然氣（甲烷CH4）在經(jīng)凈化及超低溫狀態(tài)下（-162℃、一個(gè)大氣壓）冷卻液化的產(chǎn)物。液化后的天然氣其體積大大減少，約為0℃、1個(gè)大氣壓時(shí)天然氣體積的1/600，也就是說1立方米LNG氣化后可得600立方米天然氣。無色無味，主要成份是甲烷，很少有其它雜質(zhì)，是一種非常清潔的能源。其液體密度約426kg/m3 ,此時(shí)氣體密度約1.5 kg/m3.爆炸極限為5%-15%（體積%），燃點(diǎn)約450℃。油/氣田產(chǎn)生的天然氣經(jīng)過除液、除酸、干燥、分餾、低溫冷凝形成，體積縮小為原來的1/600。 二、LNG組成及性質(zhì) 以中原油田、新疆廣匯、深圳大鵬灣進(jìn)口LNG為例，其組成及性質(zhì)見下表 三、液化天然氣的特點(diǎn) 1、低溫、氣液膨脹比大、能效高易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存1標(biāo)準(zhǔn)立方米的天然氣熱質(zhì)約為9300千卡，1噸LNG可產(chǎn)生1350標(biāo)準(zhǔn)立方米的天然氣，可發(fā)電8300度。 2、清潔能源—LNG被認(rèn)為是地球上最干凈的化石能源！LNG硫含量極低，若260萬噸/年LNG全部用于發(fā)電與燃煤（褐煤）相比將減排SO2約45萬噸（大體相當(dāng)于福建全年的SO2排放量的2倍），將阻止酸雨趨勢(shì)的擴(kuò)大。天然氣發(fā)電NOX和CO2排放量僅為燃煤電廠的20%和50%?安全性能高—由LNG優(yōu)良的理化性質(zhì)決定的！氣化后比空氣輕，無色、無嗅、無毒。燃點(diǎn)較高：自燃溫度約為450℃；燃燒范圍較窄：5%－15%；輕于空氣、易于擴(kuò)散！ LNG作為能源，其特點(diǎn)有： 1、LNG燃燒后基本上不產(chǎn)生污染。 2、LNG供應(yīng)的可靠性，由整個(gè)鏈系的合同和運(yùn)作得到保證。 3、LNG的安全性是通過在設(shè)計(jì)、建設(shè)及生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格地執(zhí)行 一系列國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上得到充分保證。LNG運(yùn)行至今30年，未 發(fā)生過惡性事故。 4、LNG作為電廠能源發(fā)電，有利于電網(wǎng)的調(diào)峰，安全運(yùn)行和優(yōu)化 以及電源結(jié)構(gòu)的改善。 5、LNG作為城市能源，可以大大提高供氣的穩(wěn)定性、安全性及經(jīng) 濟(jì)性。
四、LNG的廣泛用途LNG作為一種清潔燃料，必將成為新世紀(jì)的主要能源之一。概括其用途，主要包括： (1)用作城市管網(wǎng)供氣的高峰負(fù)荷和事故調(diào)峰
(2)用作大中城市管道供氣的主要?dú)庠? (3)用作LNG小區(qū)氣化的氣源 (4)用作汽車加氣的燃料 (5)用作飛機(jī)燃料 (6)LNG的冷能利用 (7)分布式能源系統(tǒng) 五、LNG“鏈”
LNG從氣田采集到用戶使用天然氣，是一條相互聯(lián)接，相互約束的生產(chǎn)供需鏈。每個(gè)供需環(huán)節(jié)緊密銜接，互相制約，并以嚴(yán)格的合同予以保證。 六、LNG項(xiàng)目 LNG項(xiàng)目一般應(yīng)包括下列的生產(chǎn)環(huán)節(jié)： 1、天然氣生產(chǎn) 為上游氣田的勘探，開采、集輸以及氣體的脫水，脫烴、并把天然氣輸送到液化工廠去 2、天然氣液化 在天然氣液化廠內(nèi)將天然氣進(jìn)行凈化，液化和儲(chǔ)存。 液化冷凍工藝通常采用以乙烷，丙烷及混合冷凍劑作為循環(huán)介質(zhì)的壓縮循環(huán)冷凍法。 3、LNG運(yùn)輸 我國目前現(xiàn)有LNG運(yùn)輸均采用汽車槽車。單輛槽車最大LNG水容積37m3，LNG運(yùn)輸能力22000 Nm3氣態(tài)天然氣，槽車設(shè)計(jì)壓力0.8MPa，運(yùn)行壓力0.3MPa。正常平均行駛速度60km/h。整個(gè)運(yùn)輸過程安全、穩(wěn)定。經(jīng)跟車實(shí)測(cè)，運(yùn)行中LNG槽車內(nèi)的壓力基本不變，短時(shí)停車上漲0.02MPa左右，途中安全閥無放散現(xiàn)象，LNG幾乎無損失。 4、LNG場(chǎng)站 1）LNG儲(chǔ)罐：LNG貯罐（低溫貯罐）是LNG的貯藏設(shè)備 LNG貯罐的特殊性： 大容量的LNG貯罐，由于是在超低溫的狀態(tài)下工作（-162℃），因此與其他石油化工貯罐相比具有其特殊性。同時(shí)在運(yùn)行中由于貯藏的LNG處于沸騰狀態(tài)，當(dāng)外部熱量侵入時(shí)，或由于充裝時(shí)的沖擊、大氣壓的變化，都將使貯存的LNG持續(xù)氣化成為氣體，為此運(yùn)行中必須考慮貯罐內(nèi)壓力的控制、氣化氣體的抽出、處理及制冷保冷等。 此外，LNG貯罐的安全閥、液面計(jì)、溫度計(jì)、進(jìn)出口管的伸縮接頭等附屬件也必須要耐低溫。貯罐的安全裝置在低溫、低壓下，也必須能可靠的起動(dòng)。 LNG儲(chǔ)罐是氣化站中的關(guān)鍵設(shè)備，其絕熱性及密封性的好壞直接影響到LNG的蒸發(fā)和泄漏速度，即LNG的損耗速度和使用率。儲(chǔ)罐的性能參數(shù)主要有真空度、漏率、靜態(tài)蒸發(fā)率。作為低溫容器，LNG儲(chǔ)罐必須滿足國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)技術(shù)要求。儲(chǔ)罐的真空封結(jié)度反映儲(chǔ)罐的真空性，但真空度隨時(shí)間推移而降低；儲(chǔ)罐的漏率影響儲(chǔ)罐真空壽命，即儲(chǔ)罐真空度的變化速度；靜態(tài)蒸發(fā)率則能夠較為直觀的反映儲(chǔ)罐在使用時(shí)的保冷性。以一臺(tái)50m3儲(chǔ)罐為例說明：
（1）漏率1x10-9Pa.m3/s。 （2）靜態(tài)蒸發(fā)率0.3%/d。一臺(tái)50m3的LNG儲(chǔ)罐裝滿LNG時(shí)，在不使用的情況下，完全蒸發(fā)需要近一年的時(shí)間。
靜態(tài)蒸發(fā)率可以通過實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，也可以通過實(shí)際運(yùn)行中數(shù)據(jù)的分析計(jì)算得到。 2）LNG的氣化 LNG氣化為吸熱過程，根據(jù)熱媒的不同，有海水、空溫、水浴等氣化方式。目前國內(nèi)LNG氣化站都采用空溫式和水浴式結(jié)合的二級(jí)氣化方式。空溫式換熱器直接利用自然空氣進(jìn)行換熱，不需要附加能源，其氣化能力主要決定于換熱面，因此，通常采用翅片的形式。 換熱器的規(guī)格主要決定于應(yīng)急氣源小時(shí)燃?xì)饬髁浚瑔闻_(tái)氣化能力最高可達(dá)3200立方米/小時(shí)（實(shí)際最大氣化能力可達(dá)3840立方米/小時(shí)），。氣化站中的儲(chǔ)罐增壓器、BOG加熱器、EAG加熱器等設(shè)備也采用空溫式換熱器。 3）LNG的預(yù)冷與進(jìn)液 LNG氣化站設(shè)備、管道施工完成后，由于超低溫及LNG特殊要求，在正式投產(chǎn)之前，必須采用中間介質(zhì)進(jìn)行低溫預(yù)冷，經(jīng)過預(yù)冷檢驗(yàn)調(diào)試合格后方可接收LNG，其過程也是對(duì)設(shè)備及工程的檢驗(yàn)。通常采用液氮作為預(yù)冷介質(zhì)。氣化站內(nèi)的主要設(shè)備有LNG儲(chǔ)罐、BOG（蒸發(fā)氣）罐、氣化器、增壓器、BOG加熱器、EAG（放散排空氣體）加熱器及相關(guān)工藝管道及管件，LNG儲(chǔ)罐的預(yù)冷是氣化站預(yù)冷中的主要內(nèi)容。 預(yù)冷的幾個(gè)技術(shù)參數(shù)： 進(jìn)液溫度：低于-80℃ 儲(chǔ)罐壓力：0.3～0.55MPa 進(jìn)液速度：3分鐘/m3 預(yù)冷時(shí)間：約4～5小時(shí)/罐（視儲(chǔ)罐當(dāng)時(shí)工況） 液氮耗量：約10m3（視儲(chǔ)罐當(dāng)時(shí)工況） 七、LNG安全環(huán)保性能 氣態(tài)天然氣密度比空氣輕，泄漏后容易擴(kuò)散，而液化石油氣反之；天然氣的爆炸極限為5~15%，其下限較液化石油氣的1%要高，也就是說，引起爆炸的氣體泄漏量要大，危險(xiǎn)性要小一些；另外，LNG在低溫下儲(chǔ)存，更安全。至今全世界未見有因LNG燃燒爆炸事故的報(bào)道。 氣化站內(nèi)，LNG儲(chǔ)罐采用自力降壓、壓力報(bào)警手動(dòng)放空、安全閥起跳三層保護(hù)措施，同時(shí)，儲(chǔ)罐液相進(jìn)出口及出站總管設(shè)有緊急切斷裝置，保證了站內(nèi)安全。 天然氣在液化過程中脫除了H2O、重?zé)N類、H2S等雜質(zhì)，比一般天然氣更加純凈，燃燒更完全，是最清潔的能源之一。 八、結(jié)論 由于LNG很好的解決了管道天然氣無法到達(dá)城市使用天然氣的困難，雖然它在我國還屬于比較新的技術(shù)，但其優(yōu)勢(shì)明顯，發(fā)展迅速，前景廣大。 LNG屬于低溫可燃物質(zhì)，而且又經(jīng)過了液化、運(yùn)輸、氣化等環(huán)節(jié)，因此，其工藝相對(duì)較為復(fù)雜，因此管理人員和操作人員的理論和實(shí)際上崗培訓(xùn)刻不容緩！ 第二章LNG供氣站的操作技術(shù)和運(yùn)營管理
一、投運(yùn)前的準(zhǔn)備 二、LNG供氣站操作技術(shù) 三、運(yùn)營安全管理 一、投運(yùn)前的準(zhǔn)備 LNG供氣站竣工驗(yàn)收合格正式投運(yùn)前,對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)必須進(jìn)行干燥→預(yù)冷→模擬試運(yùn)行→惰化→天然氣置換氮?dú)?即鈍化)。 1、干燥和預(yù)冷 干燥就是利用氮?dú)鈱⒐庹竟に囅到y(tǒng)設(shè)備、管道中的水分置換出去,避免系統(tǒng)內(nèi)的水分在低溫下凍結(jié),堵塞和損壞設(shè)備、管道與閥門。干燥前,工藝系統(tǒng)應(yīng)完成吹掃、試壓、儀表聯(lián)校、安全閥就位并校驗(yàn)鉛封、設(shè)備與管道保冷完畢。 2、系統(tǒng)模擬試運(yùn)行、惰化與置換 模擬試運(yùn)行的目的是利用-196℃的液氮對(duì)LNG工藝系統(tǒng)進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)試和運(yùn)行性能檢驗(yàn)。由于液氮溫度低達(dá)-196℃,系統(tǒng)出現(xiàn)白霧處即為泄漏點(diǎn),需處理。用液氮模擬試運(yùn)行可大大提高在LNG工況參數(shù)下系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。 二、LNG供氣站操作技術(shù) 1、供氣站的工藝流程 2、LNG卸車工藝 通過公路槽車或罐式集裝箱車將LNG從氣源地運(yùn)抵用氣城市LNG供氣站后,利用槽車上的空溫式升壓氣化器將槽車儲(chǔ)罐升壓到0.6MPa(或通過站內(nèi)設(shè)置的卸車增壓氣化器對(duì)罐式集裝箱車進(jìn)行升壓),同時(shí)將儲(chǔ)罐壓力降至約0.4MPa,使槽車與LNG儲(chǔ)罐間形成約0.2MPa的壓差,利用此壓差將槽車中的LNG卸入供氣站儲(chǔ)罐內(nèi)。卸車結(jié)束時(shí),通過卸車臺(tái)氣相管線回收槽車中的氣相天然氣。 3.LNG儲(chǔ)罐的自動(dòng)增壓 靠壓力推動(dòng),LNG從儲(chǔ)罐中流向空溫式氣化器,氣化后供應(yīng)用戶。隨著罐內(nèi)LNG的流出,罐內(nèi)壓力不斷降低,LNG出罐速度逐漸變慢直至停止。因此,正常運(yùn)營操作中須不斷向儲(chǔ)罐補(bǔ)充氣體,將罐內(nèi)壓力維持在一定范圍內(nèi),才能使LNG氣化過程持續(xù)下去。儲(chǔ)罐的增壓是由自力式增壓調(diào)節(jié)閥和小型空溫式氣化器組成的自動(dòng)增壓系統(tǒng)來完成的。 運(yùn)行中常出現(xiàn)因開啟壓力調(diào)試不當(dāng),致使新安裝的增壓閥形同虛設(shè),操作人員不得不打開旁通管進(jìn)行人工增壓的情況。人工增壓時(shí),應(yīng)緩慢打開增壓氣化器液相進(jìn)口閥,防止閥門開大而導(dǎo)致事故。曾經(jīng)發(fā)生手工增壓時(shí)增壓氣化器液相進(jìn)口閥開度過大,大量LNG涌入增壓氣化器后不能完全氣化,以氣液兩相狀態(tài)進(jìn)入增壓氣化器出口管道并沖出安全閥噴射在LNG儲(chǔ)罐外壁,將儲(chǔ)罐外罐凍裂350mm的事故。因此,應(yīng)盡可能采用自力式增壓閥自動(dòng)增壓。 4、LNG儲(chǔ)罐的壓力控制 儲(chǔ)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(chǔ)罐的允許最高工作壓力由設(shè)置在儲(chǔ)罐氣相出口管道上的自力式減壓調(diào)節(jié)閥定壓值(前壓)所限定和自動(dòng)控制。 當(dāng)儲(chǔ)罐正常工作壓力低于增壓閥的開啟壓力時(shí),增壓閥開啟自動(dòng)增壓;當(dāng)儲(chǔ)罐允許最高工作壓力達(dá)到減壓閥設(shè)定開啟值時(shí),減壓閥自動(dòng)開啟卸壓,以保護(hù)儲(chǔ)罐安全。 為保證增壓閥和減壓閥工作時(shí)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。考慮兩閥的實(shí)際制造精度,合適的壓力差應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝閥門時(shí)精心調(diào)試確定。 5、LNG儲(chǔ)罐的超壓保護(hù) LNG在儲(chǔ)存過程中會(huì)由于儲(chǔ)罐的“環(huán)境漏熱”而緩慢蒸發(fā),導(dǎo)致儲(chǔ)罐的壓力逐步升高,最終危及儲(chǔ)罐安全。因此,設(shè)計(jì)上采用在儲(chǔ)罐上安裝自力式減壓調(diào)節(jié)閥、壓力報(bào)警手動(dòng)放空、安全閥起跳三級(jí)安全保護(hù)措施來進(jìn)行儲(chǔ)罐的超壓保護(hù)。 國內(nèi)普遍使用的最高工作壓力為0.80MPa、單罐公稱容積為100m3的真空壓力式儲(chǔ)罐,減壓閥的最高開啟壓力設(shè)定為0.76MPa,報(bào)警壓力設(shè)定為0.78MPa,儲(chǔ)罐安全閥的開啟壓力和排放壓力分別設(shè)定為0.8MPa和0.88MPa。其保護(hù)順序?yàn)?當(dāng)儲(chǔ)罐壓力升到減壓閥設(shè)定值時(shí),減壓閥自動(dòng)打開泄壓;當(dāng)減壓閥失靈罐內(nèi)壓力升至壓力報(bào)警值0.78MPa時(shí),壓力報(bào)警,手動(dòng)放散卸壓;當(dāng)減壓閥失靈且未能手動(dòng)放散,罐內(nèi)壓力升至0.80MPa時(shí),儲(chǔ)罐安全閥開啟,至排放壓力0.88MPa時(shí),安全閥排放卸壓。這樣既保證了儲(chǔ)罐的安全,又充分發(fā)揮了儲(chǔ)罐的強(qiáng)度儲(chǔ)備(儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力為0.84MPa)。隨著安全閥的排放,當(dāng)罐內(nèi)工作壓力降低到安全閥排放壓力的85%時(shí),安全閥自動(dòng)關(guān)閉將儲(chǔ)罐密封。正常操作中不允許安全閥頻繁起跳。 6、LNG儲(chǔ)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(chǔ)罐上裝設(shè)有測(cè)滿口和差壓式液位計(jì)兩套獨(dú)立液位系統(tǒng),用于指示和測(cè)量儲(chǔ)罐液位。此外,還裝備有高液位報(bào)警器(充裝量85%)、緊急切斷(充裝量95%)、低限報(bào)警(剩余10%LNG)。儲(chǔ)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(shí)際操作中須針對(duì)不同氣源進(jìn)行核定(下調(diào))。 7、LNG的翻滾與預(yù)防 作為不同組分的混合物,LNG在儲(chǔ)存過程中會(huì)出現(xiàn)分層而引起翻滾,致使LNG大量蒸發(fā)導(dǎo)致儲(chǔ)罐超壓,如不能及時(shí)放散卸壓,將嚴(yán)重危及儲(chǔ)罐的安全。 大量研究證明由于以下原因引起LNG出現(xiàn)分層而導(dǎo)致翻滾:
· 由于儲(chǔ)罐中先后充注的LNG產(chǎn)地不同組分不同因而密度不同; · 由于先后充注的LNG溫度不同而密度不同; · 先充注的LNG由于輕組分甲烷的蒸發(fā)與后充注的LNG密度不同。 防止罐內(nèi)LNG出現(xiàn)分層常用的措施如下： (1)將不同產(chǎn)地的LNG分開儲(chǔ)存。 (2)為防止先后注入罐中的LNG產(chǎn)生密度差,采取以下充注方法:①槽車中的LNG與罐中LNG密度相近時(shí)從儲(chǔ)罐的下進(jìn)液口充注;②槽車中的輕質(zhì)LNG充注到重質(zhì)LNG儲(chǔ)罐中時(shí)從儲(chǔ)罐的下進(jìn)液口充注;③槽車中的重質(zhì)LNG充注到輕質(zhì)LNG儲(chǔ)罐中時(shí),從儲(chǔ)罐的上進(jìn)液口充注。 (3)儲(chǔ)罐中的進(jìn)液管使用混合噴嘴和多孔管,可使新充注的LNG與原有LNG充分混合。 (4)對(duì)長期儲(chǔ)存的LNG,采取定期倒罐的方式防止其因靜止而分層。 三、運(yùn)營安全管理 LNG供氣站運(yùn)營安全管理的基本要求是: ①防止LNG和NG泄漏與空氣形成可燃的爆炸性混合物; ②在儲(chǔ)罐區(qū)、氣化區(qū)、卸車臺(tái)等可能產(chǎn)生天然氣泄漏的區(qū)域均設(shè)置可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置; ③消除引發(fā)燃燒、爆炸的基本條件,按規(guī)范要求對(duì)LNG工藝系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行消防保護(hù); ④防止LNG設(shè)備超壓和超壓排放; ⑤防止LNG的低溫特性和巨大的溫差對(duì)工藝系統(tǒng)的危害及對(duì)操作人員的冷灼傷。必須制定嚴(yán)格的安全措施,認(rèn)真落實(shí)安全操作規(guī)程,消除潛在危險(xiǎn)和火災(zāi)隱患。供氣站站長應(yīng)每日定時(shí)檢查站內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備和消防設(shè)施。 1、LNG潛在的危險(xiǎn)性 LNG雖是在低溫狀態(tài)下儲(chǔ)存、氣化，但和管輸天然氣一樣，均為常溫氣態(tài)應(yīng)用，這就決定了LNG潛在的危險(xiǎn)性： (1)低溫的危險(xiǎn)性 (2)BOG的危險(xiǎn)性 (3)著火的危險(xiǎn)性 (4)翻滾的危險(xiǎn)性 2、LNG站工藝設(shè)計(jì)的合理性和全面性 1）LNG站應(yīng)有合理的工藝流程 2）LNG站應(yīng)有完善的運(yùn)行功能（措施） 3）LNG站應(yīng)有可靠的安全措施 4）LNG站的儲(chǔ)存設(shè)備、氣化設(shè)備、輸送設(shè)備制造安裝質(zhì)量要精良 3、LNG站的安全技術(shù)管理 LNG固有的特性和潛在的危險(xiǎn)性，要求我們必段對(duì)LNG站進(jìn)行合理的工藝、安全設(shè)計(jì)及設(shè)備制造，這將為搞好LNG站的安全技術(shù)管理打下良好的基礎(chǔ)。 1）LNG站的機(jī)構(gòu)與人員配置 應(yīng)有專門的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)LNG站的安全技術(shù)基礎(chǔ)；同時(shí)應(yīng)配備專業(yè)技術(shù)管理人員；要?jiǎng)澢甯魃a(chǎn)崗位，并配齊崗位操作人員。不論是管理人員，還是崗位操作人員均應(yīng)經(jīng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后方可上崗。 2）技術(shù)管理 （1）建立健全LNG站的技術(shù)檔案 包括前期的科研文件、初步設(shè)計(jì)文件、施工圖、整套施工資料、相關(guān)部門的審批手續(xù)及文件等。 （2）制定各崗位的操作規(guī)程 包括LNG卸車操作規(guī)程、LNG儲(chǔ)罐增壓操作規(guī)程、LNG儲(chǔ)罐倒罐操作規(guī)程、LNG空浴（水浴）氣化（器）操作規(guī)程、BOG儲(chǔ)罐操作規(guī)程、消防水泵操作規(guī)程、中心調(diào)度控制程序切換操作規(guī)程、LNG 進(jìn)（出）站稱重計(jì)量操作規(guī)程、天然氣加臭操作規(guī)程等。 3）生產(chǎn)安全管理 （1）做好崗位人員的安全技術(shù)培訓(xùn) 包括LNG站工藝流程、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、崗位操作規(guī)程、設(shè)備的日常維護(hù)及保養(yǎng)知識(shí)消防器材的使用與保養(yǎng)等，都應(yīng)進(jìn)行培訓(xùn)，做到應(yīng)知應(yīng)會(huì)。 （2）建立各崗位的安全生產(chǎn)責(zé)任制度，設(shè)備巡回檢查制度這也是規(guī)范安全行為的前提。如對(duì)長期靜放的LNG 應(yīng)定期倒罐并形成制度，以防“翻滾”現(xiàn)象的發(fā)生。 （3）建立健全符合工藝要求的各類原始記錄：包括卸車記錄、LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存記錄、中心控制系統(tǒng)運(yùn)行記錄、巡檢記錄等，并切實(shí)執(zhí)行。 （4）建立事故應(yīng)急搶險(xiǎn)救援預(yù)案 預(yù)案應(yīng)對(duì)搶先救援的組織、分工、報(bào)警、各種事故（如LNG 少量泄漏、大量泄漏、直至著火等）的處置方法等，應(yīng)詳細(xì)明確。并定期進(jìn)這行演練，形成制度。 （5）加強(qiáng)消防設(shè)施的管理 重點(diǎn)對(duì)消防水池（罐）、消防泵、LNG儲(chǔ)罐噴淋設(shè)施、干粉滅火設(shè)施、可燃?xì)怏w報(bào)警設(shè)施要定期檢修（測(cè)），確保其完好有效。 （6）加強(qiáng)日常的安全檢查與考核 通過檢查與考核，規(guī)范操作行為，杜絕違章，克服麻痹思想。如LNG的卸車就值得規(guī)范，從槽車進(jìn)站、計(jì)量稱重、槽車就位、槽車增壓、軟管連接、靜電接地線連接、LNG管線置換、卸車卸車完畢后余氣的回收、槽車離位以及卸車過程中的巡檢、卸車臺(tái)（位）與進(jìn)液儲(chǔ)罐的銜接等等，都應(yīng)有一套完整的規(guī)程要求。 4、設(shè)備管理 由于LNG站的生產(chǎn)設(shè)備（儲(chǔ)罐、氣化設(shè)備等）均為國產(chǎn)，加之規(guī)范的缺乏，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)站內(nèi)生產(chǎn)設(shè)施的管理。 1）建立健全生產(chǎn)設(shè)備的臺(tái)賬、卡片、專人管理，做到帳、卡、物相符 LNG儲(chǔ)罐等壓力容器應(yīng)取得《壓力容器使用證》；設(shè)備的使用說明書、合格證、質(zhì)量證明書、工藝結(jié)構(gòu)圖、維修記錄等應(yīng)保存完好并歸檔。 2）建立完善的設(shè)備管理制度、維修保養(yǎng)制度和完好標(biāo)準(zhǔn) 具體的生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，定期維護(hù)保養(yǎng)。 3）強(qiáng)化設(shè)備的日常維護(hù)與巡回檢查 (1)LNG儲(chǔ)罐：外觀是否清潔；是否存在腐蝕現(xiàn)象；是否存在結(jié)霜、冒汗情況；安全附件是否完好；基礎(chǔ)是否牢固等。 (2)LNG氣化器：外觀是否清潔；（氣化）結(jié)霜是否無均勻；焊口是否有開裂泄漏現(xiàn)象；各組切換（自動(dòng)）是否正常；安全附件是否正常完好。 (3)LNG工藝管線：（裝）卸車管線、LNG 儲(chǔ)罐出液管線保溫層是否完好；（裝）卸車及出液氣化過程中工藝管線伸縮情況是否正常，是否有焊口泄漏現(xiàn)象；工藝管線上的閥門（特別是低溫閥門）是否有泄漏現(xiàn)象；法蘭連接下是否存在泄漏現(xiàn)象；安全附件是否完好。 (4)對(duì)設(shè)備日常檢驗(yàn)過程中查出的問題都不能掉以輕心，應(yīng)組織力量及時(shí)排除。 4）抓好設(shè)備的定期檢查 (1)LNG儲(chǔ)罐： 儲(chǔ)罐的整體外觀情況（周期：一年）；真空粉末絕熱儲(chǔ)罐夾層真空度的測(cè)定（周期：一年）；儲(chǔ)罐的日蒸發(fā)率的測(cè)定（可通過BOG的排出量來測(cè)定）（周期可長可短，但發(fā)現(xiàn)日蒸發(fā)率突然增大或減小時(shí)應(yīng)找出原因，立即解決）；儲(chǔ)罐基礎(chǔ)牢固、變損情況（周期：三個(gè)月）；必要時(shí)可對(duì)儲(chǔ)罐焊縫進(jìn)行復(fù)檢。同時(shí)，應(yīng)檢查儲(chǔ)罐的原始運(yùn)行記錄。 (2)LNG氣化器：外觀整體狀況；翅片有無變形，焊口有無開裂；設(shè)備基礎(chǔ)是否牢固；必要時(shí)可對(duì)焊口進(jìn)行無損檢測(cè)。檢查周期：一年。 (3)LNG工藝管線：根據(jù)日常原始巡檢記錄，檢查工藝管線的整體運(yùn)行狀況，必要時(shí)可檢查焊口；也可剝離保冷層檢查保冷情況；對(duì)不銹鋼裸管進(jìn)行滲碳情況檢查。（檢查周期：一年） (4)安全附件：對(duì)各種設(shè)備、工藝管線上的安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液位表、壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器及連鎖裝置等進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)周期：一年。值得說明的是，上述安全附件的檢驗(yàn)應(yīng)有相應(yīng)檢驗(yàn)資質(zhì)的單位進(jìn)行。 (5)其他：防雷、防靜電設(shè)施的檢驗(yàn)一年兩次。其他設(shè)備、設(shè)施也應(yīng)及時(shí)定期檢查。 第三章淺析液化天然氣(LNG)氣化站預(yù)冷技術(shù) 一、LNG氣化站工藝 二、預(yù)冷的必要性 三、預(yù)冷目的 四、預(yù)冷前的管道吹掃 五、預(yù)冷所需物資 六、預(yù)冷前準(zhǔn)備工作 七、預(yù)冷原則 八、預(yù)冷主要步驟 九、預(yù)冷時(shí)安全注意事項(xiàng) 十、預(yù)冷時(shí)的檢查內(nèi)容 一、LNG氣化站工藝 LNG氣化站是下游天然氣應(yīng)用時(shí)采用的主要模式，主要作用是儲(chǔ)存、氣化和輸送LNG。主要包括卸車臺(tái)、低溫儲(chǔ)罐、增壓系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)及調(diào)壓、計(jì)量和加臭系統(tǒng)。 二、預(yù)冷的必要性 LNG氣化站內(nèi)低溫管道和低溫儲(chǔ)罐在正式進(jìn)入低溫液體前，要首先進(jìn)行充分的冷卻，即預(yù)冷過程。LNG儲(chǔ)罐及管路通常采用奧氏體不銹鋼材料。奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的低溫性能，但線膨脹系數(shù)較大。在LNG溫度條件下，不銹鋼收縮率約為千分之三，對(duì)于304L材質(zhì)管路，在工作溫度為-162℃時(shí)，100m管路大約收縮300mm。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要采取措施防止出現(xiàn)冷收縮引起破壞。 LNG管路的收縮和補(bǔ)償是一個(gè)需要細(xì)心考慮的重要問題。兩個(gè)固定點(diǎn)之間，由于冷收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料的屈服點(diǎn)。特別是對(duì)于LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的管道要求更加嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)問題，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此在管路設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮有效的措施來補(bǔ)償。在LNG設(shè)備和管路上，為了補(bǔ)償冷收縮，一般采用彎管和膨脹節(jié)。 雖然在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了冷收縮的補(bǔ)償，但是在溫度變化速率較大時(shí)，還存在溫度變化過快、熱應(yīng)力過大而使材料或連接部位產(chǎn)生損壞的問題。這就要求在低溫管道和設(shè)備進(jìn)入低溫液體前，首先進(jìn)行預(yù)冷操作，確保投運(yùn)安全。 三、預(yù)冷目的檢驗(yàn)和測(cè)試低溫設(shè)備和管道的低溫性能，包括： (1)檢驗(yàn)低溫材料質(zhì)量是否合格 (2)檢驗(yàn)焊接質(zhì)量 (3)檢驗(yàn)管道冷縮量和管托支撐變化 (4)檢驗(yàn)低溫閥門的密封性 (5)使儲(chǔ)罐達(dá)到工作狀態(tài)，測(cè)試儲(chǔ)罐真空性能 四、預(yù)冷前的管道吹掃 1、預(yù)冷前管道吹掃的重要性 預(yù)冷前的管道吹掃一定要干凈。如果吹掃不干凈，將會(huì)導(dǎo)致閥門凍結(jié)。由于低溫管道的閥門大多為焊接，法蘭很少，不利于管道吹掃。因此吹掃一定要采取措施，嚴(yán)格控制。 2、吹掃合格標(biāo)準(zhǔn) 氣流以20m／s速度吹向管道口附近放置的附有半濕白色毛巾的墊板，毛巾上無灰塵和雜質(zhì)為合格。 3、管道吹掃原則 (1)施工中實(shí)行分段吹掃，分段以焊接閥門為界，注意管道施工后要及時(shí)密封，防止雜物和雨水進(jìn)入。 (2)為防止碳鋼管道內(nèi)的鐵銹、焊渣進(jìn)入低溫管道，碳鋼管道不能向低溫管道吹掃。 (3)不能向儲(chǔ)罐內(nèi)吹掃，由罐內(nèi)向外吹掃。 (4)不能吹掃任何儀表設(shè)備。 (5)由于要吹掃，在安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)使用臨時(shí)墊片，在氣密前更換正式墊片。 (6)在吹掃時(shí)要敲擊管道表面和焊接部位。 (7)根據(jù)各站工藝流程制定具體吹掃方案。 五、預(yù)冷所需物資 (1)液氮 (2)便攜式測(cè)溫儀和便攜式可燃?xì)怏w報(bào)警儀 (3)銅制緊固工具及與液氮槽車卸車口連接的快裝接頭 (4)預(yù)冷人員所需工作服、工作鞋、防凍手套 (5)預(yù)冷需要的手表和記錄表格，15分鐘記錄一次 六、預(yù)冷前準(zhǔn)備工作 (1)檢查閥門，確認(rèn)所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。 (2)確認(rèn)放空系統(tǒng)所有盲板拆除，放空系統(tǒng)暢通。 (3)打開所有安全閥根部閥，打開兩個(gè)降壓調(diào)節(jié)閥的前后閥。打開儲(chǔ)罐氣相放空根部閥。 (4)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試完好，全部投用。氮?dú)庀到y(tǒng)投用，緊急切斷閥全部打開。 (5)壓力表根部閥全部打開。儲(chǔ)罐液位計(jì)根部閥、氣液平衡閥打開。 (6)用干燥氮?dú)庵脫Q管道內(nèi)的空氣，防止預(yù)冷時(shí)閥門處有凝結(jié)水而凍住閥門。 七、預(yù)冷原則 預(yù)冷時(shí)儲(chǔ)罐和管道溫度要逐步降低，避免急冷，防止溫度驟降對(duì)設(shè)備和管件造成損傷。根據(jù)有關(guān)的操作經(jīng)驗(yàn)，冷卻速率在50℃／h比較安全。 八、預(yù)冷主要步驟 1、先用低溫氮?dú)忸A(yù)冷 (1)檢查卸車軟管完好狀況，管內(nèi)無雨水、垃圾等雜物。軟管連接到槽車上，并檢查連接是否牢固。 (2)將槽車壓力升高，打開槽車氣相閥門，檢查軟管連接處有無泄漏。 (3)向儲(chǔ)罐內(nèi)緩慢沖入低溫氮?dú)猓齼?chǔ)罐壓力上升至0．2MPa，關(guān)閉卸車臺(tái)卸液閥門，儲(chǔ)罐保冷15min后，打開儲(chǔ)罐氣相手動(dòng)放空閥，排空氮?dú)狻Ｉ祲悍磸?fù)進(jìn)行。 (4)判斷儲(chǔ)罐內(nèi)部溫度，通過測(cè)滿閥放出氣體，用溫度計(jì)測(cè)定，至預(yù)期值時(shí)，氣體預(yù)冷工作完成。 2、液氮預(yù)冷 (1)將儲(chǔ)罐壓力放空至微正壓，關(guān)閉下部進(jìn)液閥。關(guān)閉液位計(jì)平衡閥，投用液位計(jì)。 (2)緩慢打開槽車液相閥至較小開度，緩慢關(guān)小槽車氣相閥，使液氮從儲(chǔ)罐上部進(jìn)液少量。控制卸車臺(tái)閥門開度，輕微開啟較小開度，使壓力保持在0．3MPa。儲(chǔ)罐壓力升高至0．2 MPa～0．3MPa，要及時(shí)關(guān)閉卸車臺(tái)閥門，打開儲(chǔ)罐氣相手動(dòng)放空泄壓。反復(fù)進(jìn)行此操作。 (3)通過測(cè)滿閥放出氣體，測(cè)量溫度達(dá)到一定溫度，或液位計(jì)有液位指示，可慢慢打開儲(chǔ)罐下部進(jìn)液緊急切斷閥前后閥，上下同時(shí)進(jìn)液。進(jìn)液過程中要密切觀察記錄儲(chǔ)罐壓力，防止壓力升高。壓力升高要及時(shí)關(guān)閉下部進(jìn)液閥。用手感覺儲(chǔ)罐外體溫度，確認(rèn)儲(chǔ)罐無問題。 (4)儲(chǔ)罐的液位計(jì)達(dá)到一定值時(shí)，進(jìn)液結(jié)束。 (5)儲(chǔ)液任務(wù)完成后，關(guān)閉槽車液相閥門，打開槽車氣相閥門，向儲(chǔ)罐吹掃卸液管線。 (6)關(guān)閉槽車閥門及卸車臺(tái)卸液閥門，卸下軟管，注意輕拿輕放，人員要躲開。關(guān)閉卸車臺(tái)閥門后應(yīng)將此閥與止回閥問液體放空。 (7)關(guān)閉儲(chǔ)罐氣相手動(dòng)放空閥、儲(chǔ)罐下部進(jìn)液緊急切斷閥前手閥。儲(chǔ)罐上部進(jìn)液閥，待卸車LNG管道恢復(fù)常溫后再關(guān)閉。 (8)利用儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮對(duì)增壓器、空浴式氣化器及其低溫管道進(jìn)行預(yù)冷。 3、放空低溫氮?dú)獾睦? 液氮預(yù)冷時(shí)需要通過氣相管放空低溫氮?dú)猓@些低溫氮?dú)饪梢酝ㄟ^與其他罐相連的氣相管道，對(duì)其他儲(chǔ)罐進(jìn)行預(yù)冷，可以節(jié)約液氮。 九、預(yù)冷時(shí)安全注意事項(xiàng) (1)在密閉空間內(nèi)液氮吸收外部熱量將會(huì)導(dǎo)致壓力急劇上升，因此在操作中要注意閥門關(guān)閉順序，嚴(yán)禁出現(xiàn)低溫液體被封閉的狀況。 (2)注意檢查軟管連接處是否出現(xiàn)泄漏，人員應(yīng)遠(yuǎn)離此處。 (3)注意觀察管道及儲(chǔ)罐壓力上升情況。 (4)注意檢查安全閥后有無結(jié)霜情況。 十、預(yù)冷時(shí)的檢查內(nèi)容 (1)檢查低溫材料有沒有低溫開裂現(xiàn)象。 (2)檢查低溫管道焊接部位有無裂紋，特別是法蘭焊接部位。 (3)檢查管道冷縮量和管托支撐變化。 (4)檢查低溫閥門的密封性和靈活性，檢查是否凍住。 (5)檢查法蘭連接部位是否泄漏，螺栓是否因冷縮而使預(yù)緊力減小。 (6)液氮在儲(chǔ)罐內(nèi)放置2天～3天。觀察液位變化及壓力上升情況。并檢測(cè)儲(chǔ)罐預(yù)冷前后儲(chǔ)罐真空度的變化，對(duì)儲(chǔ)罐性能作出評(píng)價(jià)。 |
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