LNG氣化站技術   要素的分析

LNG氣化站   管理，核心內容是要圍繞如何防止   氣泄漏、引發燃燒的基本條件以及滿足LNG設備的消防要求，防止低溫設備超壓而引起排放或爆炸，管道設備材質符合低溫要求，操作人員的   防護等。以下從工藝原理的角度對LNG氣化站的技術   要素進行闡述。
　　一、LNG的儲存
　　1、儲罐的特征
　　中小規模LNG站采用的是壓力式低溫儲存方式，一般采用圓筒形低溫真空粉末絕熱儲罐fll，雙層結構，由于內膽固定和使用中增壓工藝方面的原因，通常做成立式。儲罐工作壓力一般選在0.3~0.6MPa之間，工作溫度在-140℃左右；設計壓力約在1MPa左右，設計溫度為-195℃。
　　低溫儲罐絕熱性能的一個重要技術參數，叫做日蒸發率，它表示每天由于絕熱層泄漏使得外部熱量傳入儲罐內膽導致氣化的液體體積與儲罐容積的百分比，對LNG罐一般為≤0.3%。儲罐日蒸發率及儲罐夾層真空度應定期進行檢測，其中日蒸發率可通過BOG的排放量來測定，發現突然增大或減小等異常時應立即解決。
　　2、儲罐的壓力控制
　　儲罐的內部壓力控制是重要的防護措施之一，   將其控制在允許的壓力范圍之內，過高或過低都是潛在的危險。外界傳熱或充注LNG導致液體的蒸發(BOG)引起壓力升高，如果從儲罐向外排液或抽氣，則可能使壓力下降甚至形成負壓。
　　為了防止熱泄漏引起的罐內壓力升高，儲罐采用釋放罐內氣體(BOG)的方法控制壓力上限。在儲罐的氣相管道上設置自動減壓閥，當儲罐內壓力升高到設定值時，自動減壓閥便緩慢打開，將罐內氣體放出，當壓力降回到設定值以下時自動關閉。
　　其次，儲罐出液工藝是以自壓為動力的，液體送出后，液位下降，氣相空間增大，將導致罐內壓力下降。因此，   不斷向罐內補充氣體，維持罐內壓力不變。在儲罐的下面設有一個增壓氣化器和一個自動增壓閥。增壓氣化器是一個空溫式氣化器，它的安裝高度要低于儲罐的   低液位。當罐內壓力低于增壓閥的設定值時，增壓閥打開，罐內液體靠液位差緩緩流入增壓氣化器，液體氣化產生的氣體流經增壓閥和氣相管補充到儲罐內。氣體的不斷補充使得罐內壓力回升，當壓力回升到設定值以上時，自動增壓閥關閉。這時增壓氣化器內的壓力會阻止液體的繼續流入，增壓過程結束。
　　運行管理中，可以根據儲罐的設計和工作壓力，通過自動減壓閥、自動增壓閥和   閥的設定來控制儲罐的壓力。
　　3、預防翻滾現象的發生
　　通常儲罐內的LNG長期靜止或在充注新的LNG液體后，將形成兩個液相層，下層密度大于上層密度。當外界熱量傳入罐內時，液層表面也開始蒸發，各層密度發生變化，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過熱”狀態。當兩液相層密度接近時，兩個液層就會發生強烈混合，在短時間內產生大量氣體，使罐內壓力急劇上升，這就是翻滾現象。預防翻滾現象發生的關鍵在于防止分層，實踐中有以下幾種方法。1、不同成分的LNG應分開儲存；2、采用正確的充注方法；3、使用混合噴嘴和多孔管充注。
　　二、卸車及其管路預冷
　　1、卸車作業
　　LNG與環境有很大溫差，冷能顯著，所以卸車可以利用溫差進行作業，不需要額外消耗動力。LNG槽車一般有液相、氣相兩個接口。卸車過程中，液相口經管道連接到站上LNG儲罐的進液口，用來輸送液體；而氣相口則用來回收卸車后槽車內的氣體。
　　卸車中有兩個問題需要解決，一是隨著液體進入，液位升高，儲罐氣相空間產生壓縮效應，導致儲罐壓力升高，升高到接近槽車的壓力時，液體流量下降，直至停止；二是液體在管道中流動和進入儲罐后可能產生氣化，生成的氣體也會進入儲罐內，導致儲罐壓力升高，阻礙卸車。解決這兩個問題，是LNG卸車工藝的關鍵。
　　(1)在儲罐自動減壓閥上并聯一個截止閥，卸
　　車過程中打開，提高BOG流量，卸車結束后關閉。
　　(2)需要合理使用儲罐的上進液口和下進液口，上進液口連著儲罐頂部的一個噴淋裝置，進液時LNG以噴淋方式進入罐內；下進液口則為常規結構。槽車液溫低的情況下，可選擇上部進液。此時，液體以噴淋方式穿過儲罐氣相空間，液滴會吸收儲罐內的氣體，使得儲罐壓力下降，有助于卸車速度加快。上進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，槽車液溫高時應選擇下部進液，溫度較高的LNG進入儲罐后先接觸液體，使其盡快降溫，減弱氣化傾向，避免對卸車的影響。當然，如果沒有溫差，可任意選擇進液方式，也可以上下一起進液。
　　2、管路預冷
　　每次卸車前都要對液相管預冷，以便減少卸車時間，這主要是卸車臺與儲罐相距較遠，卸車臺的液相管較長的緣故。為了達到提前預冷的目的，通常在卸車液相管道的卸車臺一端接一個很小的跨管閥到BOG管道，打開這個閥門，再打開液相管道與低溫儲罐下進液口的連通閥，讓低溫液體緩慢進入液相管道，這時降溫產生的氣體就會通過跨管閥排入BOG罐，達到預冷的目的。一般提前1~2h進行預冷，槽車到達后馬上可以卸車，結束后再把跨管閥打開，讓殘余的氣化氣體也進入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象來判斷)，即可關閉跨管閥。
　　三、LNG的氣化
　　LNG氣化器的材質   是耐低溫(-162℃)的，如鋁合金(F21)。對于中小型氣化站而言，空溫式氣化器是應用   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。每個氣化器的端都單獨設有切斷閥和   閥，以便在非運行時不會因BOG氣體的產生而發生超壓事故。還有，天氣寒冷時會使得氣化后的氣體溫度很低(一般比環境溫度還要低10℃)，后續的管道、設備等可能承受不了，因此氣化后要經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、調壓、BOG氣體處理及   放散
　　BOG氣體的處理要與調壓結合起來考慮，使得BOG氣體自動回收利用。它的工藝原理是這樣：儲罐和其他部位產生的BOG氣體經加熱后，   先被送入BOG罐，罐出口經過一個輔助調壓器連接到出站總管道上，與主調壓器的出口相連，輔助調壓器的設定壓力略高于主調壓器，這樣BOG罐的氣體就優先于主氣化器輸出的氣體進入出站管道。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緩沖罐的容量應該按卸車的要求核算。
　　LNG儲罐、BOG儲罐、工藝管道及各生產工段超壓泄放的BOG氣體均應集中放散。為此，站內設有放空火炬，高30~40m，BOG氣體匯集到一起后引入火炬，以避免在站內形成爆炸性混合物。考慮到排出BOG溫度低，且比重大于空氣，在放空火炬之前需增設加熱器使其升溫。
　　五、LNG工藝管路
　　在進行LNG管路設計時，除了要做好隔熱保冷外，還應解決因低溫引起的冷收縮問題。管材通常選用具有優異低溫性能的奧氏體不銹鋼管，但其線性膨脹系數較大，需要采用金屬波紋管補償或管環式補償，也可采用膨脹率非常低的殷鋼。
　　LNG管路的液封問題應當引起重視。LNG管道內只要存有部分液體，便可產生很大危害。由于保冷絕熱不是   的，管道內殘留的液體會因吸熱不斷氣化，壓力持續上升，直到管道或閥門破壞為止。所以要合理設置   閥與切斷閥，并在運行中操作得當。
　　六、控制LNG溢出或泄漏
　　由于設備的損壞或操作失誤等原因，LNG一旦從儲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，構成大危險。
　　為了地控制溢出或泄漏的LNG流淌導致的火災，常見方法是在儲罐區、卸車臺等重要場所修建防液堤、壕溝、坡槽、集液池來控制LNG的排放，防止四處流淌；同時借鑒經驗，設置高倍數泡沫保護系統，用來覆蓋溢出的LNG，使其   氣化，避免產生危險。焊縫、閥門、法蘭和與儲罐壁連接的管路是LNG容易產生泄漏的地方，運行管理中可通過可見的蒸氣云團來觀測和判斷。
　　LNG所具有的“   、環保、清潔、”優點決定了其在城鎮燃氣中的應用前景是廣闊的，而建設LNG氣化站既可為那些遠離   氣輸氣管道的城鎮解決氣源問題，又可作為的燃氣調峰和應急氣源。因此，無論是設計與施工，還是生產與管理，都應以熟悉LNG特性為基礎，抓住技術   管理的要素，實現LNG氣化站的   運營。