一、LNG分層與翻滾

1、分層與翻滾原理

液化氣分層的主要原因是密度的差異。密度差異較大的LNG進(jìn)入同一儲罐內(nèi)并存放較長時間，容易引起分層。密度較大的LNG由于重力的作用積聚在儲罐底部，而密度小的LNG停留在儲罐上部，形成上下兩層相對單獨(dú)的對流。底部LNG受到上部LNG的作用，未達(dá)到飽和狀態(tài)，因此蒸發(fā)速度相對于上部LNG較慢。由于儲罐不可能絕熱，外界熱量總會不斷由外而內(nèi)地傳遞，底部LNG獲得的熱量使溫度升高，同時一部分氮?dú)獾戎亟M分的揮發(fā)，使LNG的密度減小，底部的LNG會逐漸由未飽和狀態(tài)過渡到飽和狀態(tài)，隨著氮?dú)獾戎亟M分的揮發(fā)，外界熱量的持續(xù)進(jìn)入，下層LNG的溫度逐漸升高，密度逐漸減小，當(dāng)?shù)撞縇NG的密度等于上部LNG的密度時，在原來分層的界面處會出現(xiàn)強(qiáng)烈的擾動，上、下兩層LNG形成強(qiáng)烈的對流，下層的飽和狀態(tài)會變成超飽和狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生大量的蒸氣，同時劇烈的對流導(dǎo)致儲罐壓力急劇上升，分層被破壞，形成所謂的“翻滾”。

2、分層檢測

由于LNG分層是引發(fā)翻滾的前提，因此，在實(shí)際操作過程中檢測和防止LNG分層非常重要。一般可以采取下列方法：

(1)沿LNG儲罐的高度設(shè)置多個測溫點(diǎn)，垂直間距不大于2m。當(dāng)相鄰的2個測溫點(diǎn)溫差達(dá)到0.8℃時，說明儲罐出現(xiàn)了分層現(xiàn)象。

(2)來船之前根據(jù)船方資料判斷船方的LNG與儲罐內(nèi)剩余LNG之間的密度差，如果差值較大，要選擇合理的卸料方式，應(yīng)考慮出現(xiàn)翻滾的可能性，盡量優(yōu)化卸料方式。

3、預(yù)防控制措施

當(dāng)船運(yùn)LNG注入儲罐時，LNG在卸料時可以采取頂部卸料和底部卸料兩種不同方式。這樣的設(shè)計(jì)可使不同密度的LNG以不同的方式進(jìn)入儲罐。通常，為防止儲罐內(nèi)LNG發(fā)生分層和翻滾，密度大的LNG從上部進(jìn)入，密度小的LNG從下部進(jìn)入。卸料的同時也要考慮儲罐壓力的變化，一般密度差很小時，采用底部卸料方式，此方法適用于期 貨貿(mào)易來船，因?yàn)槠?貨貿(mào)易的LNG多數(shù)來自同一產(chǎn)地。同時，也可通過LNG低壓泵使罐內(nèi)LNG循環(huán)到上部或底部，或采用倒灌流程，從而防止分層、翻滾現(xiàn)象的產(chǎn)生。

夏季下游用戶用氣量較小時，LNG在儲罐中停留的時間會很長，由于外界熱量的大量引入使LNG蒸發(fā)，從而使罐內(nèi)的LNG密度變大，這時再次卸船時，就有可能形成LNG的分層。即使來自同一產(chǎn)地也要加強(qiáng)監(jiān)測，選擇合適的卸料方式。

在實(shí)際操作過程中，可以采取一些方法防止LNG的分層和翻滾：

(1)根據(jù)LNG的密度等因素，選擇不同的卸料方式或是組合卸料方式。

(2)設(shè)置自循環(huán)和倒罐流程，一旦發(fā)現(xiàn)情況立刻執(zhí)行相關(guān)操作。

(3)采用的儲罐儀表系統(tǒng)和第三方軟件對罐內(nèi)LNG的狀態(tài)進(jìn)行分析，在整個罐壁高度上進(jìn)行溫度、密度檢測，采集相關(guān)數(shù)據(jù)并通過軟件計(jì)算、擬合。

二、消防和輔助設(shè)施

整個LNG接收站的消防設(shè)施包括水噴淋系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)和泡沫系統(tǒng)，并以可燃燒氣體探測、煙感、溫感、低溫監(jiān)測等設(shè)備為依托。

水噴淋系統(tǒng)一般位于設(shè)備周圍，當(dāng)檢測到火災(zāi)或者低溫信號后就會自動進(jìn)行水噴淋。干粉滅火一般位于儲罐的閥平臺，防止閥打開后的火災(zāi)，泡沫系統(tǒng)通常和集液池配合使用，目的在于防止LNG在集液池中過快蒸發(fā)。

低溫監(jiān)測探頭的警報(bào)是判斷LNG泄漏的直接有力的依據(jù)，可燃燒氣體探測、煙感和溫感警報(bào)的出現(xiàn)則表明火災(zāi)發(fā)生。