淺議LNG低溫儲罐安全閥泄放量的確定

劉書華 廣東寰球廣業(yè)工程有限公司 廣州 510655

淺議LNG低溫儲罐安全閥泄放量的確定

劉書華*廣東寰球廣業(yè)工程有限公司 廣州 510655

介紹LNG低溫儲罐安全閥泄放量的計算公式，結(jié)合實際工程項目詳細列出計算過程，提出LNG儲罐安全閥泄放量的取值。

LNG低溫儲罐安全閥設計泄放量

為適應我國天然氣市場日益增長的需求、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)及環(huán)境保護的需要，我國大規(guī)模建設LNG接收站。LNG儲罐是接收站中的關(guān)鍵設備，一般采用低溫常壓儲罐。本文主要介紹如何確定LNG低溫儲罐安全閥泄放量，實例介紹計算過程。

LNG低溫儲罐的設計壓力基本上為微正壓，由于LNG儲罐投資成本高，保護儲罐是設計要考慮的頭等大事，工程設計時，一般都會采用以下幾種措施來避免LNG儲罐超壓:

(1)通過調(diào)節(jié)BOG壓縮機負荷維持罐壓。

(2)通過BOG調(diào)節(jié)閥排至火炬系統(tǒng)泄壓。

(3)通過安全閥直接泄放至大氣。

安全閥作為儲罐最后一道保護措施，其選型非常重要，準確確定安全閥的泄放量是關(guān)鍵，計算公式直接影響安全閥的選型。如果計算的泄放量偏小，當LNG儲罐超壓時，安全閥不能迅速將氣體排出會損壞儲罐，給業(yè)主帶來巨大損失;當泄放量偏大，安全閥投資成本偏高，給業(yè)主帶來不必要的浪費。

1 泄放量的確定

根據(jù)規(guī)范EN 1473－2007 LNG儲罐泄壓裝置泄放量考慮以下幾種情況產(chǎn)生的氣體量:①熱量輸入造成的氣化;②充裝造成的排氣;③充裝時的閃蒸;④大氣壓的變化;⑤浸沒泵造成的再循環(huán);⑥控制閥失靈;⑦翻滾;⑧火災。

LNG低溫儲罐在正常操作中前6種引起儲罐超壓的工況都有可能同時發(fā)生，這些同時發(fā)生的工況泄放量之和作為BOG氣體去火炬系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥最大通過量的設計依據(jù)。

翻滾是一種極端工況，在大氣壓下，LNG沸點在－161℃左右，極容易氣化，且1體積的LNG大約可氣化成620體積的氣體。當不同密度的LNG在儲罐內(nèi)產(chǎn)生分層，會迅速上下翻動混合，瞬間大量氣化?；馂暮头瓭L工況均為非正常工況條件，不應該考慮同時發(fā)生，因此在計算安全閥的泄放量時，只考慮外部火災工況或翻滾工況，比較此兩種工況下的BOG量，取兩者中較大值。

1.1 外部火災工況

根據(jù)GB/T 20368－2006的規(guī)定，泄放量計算公式為:

式中，H為輸入總熱量，W;Hn為冷罐的正常漏熱量，W;F為環(huán)境因子;A為儲罐與火焰接觸的濕表面積，m2，對于大型儲罐，與火焰接觸的濕表面積應為地面以上到9.15 m高度的面積。

1.2 翻滾工況

液體翻滾泄放量的計算比較復雜，按照標準EN 1473－2007規(guī)定:

BOG正常氣化量=滿罐LNG體積×LNG儲罐日蒸發(fā)率(以純甲烷計)

比較兩種工況的泄放量值，LNG儲罐超壓設計安全閥泄放量按照兩者中較大值來確定。注意當兩種工況的計算公式中泄放量的單位不同時，應該換算成相同的單位后再比較。

2 工程實例

該工程為LNG接收站項目，兩個80000 m3低溫常壓、吊頂單包容雙壁金屬罐，儲罐內(nèi)罐壁高34.32 m，儲罐最高液位33.1 m，儲罐內(nèi)徑58 m，LNG貧液密度469 kg/m，富液密度432 kg/m，安全閥設定壓力為14.7 kPa，LNG儲罐基礎(chǔ)高600 mm。

環(huán)境因子F取1，LNG日蒸發(fā)率取0.08%。

2.1 外部火災工況

LNG泄壓狀態(tài)下的潛熱HL為508.52 kJ/kg。

滿罐LNG體積V=3.14×29×29×33.1=87408.5 m3Wn=BOG正常氣化量=滿罐LNG體積×LNG儲罐日蒸發(fā)率

2.2 翻滾工況

比較兩種工況，W火災＞W(wǎng)翻滾，即火災時的BOG量大于翻滾時的BOG量，因此超壓設計安全閥泄放量按照火災工況來確定，其泄放量為209795.6 kg/h。

3 結(jié)語

LNG低溫儲罐的安全閥泄放量應考慮火災和翻滾兩種非正常工況下的BOG的量，取二者中的大值。

1 GB/T 20368－2006，液化天然氣(LNG)生產(chǎn)/儲存和裝運［S］．

2 CEN/TC282．BS EN 1473:2007 installation and equipment for liquefied natural gas，design of onshore installations［S］．Brussels:European Committee for Standardization，2007．

3 Technical committee on Liquefied Natural Gas．NFPA59A: 2006 standard for the production，storage and Handling of liquefied natural gas(LNG)［S］．Quincy:National Fire protection Association，2006．

4 劉浩等．LNG低溫儲罐壓力安全系統(tǒng)設計［J］．化工設計，2007，17(1):7－16．

Introduce the calculating formula of the relief capacity of PSV for LNG low-temperature tanks and show the calculating process in detail referring to the practical engineering projects．Put forward the capacity of PSV for LNG low-temperature tanks．

Discussion on determination of Relief Capacity of PSV for LNG Low-temperature Tank

Liu Shuhua
(Guangdong Huanqiu-Guangye Contracting＆Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou 510655)

LNG low-temperature tankpressure safety valve designrelief capacity

*劉書華:工程師。2003年畢業(yè)于沈陽化工學院化學工程與工藝專業(yè)。從事化工設計工作。聯(lián)系電話:(020)38042281，E－mail: g1133lsh@cnpc.com.cn。

(修改回稿2011－07－07)