LNG加氣站工藝技術(shù)與安全研究

摘 要：從LNG加氣站工藝流程和LNG加氣站關(guān)鍵設(shè)備兩個方面論述了LNG加氣站工藝技術(shù)，并從LNG的危險性和LNG加氣站的安全評價方法及指標(biāo)體系概述兩個方面探討了LNG加氣站技術(shù)安全性。

關(guān)鍵詞：LNG加氣站；工藝技術(shù)；技術(shù)安全性

1 LNG加氣站工藝技術(shù)分析

1.1 LNG加氣站的工藝流程

與采用液下泵的LPG加氣站類似，LNG加氣站也包括卸車、調(diào)壓、加氣、泄壓四個流程。

1.1.1 卸車流程

卸車流程就是把LNG從槽車或集裝箱上轉(zhuǎn)移到加氣站內(nèi)儲罐的過程。通常來說，LNG卸車的方法除了潛液式低溫泵卸車和卸車增壓器卸車外，還包括增壓器和泵聯(lián)合卸車。這里主要介紹低溫泵與車載增壓器聯(lián)合卸車。低溫泵與車載增壓器聯(lián)合卸車的流程如下：在槽車抵達(dá)加氣站后，一是要利用通過槽車自帶的空溫式升壓汽化器對槽車的儲罐進(jìn)行升壓作業(yè)，也可以通過加氣站內(nèi)部配備的卸車增壓汽化器對槽車的儲罐進(jìn)行升壓作業(yè)，由此而在LNG儲罐與槽車之間產(chǎn)生一定的壓力差，這個壓力差正好可以把槽車中的LNG轉(zhuǎn)移至加氣站的儲罐內(nèi)。二是要開啟潛夜式低溫泵，加快對槽車內(nèi)的LNG的卸車速度。在LNG卸車結(jié)束時，還需要利用卸車臺氣相管對槽車中的氣相天然氣進(jìn)行回收，也就是BOG回收。在整個LNG卸車工藝當(dāng)中，對BOG氣體的及時排放是非常關(guān)鍵的一步。只有及時對BOG氣體進(jìn)行排放，才能有效防止受儲罐壓力增速提高而導(dǎo)致的LNG卸車速度緩慢問題發(fā)生。雖然儲罐的自動減壓閥可以排放氣體，但是該減壓閥是為了排放自然蒸汽而配備的。減壓閥的口徑不大，蒸汽過減壓閥的流量很小，卸車過程中，排放氣體的數(shù)量很大，單純依靠減壓閥不能滿足其要求。在卸LNG過程中把它打開，LNG卸車結(jié)束后，再把它關(guān)閉。

1.1.2 調(diào)壓流程

調(diào)壓的主要原理是通過增壓設(shè)備對儲罐內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓操作。汽車車載氣瓶中的LNG是飽和液體，加氣站在給汽車加氣之前，必須通過增壓裝置給儲罐中的LNG進(jìn)行增加和升溫，使其變成LNG飽和液體。只有儲罐中的LNG變成了飽和液體，才能給汽車加氣。因此，調(diào)壓流程是加氣站給汽車加氣的必要環(huán)節(jié)。對儲罐內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓一般來說有三種方式：第一，通過儲罐自帶的增壓設(shè)備進(jìn)行增壓操作；第二，通過對儲罐壓力調(diào)節(jié)器和泵低速循環(huán)的聯(lián)合使用進(jìn)行增壓操作。第三，通過低溫泵進(jìn)行增壓操作。

1.1.3 加氣流程

利用LNG泵把LNG儲罐中的飽和液體加壓后，通過加氣槍把儲罐中的LNG加到汽車的車載氣瓶中。在加氣過程中，加氣的壓力可以達(dá)到1.6MPa。加氣時，在通過液相軟管把儲氣罐中的LNG飽和液體加到汽車的加氣瓶中的同時，還要通過氣相軟管回收氣瓶中的BOG，只有這樣才能提升對汽車進(jìn)行加氣的速度，也才能確保加氣工程中的正常工作壓力。

1.1.4 卸壓流程

在LNG槽車卸車至加氣站儲罐、給汽車進(jìn)行加氣操作以及加氣站的日常運作中，隨著BOG的不斷產(chǎn)生，儲罐內(nèi)的壓力會逐步增大。為了確保儲罐安全，需要工作人員按時打開與之相關(guān)的閥門，放掉儲罐中的蒸汽，達(dá)到減壓的目的。就目前來說，主要的方式是直接放空。但是，這樣一來往往會產(chǎn)生兩個方面的負(fù)面后果：一是浪費資源；二是容易造成安全事故。

1.2 LNG加氣站的主要設(shè)備

LNG加氣站還配備相關(guān)的設(shè)備，這些設(shè)備包括LNG槽車、LNG儲罐、LNG低溫泵、調(diào)壓汽化器、LNG車載氣瓶等。目前，LNG槽車的單臺最大容積為51.55m3。設(shè)計的最大壓力是0.8MPa，運行壓力是0.3MPa。LNG儲罐包括內(nèi)殼和外殼，LNG儲罐內(nèi)殼材料是不銹鋼，外殼材料是碳鋼，采用的是正空粉末絕熱技術(shù)。LNG儲罐容積可達(dá)到200m3。但是大多數(shù)LNG儲罐的容積都在100m3以下。LNG低溫泵主要運用于各種LNG的儲存和轉(zhuǎn)運中。LNG低溫泵的輸送速度與壓力輸送方式相比具有較高的效率。當(dāng)下，我國加氣站普遍采用的調(diào)壓汽化器基本都是空溫式汽化器。在冬季，氣溫較低，空溫式汽化器提供的熱量不足，這是一個比較常見問題。解決這個問題的措施就是把一臺水浴式加熱器串聯(lián)上去。在國內(nèi)，LNG車載氣瓶一般來說可以分為三個規(guī)格，從大到小分別是510L、300L和45L。

2 LNG加氣站技術(shù)安全性分析

2.1 LNG的危險性

2.1.1 LNG的易燃易爆性

LNG具有易燃易爆的特點。LNG的主要成分是甲烷。LNG在空氣中的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到5%-15%時，一旦與明火接觸就會引發(fā)爆炸。LNG在-162℃的情況下，燃燒范圍一般在體積分?jǐn)?shù)的6%-13%之間，LNG的著火溫度是不斷變化的，變化的依據(jù)是組分的情況。純甲烷在正常大氣壓的條件下，著火溫度一般為650℃。需要注意的是，天然氣在燃燒的時候，速度是比較慢的。因此，在普通的室外環(huán)境中，LNG和蒸汽在燃燒的時候是不容易發(fā)生爆炸的。

2.1.2 LNG對人體的影響

作為液態(tài)深冷輕烴產(chǎn)品的LNG，就低溫介質(zhì)對人體的危害維度來說，它與液態(tài)氧、液態(tài)氮等對等對人體的危害基本是一樣的。首先，低溫凍傷。LNG飽和液體的溫度是-162℃，一旦與人體皮膚接觸，就會發(fā)生嚴(yán)重的低溫灼傷事故，導(dǎo)致皮膚組織受損。其次，引發(fā)窒息。天然氣的體積分?jǐn)?shù)大于40%時，人體大量吸入后，就會引發(fā)窒息事故。如果吸入的LNG蒸汽，也會發(fā)生嚴(yán)重的后果。雖然LNG蒸汽沒有毒，但是人體吸入的是純LNG蒸汽，就會很快失去知覺，并在幾分鐘內(nèi)死亡。空氣中的氧含量逐步減少，很難為人所察覺。當(dāng)被發(fā)現(xiàn)時，往往為時已晚。一般來說，天然氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大于52.4%時，工作人員就應(yīng)該迅速離開，不然就會造成安全事故。

2.2 LNG加氣站的安全評價方法及指標(biāo)體系概述

從上世紀(jì)八十年代起，安全評價相繼在石油、冶金、機(jī)械、化工、航空等行業(yè)興起和運用。目前，我國石化企業(yè)最常用的安全評價方法包括預(yù)先危險性分析法、安全檢查表法、故障類型及影響分析法、安全事故樹分析法、模糊綜合評價法、蒙德法（MOND）、道（DOW）化學(xué)爆炸指數(shù)法等。二是建立和完善安全評價指標(biāo)體系。LNG加氣站安全評價指標(biāo)體系可以從設(shè)備因素、環(huán)境因素、人因素三個方面進(jìn)行設(shè)計。從設(shè)備方面來說，可以設(shè)計調(diào)量計量系統(tǒng)安全性、售氣系統(tǒng)安全性、LNG泵系統(tǒng)安全性、儲罐系統(tǒng)安全性、控制系統(tǒng)安全性、調(diào)壓系統(tǒng)安全性、管線安全性等指標(biāo)。從環(huán)境方面來說，可以設(shè)計站內(nèi)因素、站外因素指標(biāo)。從人因素來說，可以設(shè)計人員因素、安全管理指標(biāo)。每個指標(biāo)又可以細(xì)化為若干具體指標(biāo)。如安全管理指標(biāo)就可以再細(xì)化為設(shè)備管理、消防管理、定期檢查情況、應(yīng)急處理預(yù)案、安全規(guī)章制度等具體指標(biāo)。

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