小型LNG點(diǎn)供氣化站設(shè)備安全管理

山東華源萊動內(nèi)燃機(jī)有限公司

王智杰 于曉東 孫澤華 高仁斗

為控制大氣污染物的排放和霧霾天氣，對中小型燃煤工業(yè)鍋爐的淘汰工作提到了重要議事日程，燃?xì)夤I(yè)鍋爐和液化天燃?xì)獾膽?yīng)用越來越廣泛，企業(yè)自用小型LNG氣化站不斷增加，必須加強(qiáng)其設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行安全管理，杜絕LNG氣化站事故的發(fā)生。

■LNG與氣化站設(shè)備設(shè)施安全特性

LNG氣化站安裝的工藝設(shè)備裝置主要有LNG儲罐、BOG儲罐、LNG汽化器、增壓器、計量與加臭裝置、閥門與管材管件等。

1、LNG主要成分為甲烷，是易燃、無色、無味、無毒、無腐蝕性氣體，常壓儲存溫度為-162℃，液態(tài)相對密度為0.43-0.48，燃燒體積比為6-13%，爆炸極限為5-15%，氣液體積比625：1。

2、LNG氣化站工藝特點(diǎn)為“低溫儲存、常溫使用”。儲罐設(shè)計溫度達(dá)-196℃，而出站天然氣溫度要求不低于環(huán)境溫度10℃，并達(dá)到5℃以上。低溫儲罐絕熱性能、設(shè)備設(shè)施的保冷縮性能符合LNG工藝要求。

■LNG氣化站主要設(shè)備安全維護(hù)

1、LNG卸車系統(tǒng)設(shè)備

卸車系統(tǒng)主要設(shè)備是卸車增壓器。將槽罐車壓力增至 0.6-0.75Mpa，用調(diào)整LNG儲罐進(jìn)液方式、進(jìn)液速度等方法控制儲罐壓力，使槽罐車與LNG儲罐之間形成的壓差保持在0.2Mpa左右，利用此壓差將槽罐車中的LNG卸入氣化站儲罐內(nèi)。卸車結(jié)束時，通過卸車臺氣相管道回收槽罐車中的氣相天然氣。

卸車裝置

LNG槽罐車進(jìn)站、預(yù)冷和卸液過程中，站區(qū)設(shè)置警示牌、操作人員佩戴防凍護(hù)品，隨時監(jiān)控壓力、液位等參數(shù)，卸液完畢，排放密閉管段內(nèi)殘留液體，松卸液相、氣相、增壓法蘭盤螺栓等。遇有高強(qiáng)閃電、雷雨天氣及其他意外情況時應(yīng)停止卸液作業(yè)。

2、儲存及增壓系統(tǒng)設(shè)備

存儲系統(tǒng)包含儲罐組和儲罐增壓器。儲罐組由1臺或多臺最高運(yùn)行壓力為0.8Mpa的儲罐組成。儲罐增壓器的作用是維持LNG儲罐內(nèi)壓力在正常的工作范圍。企業(yè)自用LNG儲罐通常采用容積50-100M3的臥式雙層低溫金屬單罐，LNG低溫儲罐由碳鋼外罐、不銹鋼內(nèi)罐和工藝管道組成，儲罐絕熱性能為日靜態(tài)蒸發(fā)率體積分?jǐn)?shù)≤0.3%。

儲罐氣化設(shè)備

LNG儲罐的內(nèi)罐有上部氣相管、進(jìn)液管、取壓管、溢流管，下部進(jìn)液管、出液管和儲罐液體壓力管，還設(shè)有工藝人孔。日常每班對LNG儲罐區(qū)設(shè)備和工藝管線等進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理并做好記錄。如儲罐外側(cè)是否冒汗，安全閥是否頻繁打開，保冷層、閥門和接頭是否良好，各連接部位是否密封、無異常結(jié)霜和泄漏等；運(yùn)行過程中應(yīng)采取防翻滾措施，每年對儲罐蒸發(fā)率檢測1次，每2年對真空度檢測1次。

3、氣化系統(tǒng)設(shè)備

氣化系統(tǒng)設(shè)備主要有空溫汽化器和水浴復(fù)熱器組成。儲罐內(nèi)的LNG是以常壓深冷-162℃狀態(tài)儲存?？諟貧饣鲗⑸罾涞腖NG液體與環(huán)境空氣進(jìn)行換熱，氣化成常溫而不消耗電能。當(dāng)氣溫過低時，開啟水浴復(fù)熱器進(jìn)行能量補(bǔ)充。氣化器的氣化能力按高峰小時用氣量的1.3-1.5倍確定，一般2-4臺為一組，相互切換使用。出口LNG溫度低于5℃時，低溫報警并切換到水浴式加熱器。

氣化器常見故障為外觀結(jié)霜不均勻、焊口開裂，匯流管裂紋等。運(yùn)行過程中如發(fā)現(xiàn)設(shè)備過渡結(jié)冰和周邊環(huán)境溫度下降等情況，應(yīng)嘗試減少液體的輸入量、增加氣化器的數(shù)量，用熱水或者其他手段給氣化器化霜，切換使用備用氣化器等。每班檢查空溫式氣化器結(jié)霜情況、水浴式氣化器水量、水溫和翅片等。定期清潔、置換除霜，保證氣化器換熱能力。

4、BOG系統(tǒng)設(shè)備

LNG儲罐的日蒸發(fā)率約為0.25%，這部分氣化氣體如不及時排出，會使儲罐內(nèi)氣相空間壓力升高，為保證儲罐安全，需通過降壓調(diào)節(jié)閥壓力自動排出罐頂?shù)臍怏w（BOG），這部分BOG氣體通過緩沖罐回收、加熱器加熱，經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓至管網(wǎng)工作壓力后進(jìn)入供氣管道。

5、調(diào)壓、計量與加臭設(shè)備

根據(jù)LNG站的規(guī)模選擇調(diào)壓裝置。通常設(shè)置2路調(diào)壓裝置，調(diào)壓器選用帶指揮器、超壓切斷的自力式調(diào)壓器。調(diào)壓系統(tǒng)的作用是將空溫氣化器出口的常溫氣體降壓輸出,出口壓力根據(jù)用氣設(shè)備使用壓力調(diào)整。計量采用渦輪流量計或超聲波流量計。加臭劑采用四氫噻吩，以隔膜式計量泵為動力，根據(jù)流量信號將加臭劑注入燃?xì)夤艿乐?，在燃?xì)庑孤r人可嗅到臭味。

調(diào)壓器

6、燃?xì)庾詣有箟悍派⒀b置

由于LNG儲罐外殼、管道表面的吸熱以及加氣作業(yè)，使得儲罐內(nèi)LNG溫度逐漸升高并不斷蒸發(fā)為氣體(BOG)，儲罐壓力也隨之升高。當(dāng)儲罐壓力大于設(shè)定值時，儲罐氣相管線上的減壓調(diào)節(jié)閥會自動開啟，排放罐內(nèi)的BOG氣體調(diào)節(jié)罐內(nèi)壓力。當(dāng)儲罐壓力繼續(xù)升高至安全閥設(shè)定壓力時，則安全閥將開啟泄壓。為防止安全閥放空的低溫氣態(tài)天然氣向下積聚形成爆炸性混合物，對安全閥、儲罐自升壓排放的天然氣集中收集。設(shè)置安裝了1臺空溫式安全放散氣體加熱器，放散氣體先通過加熱器加熱，使其密度小于空氣，然后再引入高空放散。對于不設(shè)加熱裝置的LNG氣化站，為防止安全閥起跳后放出的低溫LNG氣液混合物冷灼傷操作人員，應(yīng)將單個安全閥放散管和儲罐放散管接入集中放散總管，經(jīng)過阻火器、放散塔放散。

7、站控及儀表風(fēng)裝置

站控系統(tǒng)由溫度變送器、壓力變送器、液位計、電磁閥、氣動閥、PLC自控系統(tǒng)、工控機(jī)等設(shè)備組成?？蓪?、各控制點(diǎn)、及氣化站出口的溫度、壓力等監(jiān)控和管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集安全狀態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)泄漏等隱患時報警并關(guān)閉緊急切斷閥,實現(xiàn)聲光報警并緊急切斷保障安全。

控制點(diǎn)設(shè)置、緊急切斷系統(tǒng)及安全附件應(yīng)符合要求，儀表風(fēng)系統(tǒng)具有備份的緊急切斷閥門氣源，選擇安裝了一用一備兩個氮?dú)鈿馄?。運(yùn)行中各系統(tǒng)組成嚴(yán)密的安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生故障時，安全裝置做出相應(yīng)保護(hù)動作，使LNG供氣站安全運(yùn)行。

8、閥門、管件裝置

閥門、管件系統(tǒng)是控制、運(yùn)行、緊急切斷、保障安全的重要部件。工藝系統(tǒng)閥門應(yīng)滿足輸送LNG壓力和流量要求，具備耐-196℃的低溫性能。介質(zhì)溫度≤-20℃的管道采用奧氏體不銹鋼無縫鋼管、無縫沖壓管件等；工藝管道安裝除必要的法蘭連接外，均采用焊接；低溫管道需冷收縮補(bǔ)償時，宜采用自然補(bǔ)償裝置，減少固定支架。

9、低溫泵與過濾器

低溫泵體和電機(jī)完全浸沒在LNG低溫介質(zhì)中，應(yīng)按規(guī)范設(shè)置溫度、壓力檢測和聯(lián)鎖裝置，不應(yīng)頻繁快速啟動低溫泵。在運(yùn)行過程中，儲罐最低液位和LNG泵進(jìn)口管道最低液位應(yīng)保持合理高度。低溫泵不應(yīng)有異常噪音，密封性應(yīng)每兩周檢查1次；一般每4000小時進(jìn)行定期維修檢查。

過濾器是過濾出站天然氣中的顆粒雜質(zhì)及水。濾芯、濾網(wǎng)為可更換的不銹鋼材質(zhì)；過濾器配備壓差計，指示過濾器進(jìn)出口燃?xì)獾膲毫Σ?，它表示濾芯的堵塞程度，過濾器濾芯精度一般選用50μm，集水腔容積大于12%。過濾器應(yīng)定期排水、檢查壓差計讀數(shù)和過濾器本體、焊縫、接頭處有無泄露、裂紋、變形等，若有泄露應(yīng)及時處理或更換。

10、消防安保裝置

消防安保系統(tǒng)安裝實施了防泄露圍堰、滅火器材、消防給水、安全警示標(biāo)識、可燃?xì)怏w報警器、報警救援聯(lián)絡(luò)電話等應(yīng)急救援設(shè)施。消防設(shè)施的配備和布置符合相關(guān)規(guī)定，滅火器材每半月檢查1次，每年由專業(yè)單位檢測維修1次。儲罐噴淋系統(tǒng)，消防給水泵每周檢試1次。卸液區(qū)、儲罐區(qū)、氣化區(qū)等部位設(shè)置安全警示標(biāo)識、可燃?xì)怏w泄露報警器、緊急切斷連鎖閥門等，每周按動報警器檢試驗一次。

11、電氣安全管理

企業(yè)自用小型LNG氣化站內(nèi)不宜設(shè)置變配電室，低壓供電線路由企業(yè)變配電室引入氣化站站區(qū)。電氣設(shè)備運(yùn)行管理應(yīng)符合火災(zāi)爆炸危險場所要求，防雷、防靜電設(shè)施應(yīng)定期檢查、維護(hù)保養(yǎng)和管理，接地裝置的連接線、跨接線、接地裝置電阻每年至少在雷雨季節(jié)前檢測1次并做好記錄。

12、檢維修和施工作業(yè)

氣化站長為現(xiàn)場檢查維修施工監(jiān)督責(zé)任人，LNG工藝管線及設(shè)備應(yīng)按規(guī)程檢查維護(hù)，有權(quán)拒絕未經(jīng)培訓(xùn)或考核不合格人員進(jìn)站作業(yè)，有權(quán)制止違章施工。現(xiàn)場作業(yè)前應(yīng)組織好作業(yè)內(nèi)容和現(xiàn)場危害識別及風(fēng)險評價，制訂落實安全防范措施。LNG儲罐檢修由專業(yè)公司進(jìn)行，當(dāng)罐體外容器如有大面積結(jié)霜或日蒸發(fā)率異常增大時，應(yīng)及時進(jìn)行檢查或修理。管線及設(shè)備檢修前后應(yīng)采用惰性氣體進(jìn)行置換。LNG泄漏時應(yīng)按應(yīng)急程序處理。

安全監(jiān)控系統(tǒng)

LNG氣化站的儲罐周圍嚴(yán)禁擅自明火作業(yè)、禁止打手機(jī)；嚴(yán)謹(jǐn)非操作人員操作，操作時必須使用防爆工具，必須配備低溫防護(hù)用品，嚴(yán)防低溫傷人；嚴(yán)謹(jǐn)踩踏、敲擊低溫管道及汽化器；雷雨時禁止卸車和人工放散作業(yè)；禁止猛力開關(guān)閥門，閥門全開后回旋半周；嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

■結(jié)束語

LNG氣化站應(yīng)建立設(shè)備操作規(guī)程、巡回檢查和點(diǎn)檢制度、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度等，嚴(yán)格按照液化天然氣有關(guān)法規(guī)選用、管理和維護(hù)，才能安全可靠運(yùn)行，有效防止事故的發(fā)生。