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LNG气化站的   设计

发布时间:2017-10-15

LNG气化站的   设计
  一、我国LNG气化站的发展现状
  随着经济的增长和能源需求量的不断扩大,液化   气因其具有运输、用途广、供气设施造价低、快、方便灵活等特点,给世界LNG工业的发展提供了良好的基础。我国目前发展LNG项目,建设LNG气化站,弥补管输   气的不足已成为目前城市行业较为关注的焦点。
  二、LNG气化站的   设计
  1、LNG的危险性
  1)爆炸的危险性:不同时刻进入同一设备的LNG,由于成分和密度差异引起分层,导致LNG突然大量蒸发,压力骤升。若压力超过设备的   承压能力,会造成设备损坏和介质泄露,甚至爆炸。
  2)火灾的危险性:   气和空气的混合能形成爆炸性混合气体,爆炸下限(体积分如为3.6%~6.5%爆炸上限(体积分如为13.0%~17.0%。如果存在火源,易着火燃烧,甚至爆炸。
  3)低温的危险性:LNG储存和操作都在低温下进行,一旦发生泄露,会使相关设备脆性断裂和遇冷收缩,从而破坏设备,引发事故,并对人体造成严重损害。
  4)对人体的危害性:虽然LNG毒性较小,但其中含有体积分数82%~的甲烷,泄露后会造成窒息等人身伤亡事故。
  可见,LNG气化站的   至关重要。在设计过程中,   确定与LNG装置有关的危险性,根据相关的标准和运行管理经验,对气化站的   设计考虑,使整个系统达到较高的   水平。
  2、设计标准
  设计时可参考的标准主要有   的NF-PA59A《液化   气(CLNG)生产、储存和装卸标准》,NFPA57((LNG汽车燃料系统》等;国内标准有:GB50028-2006《城镇燃气设计规范》;GB50183-2004《石油   气工程设计规范》;GB50016-2006《建筑设计规范》等。
  3、总平面布置
  LNG气化站总平面布置设计要合理地确定站内各作业区和设备的位置,以气化站有一个   的环境。站址选择一方面要从城市的总体规划和合理布局出发,另一方面也应从有利生产、方便运输、保护环境着眼。
  1)站址应选在城镇和居民区的全年   小风向的上风侧。
  2)考虑气化站的供电、供水和电话通信网络等各种条件,站址选在城市边缘为宜。
  3)站址至少要有一条全天候的汽车公路。
  4)气化站应避开油库、桥梁、铁路枢纽站、飞机场等重要战略目标。
  5)站址不应受洪水和山洪的淹灌和冲刷,站址标高应高出历年   高洪水位0.5m以上。
  6)应考虑站址的地址条件,避免在滑坡、溶洞、塌方、断层、淤泥等不良地质条件的地区,站址的土壤耐压力一般不低于0.15MPa。
  4、围堰区
  液化   气储罐周围   设置围堰区,以储罐发生的事故对周围设施造成的危害降低到   小程度。围堰区是指用压实土、混凝土、金属等低温材料在LNG储罐周围建造的堤防、护墙或排液系统所围成的区域。其作用是当LNG泄露或溢出时,将可燃液体限制在围堰区内,防止进一步扩散;当发生火灾时,阻止火焰向四周蔓延。
  5、LNG储罐
  LNG储罐按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属一预应力混凝土储罐3类,地上LNG储罐又分为金属子母罐和金属单罐2种。LNG气化站采用何种储罐,主要决定于其储存量。储存量为1200m³~5000m³时可采用金属子母储罐带压储存和常压罐储存。储存量为1200m³以下的城市LNG气化站,基本采用金属单罐带压储存。
  1)LNG储罐的   措施
  ①为储罐及其连接部件在LNG及其冷蒸汽温度下能正常工作,储罐材料   满足低温性能要求。暴露的储罐隔热层应、阻燃、阻蒸汽、,且在消的冲击力作用下不会移动。储罐内外筒之间填充的不可燃隔热材料不仅要适应LNG及冷蒸汽的性质,而且当外筒遇火灾事故时,能内筒材料的导热性能稳定。
  ②合理设计、配置阀门等附件,主要包括:储罐进液系统设顶部、底部两个进液阀。当充注液体与储罐中原有液体物理性质有差异时,通过不同部位的进液,减少混合液体分层的可能性,减少事故发生率。
  设置足够数量的   阀,   阀与罐体之间设手动截止阀,储罐工作压力在允许范围内。内筒设   放空阀,连通火炬。外筒泄压装置将放空气体引至放空火炬。
  每个储罐的液相管上设2个紧急切断阀,发生意外事故时切断储罐与外界的连通,防止罐内LNG泄露。
  每个储罐设2套相互独立的液位测量装置。
  在储罐真空夹层套层设压力仪表,测量压力是否在合理的范围内。
  多台储罐之间隔离阀的操作水平净距至少为0.9m。
  储罐投入运行时,设温度检测仪,用来监测温度或作为检查和校正液位计的工具。
  ③储罐应当设置一个高液位报警器,使操作人员有足够的时间停止进料。储罐应设置高液位进料切断装置,它应与全部的控制计量仪表分开设置。
  ④为了避免罐内形成空气与   气的混合气体导致事故,储罐   充注LNG之前,或停止使用内部检修后,需要用惰性气体将罐内的空气或   气置换出来,进行惰化处理。
  ⑤根据地质、气象等资料,份子发生地震、风灾、雪灾等自然灾害的可能性及其特征,考虑储罐的和抵御风雪荷载的能力。
  2)LNG漩涡现象的预防
  漩涡现象,也称翻滚,通常出现在多组分的液化   气中,是由于向已装有LNG的低温储罐中充注新的LNG,或由于LNG中的氮优先蒸发而使储罐内的液体发生分层而引起。防止发生涡旋现象的方法有:①将不同产地、不同气源的LNG分开储存,可避免因密度差而引起分层。②根据需储存的LNG与储罐内原有LNG的密度差异,选择正确的充注方式。③使用混合喷嘴和多孔管向储罐中充注LNG。④检测LNG的蒸发速度,LNG分层会LNG的蒸发速度,使出现涡旋前的蒸发速度比通常情况下的蒸发速度低。
  3)储罐静态蒸发率
  储罐静态蒸发率能较为直观地反映储罐在使用时的绝热性能,其定义为低温绝热压力容器在装有大于容积的1/2的低温液体时,静止达到热平衡后,24h内自然蒸发损失的低温液体质量和容器容积下低温液体质量的比值。
     现行标准中没有给出LNG储罐蒸发率的上限标准,设计时可以参考液氮的标准。
  6、气化器
     标准NFPA59A将气化器分为加热气化器、环境气化器和工艺气化器3类。气化器   设计主要有以下2方面内容:
  1)   间距
  ①除非导热介质不可燃,否则气化器及其主热源与其他任何火源之间的水平净距至少为15m,整体加热气化器到围墙的水平净距至少为30m。
  ②气化器到LNG、可燃制冷剂或可燃气体储罐的水平净距至少为15m,到控制大楼、办公室、车间等有人的重要建筑物的水平净距至少为15m。
  ③控制大楼、办公室、商店、居民楼等建筑物,布置多个气化器时,各气化器之间的水平净距至少为1.5m。
  2)合理设置阀门等附件,主要包括:
  ①每台气化器都应设置、出口切断阀和   阀。
  ②为防止泄露的LNG进入备用气化器,可安装两个阀门,并采用   措施排空积存在两个阀门之间的LNG或蒸发气体。
  ③在与气化器的水平净距为15m的LNG管路上安装切断阀,该阀门可由现场操作或远程控制,且有   保护措施预防阀门因温度过低而失效。
  ④在液体管路上设自动控制切断阀,该阀门到气化器的水平净距至少为3m,且在液体流量过大、设备周围温度异常、气化器出口处温度过低时能自动关闭。
  ⑤加热气化器应配备切断电源的装置,可由现场操作或远程控制。
  ⑥设置自动装置,防止LNG或其蒸汽在异常温度下进入输配系统。这些装置应与仅用于紧急情况的管路阀门配合使用。
  ⑦设置温度检测仪,测量LNG、蒸发气体和加热介质的温度。
  7、LNG输送管道
  在进行LNG管道设计中,不仅要考虑低温液体的隔热要求,还应特别注意因低温引起的热应力、防止水蒸气渗漏、避免出现冷凝和结冰、管道泄露的探测方法以及等问题。LNG管道和其他低温液体输送管道一样,管道的热补偿是一个需要细心考虑的重要问题。
  8、气化站的消防
  消防系统的   设计原则是:尽量切断气源,控制泄露;对储罐及临近储罐的设备进行冷却保护,避免设备超压造成   大的灾害;将泄露的LNG引至   地带气化,避免燃烧扩大。根据以上原则,消防系统   设计主要包括分布控制系统、紧急关闭系统、火灾和泄漏探测报警系统、消系统、干粉泡沫灭火系统和其他一些   措施。
  LNG设施在已   、环保地运行了30a,但是,设计出既   又经济的LNG气化站仍是一项挑战。国内尚未颁布关于LNG气化站设计和施工规范,在工程设计中普遍以   、欧洲   、日本的标准作为参考,因此本着   的原则,制定和颁布、可行、可依的LNG规范是当务之急。