淺議LNG加氣站液體儲罐放散量的計(jì)算

岳云龍

摘 要：在運(yùn)行中由于各種原因使LNG持續(xù)汽化，故需通過計(jì)算低溫狀態(tài)下工作的LNG儲罐（-162℃）的放散量，并據(jù)此配置足夠規(guī)格的EAG汽化器使其能夠滿足LNG儲罐氣體的放散要求，避免因EAG汽化器規(guī)格不滿足使用而產(chǎn)生的安全事故；同時(shí)計(jì)算結(jié)果的值為正常工況下的放散數(shù)值，可以為生產(chǎn)經(jīng)營控制放散量提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：LNG加氣站；低溫儲罐；安全泄放量；運(yùn)營管理

中圖分類號： TE821 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-183-2

1 概述

EAG是LNG（液化天然氣）低溫系統(tǒng)安全閥放空的低溫氣體。在大約-107℃以下時(shí)，天然氣的重度大于常溫下的空氣，排放不易擴(kuò)散，會向下積聚。因此設(shè)置一臺空溫式放散氣體汽化器，放散氣體先通過該汽化器，經(jīng)過與空氣換熱后的天然氣比重會小于空氣，高點(diǎn)放散后將容易擴(kuò)散，從而不易形成爆炸性混合物。

LNG加氣站放散氣體的產(chǎn)生是多方面因素共同造成的，本文主要闡述LNG低溫液體儲罐正常運(yùn)營狀態(tài)所產(chǎn)生的放散量作為基礎(chǔ)參考運(yùn)營數(shù)據(jù)，其他方面造成的放散不在計(jì)算范圍內(nèi)。

為了得知某一固定容積LNG儲罐的EAG放散量，我們可以通過GB150附錄B.53盛裝液化氣體的容器安全泄放量的要求進(jìn)行計(jì)算：介質(zhì)為易燃液化氣體或位于有可能發(fā)生火災(zāi)的環(huán)境下工作的非易燃液化氣體有完善的絕熱保溫層時(shí)，安全泄放量按式1計(jì)算：

Ws=（1）

式中：

Ws——容器的安全泄放量，kg/h；

q ——在泄放壓力下，液體的汽化潛熱，kJ/kg；

T——泄放壓力下介質(zhì)的飽和溫度，℃；

Δ——容器保溫層厚度，m；

Λ——常溫下絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/m·h·℃；

Ar——容器受熱面積，m2；

橢圓形封頭的臥式容器，Ar=3.14Do（L+0.3Do）。

介質(zhì)為非易燃液化氣體的容器，置于無火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境下工作時(shí)，安全泄放量取不低于計(jì)算值的30%。

2 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算及查詢結(jié)果

本文以LNG加氣站1臺60m3立式LNG低溫儲罐（廣西廣匯橢圓形封頭的立式容器）為例，根據(jù)式（1）要求，需要得知在泄放壓力下，液體的汽化潛熱、泄放壓力下介質(zhì)的飽和溫度、容器保溫層厚度、常溫下絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)和容器受熱面積，介質(zhì)為LNG（液化天然氣）且低溫液體儲罐有完善的絕熱保溫層時(shí)，對安全泄放量進(jìn)行計(jì)算（LNG液體數(shù)值均為新疆廣匯生產(chǎn)的液化天然氣數(shù)值，若計(jì)算時(shí)液體為其他企業(yè)生產(chǎn)的液化天然氣需更換相關(guān)參數(shù)即可）：

LNG液體的汽化潛熱計(jì)算：

汽化潛熱值得計(jì)算和查詢方法有多種，但是大多數(shù)手冊內(nèi)查到的數(shù)值為常壓狀態(tài)下的汽化潛熱值，《汽化潛熱的估算》一文中為我們介紹了幾種汽化潛熱的計(jì)算方法，在根據(jù)《汽化潛熱的估算》內(nèi)“Chen方法”計(jì)算結(jié)果誤差最小，故采用“Chen方法”進(jìn)行計(jì)算其汽化潛熱：

q= （2）

式中：

Q——介質(zhì)的汽化潛熱，J/mol；

Tc——介質(zhì)的臨界溫度，K；

Tb——介質(zhì)的沸點(diǎn)溫度，K；

Tbr——Tb對與Tc對比值；

Pc——介質(zhì)的臨界壓力，Mpa。

從《實(shí)用熱物理性質(zhì)手冊》中可以查出：介質(zhì)的臨界溫度Tc=190.65K，介質(zhì)的沸點(diǎn)溫度Tb=111.66K，Tb對與Tc對比值Tbr=Tb/TC=0.586，介質(zhì)的臨界壓力Pc=4.47MPa。

q=

J/mol

q=8255.6J/mol

q=515.97kJ/kg

LNG液體的飽和溫度參照《液化天然氣技術(shù)手冊》我們可以得知其組分及飽和溫度：甲烷含量為85.26%；乙烷含量為13.7%；

丙烷含量為0.512%；異丁烷含量為0.017%；正丁烷含量為正丁烷0.007%；氮含量為0.058%；此組分下LNG液體的飽和溫度為-136.58℃。

依據(jù)廣西廣匯低溫設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)圖紙得知，該低溫儲罐保溫層厚度為：0.25m（其外徑為3.2m，內(nèi)徑為2.7m）；

在LNG儲罐內(nèi)外罐之間的夾層中填充膨脹珍珠巖然后將該夾層抽成高真空。常溫下絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)為：7.17×10-3kJ/m·h·℃（《實(shí)用熱物理性質(zhì)手冊》6-23膨脹珍珠巖導(dǎo)熱系數(shù)）。

廣西廣匯生產(chǎn)的60m3立式LNG低溫儲罐受熱面積：Ar=3.14Do（L+0.3Do）=96.2253m2；

其中L=10.54m，D0=2.7m（依據(jù)廠家提供設(shè)計(jì)圖紙）。

3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上文中依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和廠家提供資料，進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算和查詢，其結(jié)果按照《壓力容器》GB150-2011附錄B.53盛裝液化氣體的容器安全泄放量要求進(jìn)行計(jì)算。

介質(zhì)為易燃液化氣體或位于有可能發(fā)生火災(zāi)的環(huán)境下工作的非易燃液化氣體有完善的絕熱保溫層時(shí)，安全泄放量計(jì)算結(jié)果：

Ws=

Ws=

Ws=4.83kg/h

此計(jì)算結(jié)果為一臺60m3立式LNG正常生產(chǎn)運(yùn)營條件下的低溫儲罐（廣西廣匯橢圓形封頭的立式容器）的計(jì)算結(jié)果，如若采取其他廠家設(shè)備需按照廠家設(shè)備設(shè)計(jì)資料替換相關(guān)數(shù)值即可。

對于相同條件下正常運(yùn)行的LNG加氣站按照此EAG放散量進(jìn)行配置汽化器規(guī)格即能滿足使用需求；針對其他不同工況（無保溫層或保溫層破壞除外）及條件下也可以按照本文計(jì)算過程計(jì)算和查詢相關(guān)數(shù)值并進(jìn)行計(jì)算即可得出相關(guān)結(jié)果；相關(guān)結(jié)果不僅能在方案確定階段提供參考，也可以為項(xiàng)目建成后的運(yùn)營階段提供正常工況下的放散量管控提供依據(jù)。

LNG加氣站產(chǎn)生放散的原因很多，除本文所計(jì)算設(shè)備因素產(chǎn)生的必然放散量外，人為操作因素和工藝設(shè)計(jì)因素也是產(chǎn)生放散氣體的重要因素，但這兩方面因素均為可控因素。本文的計(jì)算結(jié)果是一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如何能夠使一個(gè)LNG加氣站的放散量努力向此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)靠攏是我們今后一段時(shí)間必須去思考和實(shí)踐的問題。

4 結(jié)束語

在掌握LNG低溫液體儲罐基本放散量的基礎(chǔ)上，優(yōu)化工藝、規(guī)范人為操作，在最大程度上減小放散量的發(fā)生，進(jìn)而為公司發(fā)展創(chuàng)造利潤是每一位LNG行業(yè)技術(shù)人員都必須鉆研的課題。望本文能為同行技術(shù)人員提供些許參考，共同為推進(jìn)液化天然氣行業(yè)的發(fā)展盡一點(diǎn)綿薄之力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉少平.汽化潛熱的估算[J].化工裝備技術(shù)，1999（6）.

[2] 馬慶芳.實(shí)用熱物理性質(zhì)手冊[M].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1986.

[3] 顧安忠.液化天然氣技術(shù)手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.