小型LNG點供氣化站設備安全管理

山東華源萊動內燃機有限公司

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，對中小型燃煤工業鍋爐的淘汰工作提到了重要議事日程，燃氣工業鍋爐和液化天燃氣的應用越來越廣泛，企業自用小型LNG氣化站不斷增加，必須加強其設備設施的運行安全管理，杜絕LNG氣化站事故的發生。

■LNG與氣化站設備設施安全特性

LNG氣化站安裝的工藝設備裝置主要有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氣化站工藝特點為“低溫儲存、常溫使用”。儲罐設計溫度達-196℃，而出站天然氣溫度要求不低于環境溫度10℃，并達到5℃以上。低溫儲罐絕熱性能、設備設施的保冷縮性能符合LNG工藝要求。

■LNG氣化站主要設備安全維護

1、LNG卸車系統設備

卸車系統主要設備是卸車增壓器。將槽罐車壓力增至 0.6-0.75Mpa，用調整LNG儲罐進液方式、進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。卸車結束時，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槽罐車進站、預冷和卸液過程中，站區設置警示牌、操作人員佩戴防凍護品，隨時監控壓力、液位等參數，卸液完畢，排放密閉管段內殘留液體，松卸液相、氣相、增壓法蘭盤螺栓等。遇有高強閃電、雷雨天氣及其他意外情況時應停止卸液作業。

2、儲存及增壓系統設備

存儲系統包含儲罐組和儲罐增壓器。儲罐組由1臺或多臺最高運行壓力為0.8Mpa的儲罐組成。儲罐增壓器的作用是維持LNG儲罐內壓力在正常的工作范圍。企業自用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、不銹鋼內罐和工藝管道組成，儲罐絕熱性能為日靜態蒸發率體積分數≤0.3%。

儲罐氣化設備

LNG儲罐的內罐有上部氣相管、進液管、取壓管、溢流管，下部進液管、出液管和儲罐液體壓力管，還設有工藝人孔。日常每班對LNG儲罐區設備和工藝管線等進行巡檢，發現問題及時處理并做好記錄。如儲罐外側是否冒汗，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、無異常結霜和泄漏等；運行過程中應采取防翻滾措施，每年對儲罐蒸發率檢測1次，每2年對真空度檢測1次。

3、氣化系統設備

氣化系統設備主要有空溫汽化器和水浴復熱器組成。儲罐內的LNG是以常壓深冷-162℃狀態儲存。空溫氣化器將深冷的LNG液體與環境空氣進行換熱，氣化成常溫而不消耗電能。當氣溫過低時，開啟水浴復熱器進行能量補充。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霜不均勻、焊口開裂，匯流管裂紋等。運行過程中如發現設備過渡結冰和周邊環境溫度下降等情況，應嘗試減少液體的輸入量、增加氣化器的數量，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系統設備

LNG儲罐的日蒸發率約為0.25%，這部分氣化氣體如不及時排出，會使儲罐內氣相空間壓力升高，為保證儲罐安全，需通過降壓調節閥壓力自動排出罐頂的氣體（BOG），這部分BOG氣體通過緩沖罐回收、加熱器加熱，經調壓器調壓至管網工作壓力后進入供氣管道。

5、調壓、計量與加臭設備

根據LNG站的規模選擇調壓裝置。通常設置2路調壓裝置，調壓器選用帶指揮器、超壓切斷的自力式調壓器。調壓系統的作用是將空溫氣化器出口的常溫氣體降壓輸出,出口壓力根據用氣設備使用壓力調整。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，根據流量信號將加臭劑注入燃氣管道中，在燃氣泄漏時人可嗅到臭味。

調壓器

6、燃氣自動泄壓放散裝置

由于LNG儲罐外殼、管道表面的吸熱以及加氣作業，使得儲罐內LNG溫度逐漸升高并不斷蒸發為氣體(BOG)，儲罐壓力也隨之升高。當儲罐壓力大于設定值時，儲罐氣相管線上的減壓調節閥會自動開啟，排放罐內的BOG氣體調節罐內壓力。當儲罐壓力繼續升高至安全閥設定壓力時，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，應將單個安全閥放散管和儲罐放散管接入集中放散總管，經過阻火器、放散塔放散。

7、站控及儀表風裝置

站控系統由溫度變送器、壓力變送器、液位計、電磁閥、氣動閥、PLC自控系統、工控機等設備組成。可對儲罐、各控制點、及氣化站出口的溫度、壓力等監控和管理，實現數據遠程采集安全狀態監測，發現泄漏等隱患時報警并關閉緊急切斷閥,實現聲光報警并緊急切斷保障安全。

控制點設置、緊急切斷系統及安全附件應符合要求，儀表風系統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氣氣瓶。運行中各系統組成嚴密的安全運行監控系統，當發生故障時，安全裝置做出相應保護動作，使LNG供氣站安全運行。

8、閥門、管件裝置

閥門、管件系統是控制、運行、緊急切斷、保障安全的重要部件。工藝系統閥門應滿足輸送LNG壓力和流量要求，具備耐-196℃的低溫性能。介質溫度≤-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償時，宜采用自然補償裝置，減少固定支架。

9、低溫泵與過濾器

低溫泵體和電機完全浸沒在LNG低溫介質中，應按規范設置溫度、壓力檢測和聯鎖裝置，不應頻繁快速啟動低溫泵。在運行過程中，儲罐最低液位和LNG泵進口管道最低液位應保持合理高度。低溫泵不應有異常噪音，密封性應每兩周檢查1次；一般每4000小時進行定期維修檢查。

過濾器是過濾出站天然氣中的顆粒雜質及水。濾芯、濾網為可更換的不銹鋼材質；過濾器配備壓差計，指示過濾器進出口燃氣的壓力差，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%。過濾器應定期排水、檢查壓差計讀數和過濾器本體、焊縫、接頭處有無泄露、裂紋、變形等，若有泄露應及時處理或更換。

10、消防安保裝置

消防安保系統安裝實施了防泄露圍堰、滅火器材、消防給水、安全警示標識、可燃氣體報警器、報警救援聯絡電話等應急救援設施。消防設施的配備和布置符合相關規定，滅火器材每半月檢查1次，每年由專業單位檢測維修1次。儲罐噴淋系統，消防給水泵每周檢試1次。卸液區、儲罐區、氣化區等部位設置安全警示標識、可燃氣體泄露報警器、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

企業自用小型LNG氣化站內不宜設置變配電室，低壓供電線路由企業變配電室引入氣化站站區。電氣設備運行管理應符合火災爆炸危險場所要求，防雷、防靜電設施應定期檢查、維護保養和管理，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前檢測1次并做好記錄。

12、檢維修和施工作業

氣化站長為現場檢查維修施工監督責任人，LNG工藝管線及設備應按規程檢查維護，有權拒絕未經培訓或考核不合格人員進站作業，有權制止違章施工。現場作業前應組織好作業內容和現場危害識別及風險評價，制訂落實安全防范措施。LNG儲罐檢修由專業公司進行，當罐體外容器如有大面積結霜或日蒸發率異常增大時，應及時進行檢查或修理。管線及設備檢修前后應采用惰性氣體進行置換。LNG泄漏時應按應急程序處理。

安全監控系統

LNG氣化站的儲罐周圍嚴禁擅自明火作業、禁止打手機；嚴謹非操作人員操作，操作時必須使用防爆工具，必須配備低溫防護用品，嚴防低溫傷人；嚴謹踩踏、敲擊低溫管道及汽化器；雷雨時禁止卸車和人工放散作業；禁止猛力開關閥門，閥門全開后回旋半周；嚴格遵守操作規程。

■結束語

LNG氣化站應建立設備操作規程、巡回檢查和點檢制度、設備維護保養制度等，嚴格按照液化天然氣有關法規選用、管理和維護，才能安全可靠運行，有效防止事故的發生。