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摘要:液化天然气技术使得天然气以液态形式存在,从而极大方便了天然气的储存与运输,有力地推动了天然气应用的发展。因此LNG应用技术广泛应用于供气调峰、交通运输、冷能利用等天然气行业领域,本文主要介绍了关于LNG的储存特性和储存中遇到的问题,以及相应提出了解决方案。
关键词:液化天然气;储存;安全
随着我国经济的飞速发展,对清洁能源的需求日益提高,液化天然气在新形势下得到了很好的利用,LNG工业从起步到发展,各个环节都有显著进步。LNG的储存是产业链中至关重要的一环,对于储存方式多采用LNG储罐,它不仅仅是连接上游生产和下游用户的设备,而且对于液化工厂和接收站而言是一种投资。LNG储罐大型化的走势在天然气利用的增长和储罐建造技术的成熟前提下已然是势不可挡,与此同时也伴随着或多或少的问题出现,我们必须关注问题的来源,采取相应的措施,避免事故的发生以及带来的损失。
1 储罐安全问题
LNG的主要成分是甲烷,还有少量的乙烷、丙烷和氮气。其体积约为同质量气态天然气体积的1/600,在空气中的爆炸极限为5%~15%。
1.1安全间距
美国防火协会标准NFPA 59A《液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准》对LNG储罐之间、储罐至区域边界之间的安全距离做出了规定,安全距离应大于相邻储罐直径之和的1/4。以16×10㎡,LNG储罐为例,其安全距离应大于40m。
1.2 储罐的置换
LNG储罐在接收站试车或进行储罐大修之前,需要对储罐进行气体置换。置换方法是用情性气体(N?)将储罐中的空气或天然气置换出来,防止形成甲烷与氧气的混合气体,引起爆炸,该种处理也称“惰化”。置换要求分为4个区域,且每个区域的介质状态和相关参数都有所不同。内罐和拱顶、环隙空间、罐底的露点要求分别为-20℃、-10℃、0℃,各部分的氧含量要求不高于1%。
1.3压力控制
储罐压力过高或过低都有危害,罐内压力过高可能导致罐顶掀开,储罐形成负压会导致储罐抽瘪。因此,储罐压力必须控制在要求的范围之内。引起储罐压力变化的因素很多,如LNG槽车装车返回的大量温度较高的蒸发气,外部卸液期间卸料臂的遇冷或误操作,都可能引起罐内压力上升。此外,突然增加外输量或提高蒸发气压缩机负荷、全速卸料进入大量低温LNG,也可能使罐内形成负压。因此,在操作过程中应尽量避免较大的工艺工况改变。一旦出现超压或负压情况,储罐自身的一套保护系统会自动动作,对储罐进行保护。储罐还配备有先导式压力安全阀(PSV)和先导式真空安全阀(VSV)。PSV通过先导气确认储罐是否出现超压,当压力高于安全阀的设定值后安全阀会自动打开。VSV通过先导气确认罐内是否出现真空、产生负压,一旦产生负压并达到设定值,真空安全阀就会打开,吸入大量空气,罐压增加从而不会被抽瘪。
2 控制措施
2.1 LNG 泄漏事故的现场控制措施
LNG 泄漏后蒸发产生的天然气温度较低且易燃易爆。为了尽可能减小LNG 泄漏事故产生的不利影响,应采取以下主要措施:
(1)单容罐需要建立围堰,在储罐周围形成一個区域将其围绕起来。而全容罐则无需围堰,外罐就是最好的围堰。
(2)在易泄露的区域修建人工的排液通道,将阀门或法兰处泄漏的LNG引入附近的集液池中。
(3)堵漏维修人员应穿好防护服,戴好防护手套、眼镜等特殊装备以防冻伤,若蒸发气量较大,需要佩戴正压呼吸器。
此外,对于一些特殊位置,如罐顶或者一些钢架结构上方易泄露的高压阀门,其下方应设置耐低温集液板来防止泄露的LNG低温破坏钢架。将收集的LNG引入集液池内。
2.2集液池内 LNG 液面上方的蒸发气控制
泄漏的LNG 被收集到集液池内,LNG与集液池的表面直接接触,两者之间存在很大的温度差异,低温LNG吸收大量热量后会气化。
为防止LNG快速蒸发气导致局部空间形成爆炸条件,必须加强LNG气化速度的控制,同时采取办法使已经蒸发的气体迅速扩散,将浓度降低至爆炸范围以外。为降低LNG气化速度,可以选用泡沫玻璃砖、珍珠岩等保温效果较好的材料建造集液池。此外,可以通过集液池配套的高倍泡沫系统喷射高倍泡沫,覆盖在LNG的表面来加快LNG的扩散速度。
在液化天然气罐车运输时,其标准要求较为严格,在具体的运输过程中,必须严格按照罐车运输的具体技术要求进行运输,要注意对运输车和相关设备的有效选择,最好应用牵引车,也可以应用半挂车。通过应用这两种运输车,可以大大提升运输车的驱动运行效率和附着功能。在液化天然气罐车运输过程中,对于罐车来说,通常都要紧急切断阀门,并安装相关设备,这样在遇到紧急问题时,就可以及时关闭罐车阀门。在罐车运行过程中,要保证干粉灭火器充足、有效,并能及时扑灭可控的泄漏起火和牵引车着火引发的初期火灾。由于运动罐内物料会不断积累不平衡的电荷,如果不及时排除积累的静电,一旦发生泄漏,就会有被自身静电引燃的风险,所以罐体静电的消除也是比较重要的,罐车导电带可以消除大部分静电,从而降低静电存在的风险。
3 液化天然气地下储气库发展前景
天然气作为促进国民经济发展的重要能源,随着近年来LNG贸易的不断发展,液化天然气供求量日渐增多,据相关数据统计显示,截至2013年我国进口液化天然气数量占据全球的百分之三十二以上,已成为世界第三大天然气进口国。而随着我国“一带一路”战略的实施,我国天然气产业将进入又一高速发展时期。在此背景下,地下储气库的优化建设将成为液化天然气储存项目中不可或缺的存在。
首先,进一步加强地下储气库基础设施的建设与完善。在经济、科技以及文化全球化发展背景下,为进一步满足社会能源应用需求,保证调峰期供气工作的顺利进行,需进一步加强地下储气库基础设施的建设与完善,包括事故安全排放设施建设、消防系统建设、生产辅助设施建设(电源供应系统、氮气系统等)。
其次,科学设计地下储气库布局。在进行地下储气库建设过程中,在借鉴国际建设经验的基础上,应根据我国实际情况,从项目建设类型、项目建设主要作用、项目建设区域等几个方面进行综合分析,根据分析结果进行科学设计与合理规划。例如,就建设类型而言,为提升天然气储存安全性,利用低温铝材或其他耐低温材料进行建设,用以实现建设成本与储气安全的有效控制;就项目建设主要作用而言,可根据液化天然气需求量的多少,决定地下储气库规模的大小;就从项目建设区域而言,根据不同地区地质情况,应建设不同类型的地下储气库,例如,气藏储气库、盐穴储气库、含水层储气库等等,而我国江苏金坛地下储气库则为典型的盐穴储气库。
此外,推动地下储气库数字化、智能化发展。在建设与管理过程中应注重新技术、新材料以及新设备的有效应用,用以提升建设与管理质量,增强LNG储存安全性。例如,在建设过程中,借助先进技术进行项目地址探寻,保证建设科学性;在地下储气库管理过程中,利用先进技术,如传感技术、故障检测与报警技术、通信技术等实现远程控制。
结束语
综上述所,由于液化天然气存在一定的特殊性,其储存安全问题一直是液化天然气管理工作中关注的重点问题。地下储气库作为储存LNG的重要方式,加强地下储气库安全建设至关重要。对此,在未来发展中,应结合LNG储存要求,利用新技术、新材料、新设备进行不断强化,促进我国液化天然气项目的优化发展。
参考文献
[1] 刘航.液化天然气储藏运输标准安全技术分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(16):11-12.
关键词:液化天然气;储存;安全
随着我国经济的飞速发展,对清洁能源的需求日益提高,液化天然气在新形势下得到了很好的利用,LNG工业从起步到发展,各个环节都有显著进步。LNG的储存是产业链中至关重要的一环,对于储存方式多采用LNG储罐,它不仅仅是连接上游生产和下游用户的设备,而且对于液化工厂和接收站而言是一种投资。LNG储罐大型化的走势在天然气利用的增长和储罐建造技术的成熟前提下已然是势不可挡,与此同时也伴随着或多或少的问题出现,我们必须关注问题的来源,采取相应的措施,避免事故的发生以及带来的损失。
1 储罐安全问题
LNG的主要成分是甲烷,还有少量的乙烷、丙烷和氮气。其体积约为同质量气态天然气体积的1/600,在空气中的爆炸极限为5%~15%。
1.1安全间距
美国防火协会标准NFPA 59A《液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准》对LNG储罐之间、储罐至区域边界之间的安全距离做出了规定,安全距离应大于相邻储罐直径之和的1/4。以16×10㎡,LNG储罐为例,其安全距离应大于40m。
1.2 储罐的置换
LNG储罐在接收站试车或进行储罐大修之前,需要对储罐进行气体置换。置换方法是用情性气体(N?)将储罐中的空气或天然气置换出来,防止形成甲烷与氧气的混合气体,引起爆炸,该种处理也称“惰化”。置换要求分为4个区域,且每个区域的介质状态和相关参数都有所不同。内罐和拱顶、环隙空间、罐底的露点要求分别为-20℃、-10℃、0℃,各部分的氧含量要求不高于1%。
1.3压力控制
储罐压力过高或过低都有危害,罐内压力过高可能导致罐顶掀开,储罐形成负压会导致储罐抽瘪。因此,储罐压力必须控制在要求的范围之内。引起储罐压力变化的因素很多,如LNG槽车装车返回的大量温度较高的蒸发气,外部卸液期间卸料臂的遇冷或误操作,都可能引起罐内压力上升。此外,突然增加外输量或提高蒸发气压缩机负荷、全速卸料进入大量低温LNG,也可能使罐内形成负压。因此,在操作过程中应尽量避免较大的工艺工况改变。一旦出现超压或负压情况,储罐自身的一套保护系统会自动动作,对储罐进行保护。储罐还配备有先导式压力安全阀(PSV)和先导式真空安全阀(VSV)。PSV通过先导气确认储罐是否出现超压,当压力高于安全阀的设定值后安全阀会自动打开。VSV通过先导气确认罐内是否出现真空、产生负压,一旦产生负压并达到设定值,真空安全阀就会打开,吸入大量空气,罐压增加从而不会被抽瘪。
2 控制措施
2.1 LNG 泄漏事故的现场控制措施
LNG 泄漏后蒸发产生的天然气温度较低且易燃易爆。为了尽可能减小LNG 泄漏事故产生的不利影响,应采取以下主要措施:
(1)单容罐需要建立围堰,在储罐周围形成一個区域将其围绕起来。而全容罐则无需围堰,外罐就是最好的围堰。
(2)在易泄露的区域修建人工的排液通道,将阀门或法兰处泄漏的LNG引入附近的集液池中。
(3)堵漏维修人员应穿好防护服,戴好防护手套、眼镜等特殊装备以防冻伤,若蒸发气量较大,需要佩戴正压呼吸器。
此外,对于一些特殊位置,如罐顶或者一些钢架结构上方易泄露的高压阀门,其下方应设置耐低温集液板来防止泄露的LNG低温破坏钢架。将收集的LNG引入集液池内。
2.2集液池内 LNG 液面上方的蒸发气控制
泄漏的LNG 被收集到集液池内,LNG与集液池的表面直接接触,两者之间存在很大的温度差异,低温LNG吸收大量热量后会气化。
为防止LNG快速蒸发气导致局部空间形成爆炸条件,必须加强LNG气化速度的控制,同时采取办法使已经蒸发的气体迅速扩散,将浓度降低至爆炸范围以外。为降低LNG气化速度,可以选用泡沫玻璃砖、珍珠岩等保温效果较好的材料建造集液池。此外,可以通过集液池配套的高倍泡沫系统喷射高倍泡沫,覆盖在LNG的表面来加快LNG的扩散速度。
在液化天然气罐车运输时,其标准要求较为严格,在具体的运输过程中,必须严格按照罐车运输的具体技术要求进行运输,要注意对运输车和相关设备的有效选择,最好应用牵引车,也可以应用半挂车。通过应用这两种运输车,可以大大提升运输车的驱动运行效率和附着功能。在液化天然气罐车运输过程中,对于罐车来说,通常都要紧急切断阀门,并安装相关设备,这样在遇到紧急问题时,就可以及时关闭罐车阀门。在罐车运行过程中,要保证干粉灭火器充足、有效,并能及时扑灭可控的泄漏起火和牵引车着火引发的初期火灾。由于运动罐内物料会不断积累不平衡的电荷,如果不及时排除积累的静电,一旦发生泄漏,就会有被自身静电引燃的风险,所以罐体静电的消除也是比较重要的,罐车导电带可以消除大部分静电,从而降低静电存在的风险。
3 液化天然气地下储气库发展前景
天然气作为促进国民经济发展的重要能源,随着近年来LNG贸易的不断发展,液化天然气供求量日渐增多,据相关数据统计显示,截至2013年我国进口液化天然气数量占据全球的百分之三十二以上,已成为世界第三大天然气进口国。而随着我国“一带一路”战略的实施,我国天然气产业将进入又一高速发展时期。在此背景下,地下储气库的优化建设将成为液化天然气储存项目中不可或缺的存在。
首先,进一步加强地下储气库基础设施的建设与完善。在经济、科技以及文化全球化发展背景下,为进一步满足社会能源应用需求,保证调峰期供气工作的顺利进行,需进一步加强地下储气库基础设施的建设与完善,包括事故安全排放设施建设、消防系统建设、生产辅助设施建设(电源供应系统、氮气系统等)。
其次,科学设计地下储气库布局。在进行地下储气库建设过程中,在借鉴国际建设经验的基础上,应根据我国实际情况,从项目建设类型、项目建设主要作用、项目建设区域等几个方面进行综合分析,根据分析结果进行科学设计与合理规划。例如,就建设类型而言,为提升天然气储存安全性,利用低温铝材或其他耐低温材料进行建设,用以实现建设成本与储气安全的有效控制;就项目建设主要作用而言,可根据液化天然气需求量的多少,决定地下储气库规模的大小;就从项目建设区域而言,根据不同地区地质情况,应建设不同类型的地下储气库,例如,气藏储气库、盐穴储气库、含水层储气库等等,而我国江苏金坛地下储气库则为典型的盐穴储气库。
此外,推动地下储气库数字化、智能化发展。在建设与管理过程中应注重新技术、新材料以及新设备的有效应用,用以提升建设与管理质量,增强LNG储存安全性。例如,在建设过程中,借助先进技术进行项目地址探寻,保证建设科学性;在地下储气库管理过程中,利用先进技术,如传感技术、故障检测与报警技术、通信技术等实现远程控制。
结束语
综上述所,由于液化天然气存在一定的特殊性,其储存安全问题一直是液化天然气管理工作中关注的重点问题。地下储气库作为储存LNG的重要方式,加强地下储气库安全建设至关重要。对此,在未来发展中,应结合LNG储存要求,利用新技术、新材料、新设备进行不断强化,促进我国液化天然气项目的优化发展。
参考文献
[1] 刘航.液化天然气储藏运输标准安全技术分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(16):11-12.