LNG气化站安全保护系统

第29卷第3期煤气与热力Vol 29 No. 32009年3月Gas heatMar.2009液化天然气。gsg%gING气化站安全保护系统刘力宾(新奧集团廊坊设计院,河北廊坊065001)摘要:论述了ING气化站的工艺流程,LNG的危险性,以及紧急切断系统、低溫储罐液位控制系统、空温式气化器出口气体温度连锁系统、水浴式加热器后气体温度控制系统等安全保护系统的实现方法。关键词:LNG气化站;紧急切断;安全保护中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号:1000-4416(2009)03-0B13-04Safety Protection System for LNG Vaporizing StationLIU Li-binAbstract: The process flow of LNG vaporizing station, the risk of LNG and the realization methodsof safety protection systems are discussed. The safety protection systems include slam shut system, controlsystem for liquid level of low-temperature gasholder, linkage system for outlet gas temperature of air-heated vaporizer, gas temperature control system after water bath heater and so onKLNG vaporizing station; slam shut; safety protection随着人类环境保护意识的增强,对清洁能源的我国进入了ⅠNG气化站建设的髙峰期。ⅠNG气化需求也在不断增加。近年来,我国的能源市场出现行业是我国新兴的行业,LNG气化站设计、建设及了翻天覆地的变化,天然气的应用越来越广泛,在某运营中的安全问题需要我们探索和研究。些领域正逐步替代煤和液化石油气。我国的天然气1LNG气化站工艺流程2资源多分布在东北和西北地区,消费市场却集中在通过公路或铁路运输将LNG从生产厂或储存东南沿海和中南部大中城市等人口密集的地区,基地运送到LNG气化站,利用站内的卸车增压气化这种能源分布结构使得天然气的快速发展受到了限器将LNG槽车内的气相压力升高,将LNG通过管制。虽然我国近年建设了多项天然气管道输送工道卸至站内低温储罐。在LNG气化站向城市管网程,如全长4176km的西气东输工程、全长950km供气时,利用站内储罐配套的自增压气化器,将低温的涩宁兰输气管道工程等,这些管道工程将大大缓储罐压力升至LNG气化站工作压力,一般为0.6解东南沿海大中城市用气紧张的问题,但是建设长MPa,利用这个压力将LNG送入空温式气化器,通输管道造价巨大,投人运营后的管理费用很高,而且过与环境空气的热量交换将液态的LNG气化为气长输管道无法覆盖所有的城市。因此对于中小型城态天然气。如果此时气态天然气的温度不低于5市,采用长输管道供气就不是都适宜,而建设1座4℃,那么可以通过旁通回路直接送入调压、计量、加台100m3储罐的LNG气化站造价仅为1000×10臭装置。如果元左右,这样的造价对于大多数城市来说是比较经需要经过水浴中国煤化工于5℃,就CNMH热到5℃以济的选择。这也促成了大量LNG气化站的建设,使上,再送入调压、里加衣且。后,通过站内的B13第29卷第3期煤气与热力www gasandheat com调压、计量、加臭装置将天然气调压、计量、加臭后送空温式气化器进行气化。随着ING从储罐中流出入城市中压管网,为用户供气。ING气化站工艺流储罐內气相空间的压力会因体积增大而降低。系统程见图1。为了保持压力平衡,就会自动从出液口补充LNG进LNG槽臼一区NG卸车装置一NG储罐一倥温式气化器入自增压回路,通过自增压气化器后的气体又补充进储罐,使储罐始终处于压力平衡状态,从而保证系BOC系统h[调压箱}-热水炉[水浴式加热器统的正常工作。热水因此,要让LNG气化站进入停止状态,只需切循环水泵断储罐进出液阀及自增压回路阀即可。市中压管网一调压计量、加臭装置《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)第图1LNG气化站工艺流程9.4.21条规定:液化天然气气化站内应设置事故切2LNG的危险性断系统,事故发生时,应切断或关闭液化天然气或可在整个气化过程中,只是将LNG从液态转变为燃气体来源还应关闭正在运行可能使事故扩大的气态,没有发生复杂的化学变化。虽然气化站的流设备。LNG气化站内设置的事故切断系统应具有手程简单,但是液化天然气是一种超低温介质,变成常动、自动或手动自动同时启动的性能,手动启动器应温气态天然气后体积扩大约600倍。因此LNG气设置在事故时方便到达的地方,并与所保护设备的化站工作过程中存在着多方面的危险性。低温的危险性:LNG的储存和气化操作都在低间距不小于15m。手动启动器应具有明显的功能标志。温下进行,温度约-162℃。这样的低温液体为满足规范的要求,在LNG气化站设计中一般泄漏,会使接触到的设备遇冷收缩,甚至发生脆性断裂,从而使设备破坏,引发严重的事故。低温LNG动、自动切断。可以在控制室和现场分别设置紧急输送管道也经常发生冻伤操作人员的事故切断按钮,以便事故发生时能够迅速切断LNG站区火灾危险性:天然气与空气混合极易形成爆炸所有气动切断阀,以停止LNG供应,确保系统的安性混合气体,如果达到爆炸极限的混合气体遇到火全源,就会着火燃烧,甚至爆炸4低温储罐液位控制系统3对人体的危害性:虽然天然气无毒,但是如果吸《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)第进纯的LNG蒸气,人会迅速失去知觉,3~5min后9.4.13条规定:储罐进出液管必须设置紧急切断阀就可能死亡。天然气泄漏会导致大气中的氧含量逐并与储罐液位控制连锁。渐减少,如果操作人员没有及时警觉就会慢慢窒息。根据本条要求,在储罐上必须设置可以信号远因此,LNG气化站必须采取相应的温度、压力传的检测储罐液位的仪表设备,并必须在储罐进出液位泄漏等方面的检测和保护措施,以便及时发现液管上设置可实现远程控制的紧急切断阀。在和处理隐患,避免恶性事故的发生。LNG气化站设计中,这种紧急切断阀一般选用气动紧急切断系统长轴紧急切断阀。由于LNG属于超低温介质,直接紧急切断系统应当使生产系统在出现故障时能测量液位无法实现,因此通常的做法是选用隔爆型迅速进入安全状态。对于LNG气化站,其最安全的差压变送器测得储罐内上下液位的静压差,然后根模式就是进入停止状态。据ING的密度来计算LNG储罐内液位的高度。在LNG气化站正常工作时,需先打开储罐自增以150m3的ING储罐为例。根据ING储罐参压回路阀,使一部分LNG进入自增压回路,经储罐数,公称容积为150m3的LNG储罐,其几何容积为自增压气化器将LNG气化后,回到储罐内气相空1579m3,最间,以增加储罐内气相空间的压力。当压力达到系装量为142.5中国煤化工罐的最大充罐内工作压CNMH统正常工作压力时,打开储罐出液阀,让LNG进入力下LNG体积到取人元衣里叫必须关闭进液14www.gasandheat.com刘力宾:LNG气化站安全保护系统第29卷第3期气动阀。此过程可以由人工来完成,通过观察液位报警连锁系统,即在空温式气化器出口管道上设置计的指示值,在液位达到上限时就关闭进液阀。这温度检测仪表,在空温式气化器进液口设置紧急切样设计就无法避免观测误差、计算误差、操作时间差断阀,并将温度报警信号与紧急切断阀连锁。一方等多方面因素所带来的偏差,使系统的安全性大打面可以随时监视空温式气化器的工作状态,当出现折扣,也无法满足现代化生产的需求。如果能用仪不正常情况时发出报警信号;另一方面也可以在空表来代替操作工,把人眼的功能改成液位变送器来温式气化器出口气体温度低于设定值时输出信号,实现,把人脑的功能用控制系统代替,那么不仅能减连锁切断储罐岀液气动阀,停止供气。轻操作工的劳动强度,而且可以提高控制系统的速虽然空温式气化器都有其工作状态参数和气化度和准确度。把变送器检测到的液位信号转换为4能力,但是生产厂家也无法保证空温式气化器的出~20mA的标准信号,传送至控制器,通过控制器与口气体温度,只能保证设备在输出流量最大时,其出设定值进行比较,液位值大于等于设定值时就输出口气体温度尽可能地接近环境温度。因此在设计信号切断储罐进液气动阀,停止储罐进液,从而实现时,考虑到设备运行的安全性,通常要根据气化站的规范要求的连锁切断功能。室外极端最低温度来确定气化器出口气体温度的报储罐内胆工作在超低温环境中,如果储罐内没警设定值。如果极端最低温度比较低,为了保护下有LNG,就会使储罐内胆的温度上升,下次重新充游设备的安全,这个温度设定值也不应低于下游设装ING时就需要预冷。为了避免储罐内胆温度的备及管材正常工作时的最低承受温度。频繁变化,控制系统还需要设置储罐的低液位报警,例如某地的室外极端最低温度为-10℃,空温当储罐液位低于总容积的10%对应的液位时要发式气化器岀口气体设计温度比环境温度低5℃。在岀报警信号,提示操作人员及时切断储罐出液阀,将这种条件下,正常工作的空温式气化器出口气体温其他储罐投入运行度就应当在-15℃以上。这里条件中环境温度是5空温式气化器出口气体温度连锁系统③个极限情况,而且空温式气化器也是工作在最大从储罐流出的LNG进人空温式气化器,空温式负荷下,因此在实际情况下,空温式气化器出口温度气化器将LNG液体与空气进行换热而达到气化的就应当比-15℃要高。在设计的时候,我们通常要目的。环境温度及气候条件就成为影响设备运行状把各种不利因素都考虑进去,还考虑一定的余量,将态的关键因素。环境温度变化无常,晴天和阴天不出口气体温度的报警设定值设置为比环境温度低8样,冬天和夏天不一样。一旦空温式气化器投入~10℃。按照上面例子中的环境条件,空温式气化运行,整个气化器的温度便会下降,在LNG入口处器出口温度报警设定值应为-18--20℃,即当空的温度会比环境温度低很多,这样与设备接触的空温式气化器出口气体温度低于-20℃时,就可以断气中的水分就会凝结,随着空温式气化器投入运行定该空温式气化器已经不在正常工作状态了,可能时间的增加,气化器上凝结的水会进一步降温,导致是由于空温式气化器结冰太厚或是其他原因,导致结冰。这样随着时间的推移,空温式气化器的结冰其传热能力下降而不能满足正常工作需求,需要进面积不断增大,影响气化器的传热效果,导致其气化行安全保护。这时为了保证LNG气化站的供气安能力下降,出口气体温度降低。为了系统的安全,空全,控制器就要输出信号切断空温式气化器进液气温式气化器出口气体温度不能过低。动阀,停止该空温式气化器的工作。实际的环境温度变化、设备结冰情况等多方面6水浴式加热器后气体温度控制系统的因素,都无法用确切的数据来衡量。这种实际情如果由于环境因素导致空温式气化器出口气体况与设计状态的差别,使我们无法确定气化器出口温度过低,不能满足下游设备安全运行的要求,就需气体温度。为了保证ⅠNG气化站的安全,就必须保要对其进一步加热。常用的设备是水浴式加热器证空温式气化器时刻工作在正常状态,其出口气体通过低温天然中国煤化工高天然气温以在空温式气化器的出口和人口设置套温度检测浴式加热器温CNMA制系统由水温度必须在规定的范围内。为了满足这一要求,可度。可以设置没价、变频器、热水B15第29卷第3期煤气与热力www.gasandheat.com锅炉和热水循环泵等组成。其目的是保持水浴式加越来越先进,但是LNG气化站的安全运行不能单凭热器出口气体温度恒定,减少资源浪费。其中热水可靠的控制系统。在LNG气化站设计中,合理进行锅炉提供恒温热水,热水循环泵提供热水在系统中功能分区,将生产区、辅助区合理分开;选择与防爆循环的动力,变频器改变热水循环泵的转速。当来等级相适应的仪表及设备,保证站区供电系统的安自空温式气化器的天然气温度或流量改变时,会导全可靠性;在运营过程中对站内工作人员进行定期致水浴式加热器的出口气体温度发生变化,温度变培训,使其了解LNG特性及可能产生的危害和影送器测得温度的变化,将此信号送至温度控制器。响,了解防护用品的作用及正确使用方法;编制事故温度控制器将测量值与设定值进行比较,然后根据应急处理预案等,都可以为LNG气化站的安全运营偏差信号进行运算后,将控制指令发送给变频器,变提供不同方面的安全保障。频器接到信号后会改变对循环泵的输出电源频率,从而改变热水循环系统的热水流量,以维持水浴式参考文献:加热器的出口气体温度[1]朱昌伟,马国光,李刚.LNG气化站的安全设计[J]7其他保护系统煤气与热力,2007,27(7):20-2由于天然气属易燃易爆气体,为了避免天然气21吴创明,1NG气化站工艺设计与运行管理].煤气泄漏事故的发生,在生产区内可能发生天然气泄漏与热力,2006,26(4):1-7的位置应设置燃气泄漏报警器,实时监测环境空气[3]赵淑君,朱万美,王丽娟.LNG的应用与气化站设计的探讨[J].煤气与热力,2005,25(8):36-38中的可燃气体浓度。当环境空气中可燃气体浓度超过设定值时,将报警信号远传至控制室,发出声光报作者简介:刘力宾(1980-),男,河南南阳人,助理工程警,提示操作人员采取相应的紧急措施。为了下游师,大专,主要从事燃气工程仪表及自动化控制设用户的用气安全,还需要设置自动加臭系统,以方便计工作。用户及早发现天然气的泄漏,避免事故发生。电话:(0316)25958138结论E-mail. liulibin( enn. cn虽然控制系统越来越智能化,仪表及控制器也收稿日期:2008-06-16;修回日期:2008-10-27信息中亚天然气管道伊犁河定向钻穿越工程正式开钻2008年11月3日,中亚天然气管道哈萨克斯坦段控制性工程——伊犁河定向钻穿越工程在哈萨克斯坦境内的伊犁河畔正式开钻。中亚天然气管道要实现2009年底单线通气的目标,需在2009年6月底前完成伊犁河和锡尔河2条河流的穿越。伊犁河是亚洲中部最大的内陆河,中亚天然气管道与之交汇于哈萨克斯坦扎尔肯特市南,此次穿越长度达1.1km,穿越深度30m。伊犁河穿越工程采用定向钻穿越技术,采用这种技术可以不破坏地貌和环境,分为钻导向孔、预扩孔和回拖管道3个主要步骤。同时,没有水上、水下作业,不影响通航,不损坏河流两侧堤坝及河床结构,而且管线埋深很深,地层内的腐蚀性物质少,能实现很好的自然防腐和保温,可以保证管线长期运行。中亚天然气管道是双线敷设,在伊犁河将进行3次穿越,其中穿越主管道Σ次,穿越光缆套管1次。工程将于2008年12月初完成一条主管道的穿越,12月中旬完成光缆套09年2月完成另一条主管道的穿越。穿越工程的成功实施将对2009年底通气目标的实现起到中国煤化工CNMH(员供稿