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LNG相關基本知識(二)

LNG相關知識(二)

第三節 LNG場站主要設備

LNG氣化站和瓶組氣化站主要設備包括LNG低溫儲罐、LNG鋼瓶、空溫式氣化器、調壓計量設備、加臭設備、低溫閥門以及一些輔助設備(如鍋爐等)等。本章主要介紹LNG場站特有的低溫儲罐、鋼瓶、空溫式氣化器、水浴加熱器等。

一、低溫儲罐

(一) LNG儲罐的分類

LNG儲罐可按容量、隔熱、形狀及罐的材料分類;這裏隻以隔熱和材料進行分類。

1. 按圍護結構的隔熱分類

1) 真空粉末絕熱:常見於中型LNG儲罐,是供氣站最常見的形式。

2) 正壓堆積絕熱:應用於大型LNG儲罐和儲槽。

3) 高真空多層隔熱:較少采用,隻用於小型LNG儲罐。

2. 按罐的材料分類

1) 雙層金屬型:指內罐和外罐均用金屬材料,一般內罐采用耐低溫的不鏽鋼  或鋁合金。

2) 預應力混凝土型:一般大型儲槽采用預應力混凝土外殼,而內筒采用低溫的金屬材料。

3) 薄膜型:指內筒采用厚度為0.8~1.2㎜的36Ni鋼。

(二)真空粉末絕熱雙層金屬罐的結構原理

真空粉末絕熱雙層金屬罐其結構分為兩層,夾層抽真空,填充珠光砂粉末,為雙圓筒真空粉末絕熱。內筒用奧氏體不鏽鋼板材(0Gr18Ni9)製成,外筒用16MnR低合金鋼板製成。儲罐內罐上的接管口有上進液口、下進液口、出液口、氣相口、測滿口、上液位計口、下液位計口。它們通過夾層和外殼與外部連接,內罐上的接管材質均為OCrl8Ni9。

在外罐下封頭上有抽真空口(抽完真空後該管口被封閉)和測真空口。為防止真空失效和內罐介質漏入外罐,在外罐上封頭設置有防爆裝置,如圖4。

4 真空粉末絕熱低溫儲罐結構簡圖

二、LNG氣化器

LNG氣化器按熱源的不同,可分為加熱氣化器、環境氣化器和工藝氣化器三種類型。由於環境氣化器運行經濟,所以環境氣化器最常采用。但由於北方冬季寒冷,為滿足工藝的要求還需使用加熱氣化器進行加熱氣化。下麵主要介紹LNG場站最常見的空溫式氣化器和水浴式加熱器。

(一)水浴式加熱器

水浴式加熱器用於在冬季當氣化器出口溫度無法滿足工藝要求時對氣化後的天然氣進行加熱。常采用管殼式換熱器結構,如圖5。

5水浴式加熱器工作原理圖

 水浴式加熱器主要由殼體、傳熱管束(蛇形管)、管板等部件組成。水浴式加熱器罐殼與熱水鍋爐和其他管件構成一個封閉的水循環係統,熱水從加熱器的下部流入,上部流出,熱水充滿整個罐殼。低溫的天然氣通過浸在熱水中的蛇形管得到熱量,使天然氣氣體溫度升高。

(二) 空溫式氣化器

空溫式氣化器也叫空浴式氣化器。它主要由星型翅片導熱片、液氣導流管、支架、底座、進出口接頭等部件組成。星型翅片導熱管有八翅對稱,材料選用LF21防鏽鋁合金。

空溫式氣化器工作時利用周圍大氣作為熱源,通過導熱性能良好的LF21星型管吸收空氣的熱量進行熱交換,從而使低溫液體氣化成一定溫度的氣體。但由於空氣中含有水蒸氣,工作時間過長,氣化器會結霜,導致氣化效率降低,因此空溫式氣化器使用時設置兩組,一用一備切換運行。圖6是空溫式氣化器工作示意圖。

6  低溫液體氣化器工作示意圖

三、 LNG鋼瓶

LNG低溫液體鋼瓶由不鏽鋼內容器、不鏽鋼外容器和其他各部件構成,在內外容器之間具有絕熱真空夾層,結構見圖7。

7 LNG鋼瓶結構原理圖

 LNG鋼瓶各部件及其作用如下:

1.  內置氣化器--該交換器為氣體蒸發器盤管,與外筒壁脫接,使液體產品連續地轉變成氣體,用於直接供氣及提升罐內壓力。

2.  增壓回路-- 增壓回路用於保證在用液量較大時有足夠的驅動壓力。

3.  節氣器-- 節氣器回路優先從容器內的液體上方的封頭空間提取氣體。

4.  使用閥--此閥控製氣體出口。

5.  液體閥--通過此閥,可以控製灌充液體或從容器中排放液體,它有連接液體管路所需的管接頭,用適當的管接頭把金屬軟管連接到液體管路的接頭上,打開閥門就可以向瓶外供應液體。

6.  增壓閥--此閥把容器底部的液體增壓/節氣調節器分隔開來。用於容器內部的增壓。

7.  排放閥--此閥控製一個進入容器封頭空間的管路,在灌充過程中用來排出封頭空間的氣體。

8.  壓力表--壓力表顯示內容器壓力。

9.  全視液位計--容器的液位計是浮子式的液麵傳感器,它通過磁性元件聯接一黃色指示帶指示容器液體容量。

10.  安全閥-- 安全閥用於在鋼瓶內膽壓力超高時排放壓力。

四、 LNG場站常見低溫閥門

LNG場站常用的低溫閥門主要有增壓調節閥、減壓調節閥、緊急切斷閥、低溫截止閥、安全閥、止回閥等,其主要結構與普通閥門大致相同。閥門材料均選用低溫性能良好的材料,閥體、閥蓋、閥座、閥瓣材料均為奧氏體不鏽鋼0Crl8Ni9。

由於LNG介質的低溫特性,閥體能充分承受溫度變化而引起的膨脹、收縮。而且閥座部位的結構不會因溫度變化而產生永久變形。比如低溫截止閥閥蓋采用長頸閥蓋結構,如圖6.3.5所示。其目的在於能起保護填料函的功能,填料函的密封性是低溫閥的關鍵之一。這是因為在低溫狀態下隨著溫度的降低,填料彈性逐漸消失,防漏性能隨之下降,由於介質滲漏造成填料與閥門處結冰,影響閥杆正常操作,同時也會因閥杆上下移動而將填料劃傷,引起嚴重泄漏。所以低溫閥門都采用長頸閥蓋結構型式。

第四節 LNG氣化站的運行維護和搶修

由於LNG介質和設備的特殊性,對其生產運行和維護有更高的要求,下麵隻對LNG氣化站運行、維護和搶修的特殊內容及要求進行介紹,其他相關內容和要求參見第四章。

一、LNG氣化站的運行

(一) LNG氣化站運行的基本要求

1.  防止LNG和氣態天然氣泄漏與空氣形成爆炸性混合物。

2.  消除引發燃燒、爆炸的基本條件,按製度要求對LNG工藝係統與設備進行管理。

3.  防止LNG設備超壓和超壓排放。

4.  防止LNG的低溫特性和巨大的溫差對工藝係統的危害及對操作人員的冷灼傷。

5.  保證連續平穩供氣。

(二) LNG氣化站計量

LNG氣化站接收上遊氣源采用質量計量的方法進行結算。而燃氣公司與用戶之間采用體積計量的方法。因此,需將質量換算為標準立方。質量換算為標方的公式為:

V=m/ρ

其中:V—標方體積(Nm³)

m—質量(㎏)

ρ—標準條件下的密度(㎏/ Nm³);我國天然氣計量的標準條件:壓力101325Pa, 溫度293.15K(20℃)

但由於不同廠家的LNG組分不同,在標準條件下的密度也不同,所以在換算時要根據具體廠家的LNG密度進行計算。為方便管理目前公司統一以1380 Nm³/t進行換算。

(三) LNG氣化站日常巡回檢查的內容和要求

1.  場站的巡回檢查應嚴格按《巡回檢查製度》執行。

2.  檢查空溫式氣化器結霜情況、儲罐外壁不應有結霜、結露情況。

3.  檢查工藝管線上的低溫閥門(特別是填料壓蓋處)、各連接部位(焊口、法蘭、接頭)應無泄漏現象。

4.  觀察、分析和記錄儲罐壓力和液位,管道各監測點壓力、差壓、溫度、流量及水浴式氣化器水量、水溫等各種運行參數,均應在正常範圍內。

5.  檢查氣化器各組切換(自動)應正常。

6.  檢查儲罐、氣化器、低溫管線應無異常聲響及異常振動。

(四) LNG氣化站的操作及安全注意事項 

1.  槽車進站前司機必須將手機、火種等易燃易爆物品交由門房保管,要嚴格按《進站管理製度》執行。

2.  槽車進站後進行稱重計量並做好記錄,並由專人到大門接車。

3.  槽車進站後車速每小時不得超過5公裏。

4.  雷雨天氣、附近有明火或發生火災的情況下不得進行卸車作業。

5.  站內發生泄漏、LNG儲罐及槽車壓力異常的情況下不得進行卸車作業。

6.  作業前必須在安全區域釋放人體靜電。

7.  槽車到達卸車台後,按指定位置停好、熄火,拉起手閘,墊好車墩,並設立警示線。

8.  卸車前要將槽車通過接地夾接地,且接地必須可靠。

9.  卸車前應對槽車上的管道等相關設備、儀表、安全裝置和聯鎖報警進行檢查,確認無誤後方可進行卸車作業。

10.  槽車的停放應穩固,裝卸過程中嚴禁移動車輛。

11.  卸車前應觀察槽車壓力和液位,並做好記錄。

12.  操作人員必須穿戴好低溫防護用品,以防凍傷。

13.  人體未受保護部分不得接觸未經隔離裝有液化天然氣的管道和容器。

14.  連接軟管法蘭上的螺母必須使用銅或不鏽鋼材質的,嚴禁用普通螺母代替。

15.  卸車工具必須采用防爆工具。

16.  軟管連接後應對連接部位進行檢漏,並用幹惰性氣體或天然氣氣體對卸車軟管進行吹掃。

17.  當操作前管線和設備處於常溫狀態時,必須對其進行預冷或嚴格控製液體流量,待設備和管線過渡到低溫後,再進行相應的操作。

18.  給槽車增壓時要控製好槽車壓力不能超過規定值(如0.65MPa)。

19.  對不同氣源的LNG宜分開儲存,避免因密度差引起LNG分層,並應密切監測氣化速率。

20.  為防止先後注入儲罐中的LNG產生密度差,應采取以下充注方法:

1) 槽車中的LNG密度小於或接近儲罐中的LNG密度時應從儲罐的下進液口充注。

2) 槽車中的LNG密度大於儲罐中的LNG密度時應從儲罐的上進液口充注。

21.  卸車作業時,操作人員和押運人員不得離開現場。

22.  儲罐的充裝量應符合其充裝係數的要求。儲存液位不宜超過90%。

23.  在卸車與氣化作業同時進行時,不宜使用同一個儲罐。

24.  所有閥門操作應緩慢啟、閉,嚴禁快速開、關操作,防止LNG的流速突然改變而產生液擊損壞管道。

25.  拆卸軟管前要通過放散閥泄放軟管中的氣體,嚴禁帶壓拆卸。

26.  卸車結束之後,應使拆卸下的低溫軟管處於自然伸縮狀態;嚴禁強力彎曲,恢複常溫後,應對其接口進行封堵。

27.  槽車降壓完成後要做好卸車記錄。

28.  嚴格按操作規程操作,嚴禁液化天然氣液體滯留在封閉管段內。

29.  儲罐增壓操作時,應密切觀察儲罐壓力變化,確保其在規定值範圍內。

30.  儲罐出液和倒罐操作時,應有人值守,並應觀察液位和壓力的變化情況。

31.  儲罐出液時,儲罐剩餘液位不宜低於20%。

32.  氣化器在切換操作時,應先對將要投入運行的氣化器管線進行預冷。

33.  對長期儲存的LNG,必須采取定期倒罐的方式防止其因靜置而分層(密度差)。

二、 LNG場站的維護

(一) 設備及管道維修完恢複使用前應首先進行預冷,預冷時儲罐及管道不應含水分及雜質。

(二) 儲罐檢修前後應采用惰性氣體進行置換,嚴禁采用充水置換方法。

(三) 及時檢查和排放集液池中積水,並應關閉集液池排放閥。

(四) 定期檢查儲罐外壁漆膜,應無脫落,外壁無凹陷,安全附件應完好。對立式儲罐應定期檢查其垂直度。

(五) 每年應檢測儲罐基礎沉降情況,儲罐基礎應穩固,不得有異常沉降或由於沉降造成管線受損的現象。

(六) 每半年檢查緊急切斷聯鎖裝置(ESD係統)應正常有效。

(七) 定期檢查和調整低溫管道保冷層及管托,應保持完好。

(八) 應每2年對儲罐真空夾層檢測1次真空度,裝有低溫介質的情況下,真空粉末絕熱夾層真空度應低於10Pa。

(九) 應每年對真空絕熱儲罐蒸發率進行檢查。

(十) 法蘭連接處應采用金屬纏繞墊片。

(十一) 每月檢查和試運儲罐噴淋設施和泡沫發生器。

(十二) 每半年對卸車接地夾接地電阻檢測一次。

(十三) 裝卸車軟管應定期進行檢查和維護保養,並應定期進行更換。

三、LNG氣化站搶修的安全注意事項 

(一) 液化天然氣儲罐進、出液管道(焊縫、法蘭間)發生少量泄漏時,應分別關閉上下遊的相關閥門,將管道內液化天然氣放散掉,待管道恢複至常溫後,按相關規定進行維修,完畢後可利用幹氮氣進行試漏,合格後投入運行。

(二) 當大量液化天然氣泄漏時,對泄漏出的液化天然氣可使用泡沫發生設備,對其表麵覆蓋,使其與空氣隔離。

(三) 液化天然氣泄漏著火後,嚴禁用水滅火。在滅火的同時還應對未著火的儲罐、設備和設施進行降溫處理。

(四) 其他注意事項參見第四章。

第五節 LNG運輸

LNG的運輸方式有汽車槽車運輸、LNG槽船運輸、鐵路槽車運輸、管道運輸的方式。後

兩種運輸方式目前采用較少。LNG槽船主要用於LNG接收碼頭的運輸,國內最常見的是采用LNG汽車槽車的運輸方式。下麵重點對LNG汽車槽車運輸進行介紹。

一、 LNG汽車槽車簡介

汽車槽車主要由儲槽、運輸半掛拖車底盤和牽引車三部分組成。本節主要介紹儲槽和安全裝置。

(一) 儲槽

儲槽一般為金屬雙圓筒真空粉末絕熱結構,與LNG低溫儲罐的結構類似。尾部設置操作箱,主要的操作閥門均安裝在操作箱內集中控製,在裝卸液管、氣相管和增壓管線上設有氣動緊急切斷閥。操作箱內設有壓力表和液位計,前麵設有車前壓力表。

(二)LNG槽車的安全裝置

1. 緊急切斷控製裝置:由氣動緊急切斷閥、壓縮空氣、控製係統組成,可在操作箱內或汽車底盤前部實施緊急控製。

2. 阻火器:阻火器內裝有高溫陶瓷環,阻火器安裝在安全閥和放空閥的出口總管路上。當放空處出現著火時防止火焰回竄,起到阻隔火焰作用,保護設備安全。

3. 導靜電接地裝置:用於消除槽車運輸中產生的靜電。

4. 吹掃置換係統:可對內筒和管路整個係統進行吹掃置換。

5. 滅火裝置:槽車上一般在前後左右兩側均配有滅火器,以備有火災險情時應急使用。

二、 LNG槽車押運要求

(一) 裝車後,押運員應隨身攜帶押運相關證件,穿帶標誌服裝,攜帶必備的用品和專用工具。在規定時間,地點監護車輛。並再次複檢各安全附件,押運間及車輛走行裝置的技術狀態。

(二) 在執行押運任務時,須堅守崗位,不得中途離崗,缺乘,漏乘,必須進行全程押運。如中途停車時間較長必須進行監護,巡查。

(三) 押運員執行押運過程中、通訊工具必須保持暢通,保證隨時和公司能夠聯係上。

(四) 槽車停站時,押運員應對槽車及安全附件進行檢查,並認真記錄溫度,壓力變化情況,及時填寫《LNG槽車運行記錄》。

(五) 槽車停站時,押運員同時應對槽車的押運間、人孔蓋、走行網、走行板等部位的技術狀態及衛生狀況進行檢查清理,排除一切安全隱患。

(六) LNG槽車在運輸途中,發生泄漏時,應積極主動予以處理。如處理不了,應立即向本單位負責人報告,並會同車站向各級鍋爐壓力容器監察機構和地方政府有關部門報告,並請槽車的檢驗、修理、儲運單位前來處理和搶救。

(七) 運輸途中,嚴格遵守《押運管理規定》,並自覺接受鐵路有關部門的監督檢查,在中途技術作業站必須與貨檢互相辦理簽認。

(八) LNG槽車運到專用線卸車時,押運員必須協同卸車工作人員卸車,並進行卸車前後的交接檢查,卸完後認真封車。

(九) 回空LNG槽車到站由公司派專人對LNG槽車技術狀態和衛生狀況進行逐一檢查,並與交車押運員辦理交接手續。

(十) 返空到站後將《LNG槽車運行記錄》、《槽車運輸交接單》交由本單位簽收存檔。

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