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LNG相關(guān)基本知識(二)

LNG相關(guān)知識(二)

第三節 LNG場(chǎng)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(mén)以及一些輔助設備(如鍋爐等)等。本章主要介紹LNG場(chǎng)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(lèi)

LNG儲罐可按容量、隔熱、形狀及罐的材料分類(lèi);這里只以隔熱和材料進(jìn)行分類(lèi)。

1. 按圍護結構的隔熱分類(lèi)

1) 真空粉末絕熱:常見(jiàn)于中型LNG儲罐,是供氣站最常見(jiàn)的形式。

2) 正壓堆積絕熱:應用于大型LNG儲罐和儲槽。

3) 高真空多層隔熱:較少采用,只用于小型LNG儲罐。

2. 按罐的材料分類(lèi)

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銹鋼  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。內筒用奧氏體不銹鋼板材(0Gr18Ni9)制成,外筒用16MnR低合金鋼板制成。儲罐內罐上的接管口有上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、出液口、氣相口、測滿(mǎn)口、上液位計口、下液位計口。它們通過(guò)夾層和外殼與外部連接,內罐上的接管材質(zhì)均為OCrl8Ni9。

在外罐下封頭上有抽真空口(抽完真空后該管口被封閉)和測真空口。為防止真空失效和內罐介質(zhì)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(jiǎn)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(huán)境氣化器和工藝氣化器三種類(lèi)型。由于環(huán)境氣化器運行經(jīng)濟,所以環(huán)境氣化器最常采用。但由于北方冬季寒冷,為滿(mǎn)足工藝的要求還需使用加熱氣化器進(jìn)行加熱氣化。下面主要介紹LNG場(chǎng)站最常見(jiàn)的空溫式氣化器和水浴式加熱器。

(一)水浴式加熱器

水浴式加熱器用于在冬季當氣化器出口溫度無(wú)法滿(mǎn)足工藝要求時(shí)對氣化后的天然氣進(jìn)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(gè)封閉的水循環(huán)系統,熱水從加熱器的下部流入,上部流出,熱水充滿(mǎn)整個(gè)罐殼。低溫的天然氣通過(guò)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(jìn)出口接頭等部件組成。星型翅片導熱管有八翅對稱(chēng),材料選用LF21防銹鋁合金。

空溫式氣化器工作時(shí)利用周?chē)髿庾鳛闊嵩?,通過(guò)導熱性能良好的LF21星型管吸收空氣的熱量進(jìn)行熱交換,從而使低溫液體氣化成一定溫度的氣體。但由于空氣中含有水蒸氣,工作時(shí)間過(guò)長(cháng),氣化器會(huì )結霜,導致氣化效率降低,因此空溫式氣化器使用時(shí)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低溫液體鋼瓶由不銹鋼內容器、不銹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(jiàn)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(fā)器盤(pán)管,與外筒壁脫接,使液體產(chǎn)品連續地轉變成氣體,用于直接供氣及提升罐內壓力。

2.  增壓回路-- 增壓回路用于保證在用液量較大時(shí)有足夠的驅動(dòng)壓力。

3.  節氣器-- 節氣器回路優(yōu)先從容器內的液體上方的封頭空間提取氣體。

4.  使用閥--此閥控制氣體出口。

5.  液體閥--通過(guò)此閥,可以控制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(kāi)閥門(mén)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(kāi)來(lái)。用于容器內部的增壓。

7.  排放閥--此閥控制一個(gè)進(jìn)入容器封頭空間的管路,在灌充過(guò)程中用來(lái)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面傳感器,它通過(guò)磁性元件聯(lián)接一黃色指示帶指示容器液體容量。

10.  安全閥-- 安全閥用于在鋼瓶?jì)饶憠毫Τ邥r(shí)排放壓力。

四、 LNG場(chǎng)站常見(jiàn)低溫閥門(mén)

LNG場(chǎng)站常用的低溫閥門(mén)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(mén)大致相同。閥門(mén)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銹鋼0Crl8Ni9。

由于LNG介質(zhì)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(huì )因溫度變化而產(chǎn)生永久變形。比如低溫截止閥閥蓋采用長(cháng)頸閥蓋結構,如圖6.3.5所示。其目的在于能起保護填料函的功能,填料函的密封性是低溫閥的關(guān)鍵之一。這是因為在低溫狀態(tài)下隨著(zhù)溫度的降低,填料彈性逐漸消失,防漏性能隨之下降,由于介質(zhì)滲漏造成填料與閥門(mén)處結冰,影響閥桿正常操作,同時(shí)也會(huì )因閥桿上下移動(dòng)而將填料劃傷,引起嚴重泄漏。所以低溫閥門(mén)都采用長(cháng)頸閥蓋結構型式。

第四節 LNG氣化站的運行維護和搶修

由于LNG介質(zhì)和設備的特殊性,對其生產(chǎn)運行和維護有更高的要求,下面只對LNG氣化站運行、維護和搶修的特殊內容及要求進(jìn)行介紹,其他相關(guān)內容和要求參見(jiàn)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(tài)天然氣泄漏與空氣形成爆炸性混合物。

2.  消除引發(fā)燃燒、爆炸的基本條件,按制度要求對LNG工藝系統與設備進(jìn)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系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氣化站接收上游氣源采用質(zhì)量計量的方法進(jìn)行結算。而燃氣公司與用戶(hù)之間采用體積計量的方法。因此,需將質(zhì)量換算為標準立方。質(zhì)量換算為標方的公式為:

V=m/ρ

其中:V—標方體積(Nm3)

m—質(zhì)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℃)

但由于不同廠(chǎng)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(shí)要根據具體廠(chǎng)家的LNG密度進(jìn)行計算。為方便管理目前公司統一以1380 Nm3/t進(jìn)行換算。

(三) LNG氣化站日常巡回檢查的內容和要求

1.  場(chǎng)站的巡回檢查應嚴格按《巡回檢查制度》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(xiàn)上的低溫閥門(mén)(特別是填料壓蓋處)、各連接部位(焊口、法蘭、接頭)應無(wú)泄漏現象。

4.  觀(guān)察、分析和記錄儲罐壓力和液位,管道各監測點(diǎn)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,均應在正常范圍內。

5.  檢查氣化器各組切換(自動(dòng))應正常。

6.  檢查儲罐、氣化器、低溫管線(xiàn)應無(wú)異常聲響及異常振動(dòng)。

(四) LNG氣化站的操作及安全注意事項 

1.  槽車(chē)進(jìn)站前司機必須將手機、火種等易燃易爆物品交由門(mén)房保管,要嚴格按《進(jìn)站管理制度》執行。

2.  槽車(chē)進(jìn)站后進(jìn)行稱(chēng)重計量并做好記錄,并由專(zhuān)人到大門(mén)接車(chē)。

3.  槽車(chē)進(jìn)站后車(chē)速每小時(shí)不得超過(guò)5公里。

4.  雷雨天氣、附近有明火或發(fā)生火災的情況下不得進(jìn)行卸車(chē)作業(yè)。

5.  站內發(fā)生泄漏、LNG儲罐及槽車(chē)壓力異常的情況下不得進(jìn)行卸車(chē)作業(yè)。

6.  作業(yè)前必須在安全區域釋放人體靜電。

7.  槽車(chē)到達卸車(chē)臺后,按指定位置停好、熄火,拉起手閘,墊好車(chē)墩,并設立警示線(xiàn)。

8.  卸車(chē)前要將槽車(chē)通過(guò)接地夾接地,且接地必須可靠。

9.  卸車(chē)前應對槽車(chē)上的管道等相關(guān)設備、儀表、安全裝置和聯(lián)鎖報警進(jìn)行檢查,確認無(wú)誤后方可進(jìn)行卸車(chē)作業(yè)。

10.  槽車(chē)的停放應穩固,裝卸過(guò)程中嚴禁移動(dòng)車(chē)輛。

11.  卸車(chē)前應觀(guān)察槽車(chē)壓力和液位,并做好記錄。

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(jīng)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銹鋼材質(zhì)的,嚴禁用普通螺母代替。

15.  卸車(chē)工具必須采用防爆工具。

16.  軟管連接后應對連接部位進(jìn)行檢漏,并用干惰性氣體或天然氣氣體對卸車(chē)軟管進(jìn)行吹掃。

17.  當操作前管線(xiàn)和設備處于常溫狀態(tài)時(shí),必須對其進(jìn)行預冷或嚴格控制液體流量,待設備和管線(xiàn)過(guò)渡到低溫后,再進(jìn)行相應的操作。

18.  給槽車(chē)增壓時(shí)要控制好槽車(chē)壓力不能超過(guò)規定值(如0.65MPa)。

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

20.  為防止先后注入儲罐中的LNG產(chǎn)生密度差,應采取以下充注方法:

1) 槽車(chē)中的LNG密度小于或接近儲罐中的LNG密度時(shí)應從儲罐的下進(jìn)液口充注。

2) 槽車(chē)中的LNG密度大于儲罐中的LNG密度時(shí)應從儲罐的上進(jìn)液口充注。

21.  卸車(chē)作業(yè)時(shí),操作人員和押運人員不得離開(kāi)現場(chǎng)。

22.  儲罐的充裝量應符合其充裝系數的要求。儲存液位不宜超過(guò)90%。

23.  在卸車(chē)與氣化作業(yè)同時(shí)進(jìn)行時(shí),不宜使用同一個(gè)儲罐。

24.  所有閥門(mén)操作應緩慢啟、閉,嚴禁快速開(kāi)、關(guān)操作,防止LNG的流速突然改變而產(chǎn)生液擊損壞管道。

25.  拆卸軟管前要通過(guò)放散閥泄放軟管中的氣體,嚴禁帶壓拆卸。

26.  卸車(chē)結束之后,應使拆卸下的低溫軟管處于自然伸縮狀態(tài);嚴禁強力彎曲,恢復常溫后,應對其接口進(jìn)行封堵。

27.  槽車(chē)降壓完成后要做好卸車(chē)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(shí),應密切觀(guān)察儲罐壓力變化,確保其在規定值范圍內。

30.  儲罐出液和倒罐操作時(shí),應有人值守,并應觀(guān)察液位和壓力的變化情況。

31.  儲罐出液時(shí),儲罐剩余液位不宜低于20%。

32.  氣化器在切換操作時(shí),應先對將要投入運行的氣化器管線(xiàn)進(jìn)行預冷。

33.  對長(cháng)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(chǎng)站的維護

(一) 設備及管道維修完恢復使用前應首先進(jìn)行預冷,預冷時(shí)儲罐及管道不應含水分及雜質(zhì)。

(二) 儲罐檢修前后應采用惰性氣體進(jìn)行置換,嚴禁采用充水置換方法。

(三) 及時(shí)檢查和排放集液池中積水,并應關(guān)閉集液池排放閥。

(四) 定期檢查儲罐外壁漆膜,應無(wú)脫落,外壁無(wú)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于沉降造成管線(xiàn)受損的現象。

(六) 每半年檢查緊急切斷聯(lián)鎖裝置(ESD系統)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(zhì)的情況下,真空粉末絕熱夾層真空度應低于10Pa。

(九) 應每年對真空絕熱儲罐蒸發(fā)率進(jìn)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(fā)生器。

(十二) 每半年對卸車(chē)接地夾接地電阻檢測一次。

(十三) 裝卸車(chē)軟管應定期進(jìn)行檢查和維護保養,并應定期進(jìn)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(jìn)、出液管道(焊縫、法蘭間)發(fā)生少量泄漏時(shí),應分別關(guān)閉上下游的相關(guān)閥門(mén),將管道內液化天然氣放散掉,待管道恢復至常溫后,按相關(guān)規定進(jìn)行維修,完畢后可利用干氮氣進(jìn)行試漏,合格后投入運行。

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

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

(四) 其他注意事項參見(jiàn)第四章。

第五節 LNG運輸

LNG的運輸方式有汽車(chē)槽車(chē)運輸、LNG槽船運輸、鐵路槽車(chē)運輸、管道運輸的方式。后

兩種運輸方式目前采用較少。LNG槽船主要用于LNG接收碼頭的運輸,國內最常見(jiàn)的是采用LNG汽車(chē)槽車(chē)的運輸方式。下面重點(diǎn)對LNG汽車(chē)槽車(chē)運輸進(jìn)行介紹。

一、 LNG汽車(chē)槽車(chē)簡(jiǎn)介

汽車(chē)槽車(chē)主要由儲槽、運輸半掛拖車(chē)底盤(pán)和牽引車(chē)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(lèi)似。尾部設置操作箱,主要的操作閥門(mén)均安裝在操作箱內集中控制,在裝卸液管、氣相管和增壓管線(xiàn)上設有氣動(dòng)緊急切斷閥。操作箱內設有壓力表和液位計,前面設有車(chē)前壓力表。

(二)LNG槽車(chē)的安全裝置

1. 緊急切斷控制裝置:由氣動(dòng)緊急切斷閥、壓縮空氣、控制系統組成,可在操作箱內或汽車(chē)底盤(pán)前部實(shí)施緊急控制。

2. 阻火器:阻火器內裝有高溫陶瓷環(huán),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(zhù)火時(shí)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:用于消除槽車(chē)運輸中產(chǎn)生的靜電。

4. 吹掃置換系統:可對內筒和管路整個(gè)系統進(jìn)行吹掃置換。

5. 滅火裝置:槽車(chē)上一般在前后左右兩側均配有滅火器,以備有火災險情時(shí)應急使用。

二、 LNG槽車(chē)押運要求

(一) 裝車(chē)后,押運員應隨身攜帶押運相關(guān)證件,穿帶標志服裝,攜帶必備的用品和專(zhuān)用工具。在規定時(shí)間,地點(diǎn)監護車(chē)輛。并再次復檢各安全附件,押運間及車(chē)輛走行裝置的技術(shù)狀態(tài)。

(二) 在執行押運任務(wù)時(shí),須堅守崗位,不得中途離崗,缺乘,漏乘,必須進(jìn)行全程押運。如中途停車(chē)時(shí)間較長(cháng)必須進(jìn)行監護,巡查。

(三) 押運員執行押運過(guò)程中、通訊工具必須保持暢通,保證隨時(shí)和公司能夠聯(lián)系上。

(四) 槽車(chē)停站時(shí),押運員應對槽車(chē)及安全附件進(jìn)行檢查,并認真記錄溫度,壓力變化情況,及時(shí)填寫(xiě)《LNG槽車(chē)運行記錄》。

(五) 槽車(chē)停站時(shí),押運員同時(shí)應對槽車(chē)的押運間、人孔蓋、走行網(wǎng)、走行板等部位的技術(shù)狀態(tài)及衛生狀況進(jìn)行檢查清理,排除一切安全隱患。

(六) LNG槽車(chē)在運輸途中,發(fā)生泄漏時(shí),應積極主動(dòng)予以處理。如處理不了,應立即向本單位負責人報告,并會(huì )同車(chē)站向各級鍋爐壓力容器監察機構和地方政府有關(guān)部門(mén)報告,并請槽車(chē)的檢驗、修理、儲運單位前來(lái)處理和搶救。

(七) 運輸途中,嚴格遵守《押運管理規定》,并自覺(jué)接受鐵路有關(guān)部門(mén)的監督檢查,在中途技術(shù)作業(yè)站必須與貨檢互相辦理簽認。

(八) LNG槽車(chē)運到專(zhuān)用線(xiàn)卸車(chē)時(shí),押運員必須協(xié)同卸車(chē)工作人員卸車(chē),并進(jìn)行卸車(chē)前后的交接檢查,卸完后認真封車(chē)。

(九) 回空LNG槽車(chē)到站由公司派專(zhuān)人對LNG槽車(chē)技術(shù)狀態(tài)和衛生狀況進(jìn)行逐一檢查,并與交車(chē)押運員辦理交接手續。

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

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