LNG接收站儲(chǔ)罐壓力和真空泄放裝置演示教學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LNG接收站儲(chǔ)罐壓力和真空泄放裝置-LNG接收站儲(chǔ)罐壓力和真空泄放裝置2009-8-28摘要：介紹了LNG接收站的基本工藝和LNG儲(chǔ)罐的基本要求，分析了LNG儲(chǔ)罐壓力檢測(cè)內(nèi)容，論述了LNG儲(chǔ)罐超壓保護(hù)和負(fù)壓保護(hù)的設(shè)施、設(shè)定參數(shù)、壓力和真空泄放裝置的選擇依據(jù)與設(shè)計(jì)安裝要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：液化天然氣儲(chǔ)罐；壓力泄放；真空泄放PressureandVacuumReliefDevicesofStorageTankatLNGReceivingTerminalZHANGLin-song，XINGGui-zhuAbstrac

2、t：ThebasictechnologicalprocessofLNGreceivingterminalandthebasicrequirementforLNGstoragetankareintroduced.ThecontentsofLNGstoragetankpressuretestareanalyzed.ThefacilitiesforoverpressureprotectionandnegativepressureprotectionofLNGstoragetank，theparametersettingandtheselectionconsiderations，keypointsof

3、designandinstallationofpressureandvacuumreliefdevicesarediscussed.Keywords：LNGgasholder；pressurerelief；vacuumrelief1概述液化天然氣(LNG)接收站的功能是接卸由LNG遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船運(yùn)來(lái)的LNG，在LNG儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存，在氣化裝置中進(jìn)行氣化，氣化后的天然氣送至輸氣干線。通過(guò)近50年的發(fā)展，在全世界已建成和正在建設(shè)的LNG接收站超過(guò)50個(gè)，LNG接收站的技術(shù)已相當(dāng)成熟1、2。按照對(duì)LNG儲(chǔ)罐蒸發(fā)氣(BOG)的處理方式不同，LNG接收站的工藝方法有直接輸出和再冷凝兩種。直接輸出法是將BOG壓縮

4、到外輸壓力后直接送至輸氣管道；而再冷凝法是將BOG壓縮到較低的壓力后，與由LNG低壓輸送泵從LNG儲(chǔ)罐送出的LNG在再冷凝器中混合，LNG加壓后處于過(guò)冷狀態(tài)，可以使BOG再冷凝，然后經(jīng)LNG高壓輸送泵加壓后進(jìn)入氣化裝置。因此，再冷凝法可以利用LNG的冷能，并減少BOG的壓縮功耗，節(jié)省能量。目前國(guó)內(nèi)投產(chǎn)或在建的LNG接收站設(shè)計(jì)都采用了先進(jìn)、節(jié)能的再冷凝工藝3。LNG儲(chǔ)罐造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜，是接收站的主要設(shè)備。按照建設(shè)方式，LNG儲(chǔ)罐分為地上罐、地下罐。地上罐根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)液的包容性，又可分為單容罐、雙容罐和全容罐。在LNG接收站的建設(shè)中，儲(chǔ)罐罐型的選擇要綜合考慮罐型的技術(shù)合理性、安全性、占地面

5、積要求、接收站場(chǎng)地條件、建設(shè)期、社會(huì)人文環(huán)境等諸多因素。目前國(guó)內(nèi)投產(chǎn)或在建的LNG接收站設(shè)計(jì)都采用全容式混凝土頂儲(chǔ)罐。罐的設(shè)計(jì)壓力(表壓)為29kPa，設(shè)計(jì)溫度為-16565，日蒸發(fā)率為0.05%。LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料為9%Ni鋼。為了安全，所有的連接管口均設(shè)計(jì)在罐的頂部；在罐的底部設(shè)有架空式承臺(tái)，以防基礎(chǔ)凍結(jié)。通常LNG儲(chǔ)罐的操作壓力應(yīng)維持在低壓狀態(tài)，按制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范配備壓力和真空泄放裝置，以此作為保護(hù)儲(chǔ)罐和相鄰設(shè)備的方法。本文對(duì)LNG儲(chǔ)罐壓力和真空泄放裝置設(shè)計(jì)、安裝進(jìn)行探討。2LNG儲(chǔ)罐壓力檢測(cè)由于外界大氣壓的變化對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的操作壓力影響很大，因此LNG儲(chǔ)罐的壓力控制以絕對(duì)壓力為基準(zhǔn)，而L

6、NG儲(chǔ)罐的壓力和真空泄放保護(hù)設(shè)施以表壓為基準(zhǔn)。LNG儲(chǔ)罐應(yīng)配備壓力檢測(cè)儀表，安裝在合適位置來(lái)檢測(cè)儲(chǔ)罐壓力的變化。壓力檢測(cè)應(yīng)包括以下內(nèi)容：連續(xù)的壓力測(cè)量、超高壓力檢測(cè)、超低壓力檢測(cè)、保冷層和內(nèi)罐之間差壓檢測(cè)、保冷層單獨(dú)壓力檢測(cè)。3LNG儲(chǔ)罐超壓和負(fù)壓保護(hù)在兩次卸船操作間隔時(shí)間段，LNG儲(chǔ)罐的操作壓力(絕壓)應(yīng)維持在低壓狀態(tài)，通常為115kPa。在卸船操作期間，儲(chǔ)罐的壓力將升高，儲(chǔ)罐處于高壓操作狀態(tài)，壓力通常為125kPa。在正常操作條件下，儲(chǔ)罐的絕對(duì)壓力通過(guò)BOG壓縮機(jī)壓縮回收儲(chǔ)罐的BOG來(lái)控制。在兩次卸船操作間隔時(shí)間段，儲(chǔ)罐的操作壓力(絕壓)應(yīng)維持在低壓狀態(tài)(通常為115kPa)，以防壓力控制

7、系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，儲(chǔ)罐操作有一個(gè)緩沖空間。在卸船操作期間，儲(chǔ)罐的壓力將升高，儲(chǔ)罐處于高壓操作狀態(tài)，儲(chǔ)罐的壓力保護(hù)通過(guò)表壓來(lái)控制。第一級(jí)超壓保護(hù)，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力(表壓)達(dá)到26kPa時(shí)，控制閥打開(kāi)，超壓部分氣體排入火炬系統(tǒng)。第二級(jí)超壓保護(hù)，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力(表壓)達(dá)到29kPa，儲(chǔ)罐上壓力安全閥打開(kāi)，超壓部分氣體直接排入大氣。為防止LNG儲(chǔ)罐在運(yùn)行中產(chǎn)生負(fù)壓，儲(chǔ)罐配有真空泄放裝置，防止儲(chǔ)罐出現(xiàn)真空并進(jìn)行補(bǔ)氣。補(bǔ)氣的氣源為高壓外輸天然氣管道的天然氣，還采取真空閥直接連通大氣的做法，當(dāng)儲(chǔ)罐產(chǎn)生真空時(shí)，大氣可直接由真空閥進(jìn)入罐內(nèi)補(bǔ)氣。第一級(jí)負(fù)壓保護(hù)，當(dāng)儲(chǔ)罐在操作中壓力(表壓)降低到1.5kPa時(shí)，將來(lái)自高壓外輸天

8、然氣總管的天然氣，經(jīng)兩級(jí)減壓后進(jìn)入儲(chǔ)罐，維持儲(chǔ)罐內(nèi)壓力穩(wěn)定。第二級(jí)負(fù)壓保護(hù)，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)，BOG壓縮機(jī)和儲(chǔ)罐內(nèi)LNG泵應(yīng)自動(dòng)停機(jī)，安裝在儲(chǔ)罐上的真空閥開(kāi)啟，直到全開(kāi)，空氣直接進(jìn)入罐內(nèi)補(bǔ)氣。LNG儲(chǔ)罐上壓力保護(hù)設(shè)施的壓力設(shè)定值見(jiàn)表1。表1儲(chǔ)罐上壓力保護(hù)設(shè)施的壓力設(shè)定值參數(shù)設(shè)定值說(shuō)明儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力(表壓)/kPa29.0壓力泄放閥泄放開(kāi)啟壓力(表壓)/kPa29.0壓力泄放閥開(kāi)始打開(kāi)壓力泄放閥泄放全開(kāi)壓力(表壓)/kPa31.9壓力泄放閥全開(kāi)高壓報(bào)警壓力(表壓)/kPa25.5中央控制室報(bào)警超高壓關(guān)斷壓力(表壓)/kPa26.0開(kāi)始打開(kāi)BOG總管到火炬總管間旁路管道上壓力控制閥，以調(diào)節(jié)BOG總管

9、壓力在設(shè)定值。低壓報(bào)警壓力(表壓)/kPa6.0中央控制室報(bào)警第一級(jí)負(fù)壓保護(hù)壓力(表壓)/kPa1.5補(bǔ)充天然氣到BOG總管，以維持其正常操作壓力。第二級(jí)負(fù)壓保護(hù)真空閥開(kāi)啟壓力(表壓)/kPa-0.65真空閥開(kāi)啟第二級(jí)負(fù)壓保護(hù)真空閥全開(kāi)壓力(表壓)/kPa-1.5真空閥全開(kāi)經(jīng)安全評(píng)估確定后，LNG儲(chǔ)罐上的泄放裝置開(kāi)啟時(shí)可以直接通往大氣，并且每個(gè)儲(chǔ)罐至少裝配兩個(gè)泄壓閥，互為備用。應(yīng)設(shè)置手動(dòng)全開(kāi)式隔斷閥把LNG儲(chǔ)罐的各壓力和真空泄放裝置與儲(chǔ)罐隔開(kāi)，以便檢修和其他用途。隔斷閥應(yīng)鎖定或鉛封在全開(kāi)位置。儲(chǔ)罐上應(yīng)安裝足夠數(shù)量的壓力和真空安全閥，以便隔開(kāi)和檢修單個(gè)安全閥時(shí)保持要求的泄放能力。檢修或操作時(shí)，不

10、能同時(shí)關(guān)閉一個(gè)以上的隔斷閥。排放火炬或放空管的設(shè)計(jì)和安裝，應(yīng)防止水、冰、雪或其他異物聚集，并應(yīng)垂直向上排放。4壓力和真空泄放裝置的尺寸選擇4.1壓力泄放裝置尺寸選擇通常依據(jù)液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)(GB/T203682006)來(lái)選擇LNG儲(chǔ)罐壓力泄放裝置的尺寸。壓力泄放裝置的尺寸應(yīng)考慮儲(chǔ)罐在最高工作壓力時(shí)，火災(zāi)情況下(火焰接觸)的熱量輸入或者是下述原因中可能同時(shí)發(fā)生的幾種情況組合產(chǎn)生的氣體流量：a.與火焰接觸；b.操作失常，如控制裝置失靈：c.設(shè)備故障或誤操作引起的其他情況：d.充裝時(shí)置換的蒸發(fā)氣；e.充裝期間的蒸發(fā)氣，因充裝或不同組成的產(chǎn)品混合產(chǎn)生的蒸發(fā)氣；f.冷凍失效；g.從泵

11、回流輸入熱；h.大氣壓降低。泄壓裝置的尺寸，應(yīng)按最大的一次事故的排放量或合理的和可能的事故組合排放量來(lái)選擇。最小泄放能力應(yīng)不低于24h內(nèi)排出滿罐容積的3%的液體。4.2真空泄放裝置尺寸選擇通常依據(jù)液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)(GB/T203682006)來(lái)選擇ING儲(chǔ)罐真空泄放裝置的尺寸。真空泄放裝置的尺寸選擇應(yīng)考慮下面原因中可能同時(shí)發(fā)生的情況組合時(shí)的需要流量：a.按最大流量抽取液體或蒸氣；b.大氣壓升高；c.過(guò)冷液體進(jìn)入使蒸氣空間壓力降低。真空泄放裝置的尺寸，應(yīng)按最大的一次事故的排量或合理的和可能的組合事故排量計(jì)算4、5。5壓力和真空泄放裝置的安裝壓力和真空泄放裝置應(yīng)安裝在檢驗(yàn)時(shí)人員

12、可以很容易通行且可拆卸修理的位置。被美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)認(rèn)可的安全泄壓閥的安裝，通常采用美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(API)煉油廠壓力泄放裝置的尺寸確定和選擇2003(RP520)第篇中推薦的做法，適當(dāng)考慮壓力范圍的差異。氣體泄壓裝置盡可能接近儲(chǔ)罐。如果泄壓裝置通向大氣，那么它們應(yīng)安裝在足夠的高度上以防止點(diǎn)燃。儲(chǔ)罐通向泄壓裝置開(kāi)孔的尺寸至少應(yīng)與泄壓裝置的入口管公稱尺寸一樣大。泄壓裝置的組件在使用中應(yīng)防止風(fēng)暴或誤操作的影響。真空泄壓裝置應(yīng)盡可能直接安裝在進(jìn)口處，除入口前方的防水蓋帽外，不應(yīng)有管道連接。為預(yù)防儲(chǔ)罐產(chǎn)生真空，進(jìn)口應(yīng)設(shè)置足夠的尺寸保證補(bǔ)充氣體流量。泄壓裝置與儲(chǔ)罐之間設(shè)置隔斷閥有助于這些裝置的操作和維修，正常情況下隔斷閥應(yīng)鎖定或鉛封在全開(kāi)位置。參考文獻(xiàn)：1陳琴，張芷華.液