????? 摘要：論述了LNG氣化站的工藝流程，LNG的危險(xiǎn)性，以及緊急切斷系統(tǒng)、低溫儲(chǔ)罐液位控制系統(tǒng)、空溫式氣化器出口氣體溫度連鎖系統(tǒng)、水浴式加熱器后氣體溫度控制系統(tǒng)等安全保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。
????? 關(guān)鍵詞：LNG氣化站；緊急切斷；安全保護(hù)
????? 隨著人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)清潔能源的需求也在不斷增加。近年來，我國(guó)的能源市場(chǎng)出現(xiàn)了翻天覆地的變化，天然氣的應(yīng)用越來越廣泛，在某些領(lǐng)域正逐步替代煤和液化石油氣。我國(guó)的天然氣資源多分布在東北和西北地區(qū)，消費(fèi)市場(chǎng)卻集中在東南沿海和中南部大中城市等人口密集的地區(qū)[1]，這種能源分布結(jié)構(gòu)使得天然氣的快速發(fā)展受到了限制。雖然我國(guó)近年建設(shè)了多項(xiàng)天然氣管道輸送工程，如全長(zhǎng)4176km的西氣東輸工程、全長(zhǎng)950km的澀寧蘭輸氣管道工程等，這些管道工程將大大緩解東南沿海大中城市用氣緊張的問題，但是建設(shè)長(zhǎng)輸管道造價(jià)巨大，投入運(yùn)營(yíng)后的管理費(fèi)用很高，而且長(zhǎng)輸管道無法覆蓋所有的城市。因此對(duì)于中小型城市，采用長(zhǎng)輸管道供氣就不是都適宜，而建設(shè)1座4臺(tái)100m3儲(chǔ)罐的LNG氣化站造價(jià)僅為1000×104元左右，這樣的造價(jià)對(duì)于大多數(shù)城市來說是比較經(jīng)濟(jì)的選擇。這也促成了大量LNG氣化站的建設(shè)，使我國(guó)進(jìn)入了LNG氣化站建設(shè)的高峰期。LNG氣化行業(yè)是我國(guó)新興的行業(yè)，LNG氣化站設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)中的安全問題需要我們探索和研究。
1 LNG氣化站工藝流程[2]
通過公路或鐵路運(yùn)輸將LNG從生產(chǎn)廠或儲(chǔ)存基地運(yùn)送到LNG氣化站，利用站內(nèi)的卸車增壓氣化器將LNG槽車內(nèi)的氣相壓力升高，將LNG通過管道卸至站內(nèi)低溫儲(chǔ)罐。在LNG氣化站向城市管網(wǎng)供氣時(shí)，利用站內(nèi)儲(chǔ)罐配套的自增壓氣化器，將低溫儲(chǔ)罐壓力升至LNG氣化站工作壓力，一般為0.6MPa，利用這個(gè)壓力將LNG送入空溫式氣化器，通過與環(huán)境空氣的熱量交換將液態(tài)的LNG氣化為氣態(tài)天然氣。如果此時(shí)氣態(tài)天然氣的溫度不低于5℃，那么可以通過旁通回路直接送入調(diào)壓、計(jì)量、加臭裝置。如果此時(shí)的氣態(tài)天然氣溫度低于5℃，就需要經(jīng)過水浴式加熱器將氣態(tài)天然氣加熱到5℃以上，再送入調(diào)壓、計(jì)量、加臭裝置。然后，通過站內(nèi)的調(diào)壓、計(jì)量、加臭裝置將天然氣調(diào)壓、計(jì)量、加臭后送入城市中壓管網(wǎng)，為用戶供氣。LNG氣化站工藝流程見圖1。
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2 LNG的危險(xiǎn)性[1]
??? 在整個(gè)氣化過程中，只是將LNG從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，沒有發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化。雖然氣化站的流程簡(jiǎn)單，但是液化天然氣是一種超低溫介質(zhì)，變成常溫氣態(tài)天然氣后體積擴(kuò)大約600倍。因此LNG氣化站工作過程中存在著多方面的危險(xiǎn)性。
??? 低溫的危險(xiǎn)性：LNG的儲(chǔ)存和氣化操作都在低溫下進(jìn)行，溫度約-162℃。這樣的低溫液體一旦泄漏，會(huì)使接觸到的設(shè)備遇冷收縮，甚至發(fā)生脆性斷裂，從而使設(shè)備破壞，引發(fā)嚴(yán)重的事故。低溫LNG輸送管道也經(jīng)常發(fā)生凍傷操作人員的事故。
??? 火災(zāi)危險(xiǎn)性：天然氣與空氣混合極易形成爆炸性混合氣體，如果達(dá)到爆炸極限的混合氣體遇到火源，就會(huì)著火燃燒，甚至爆炸。
?? ?對(duì)人體的危害性：雖然天然氣無毒，但是如果吸進(jìn)純的LNG蒸氣，人會(huì)迅速失去知覺，3～5min后就可能死亡。天然氣泄漏會(huì)導(dǎo)致大氣中的氧含量逐漸減少，如果操作人員沒有及時(shí)警覺就會(huì)慢慢窒息。
??? 因此，LNG氣化站必須采取相應(yīng)的溫度、壓力、液位、泄漏等方面的檢測(cè)和保護(hù)措施，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理隱患，避免惡性事故的發(fā)生。
3 緊急切斷系統(tǒng)
??? 緊急切斷系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使生產(chǎn)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)能迅速進(jìn)入安全狀態(tài)。對(duì)于LNG氣化站，其最安全的模式就是進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。
??? 在LNG氣化站正常工作時(shí)，需先打開儲(chǔ)罐自增壓回路閥，使一部分LNG進(jìn)入自增壓回路，經(jīng)儲(chǔ)罐自增壓氣化器將LNG氣化后，回到儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間，以增加儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間的壓力。當(dāng)壓力達(dá)到系統(tǒng)正常工作壓力時(shí)，打開儲(chǔ)罐出液閥，讓LNG進(jìn)入空溫式氣化器進(jìn)行氣化。隨著LNG從儲(chǔ)罐中流出，儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間的壓力會(huì)因體積增大而降低。系統(tǒng)為了保持壓力平衡，就會(huì)自動(dòng)從出液口補(bǔ)充LNG進(jìn)入自增壓回路，通過自增壓氣化器后的氣體又補(bǔ)充進(jìn)儲(chǔ)罐，使儲(chǔ)罐始終處于壓力平衡狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)的正常工作。
??? 因此，要讓LNG氣化站進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，只需切斷儲(chǔ)罐進(jìn)出液閥及自增壓回路閥即可。
?《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)第9.4.21條規(guī)定：液化天然氣氣化站內(nèi)應(yīng)設(shè)置事故切斷系統(tǒng)，事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)切斷或關(guān)閉液化天然氣或可燃?xì)怏w來源，還應(yīng)關(guān)閉正在運(yùn)行可能使事故擴(kuò)大的設(shè)備。
??? LNG氣化站內(nèi)設(shè)置的事故切斷系統(tǒng)應(yīng)具有手動(dòng)、自動(dòng)或手動(dòng)自動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)的性能，手動(dòng)啟動(dòng)器應(yīng)設(shè)置在事故時(shí)方便到達(dá)的地方，并與所保護(hù)設(shè)備的間距不小于15m。手動(dòng)啟動(dòng)器應(yīng)具有明顯的功能標(biāo)志。
??? 為滿足規(guī)范的要求，在LNG氣化站設(shè)計(jì)中一般采用低溫長(zhǎng)軸氣動(dòng)緊急切斷閥來實(shí)現(xiàn)管道的遠(yuǎn)程手動(dòng)、自動(dòng)切斷。可以在控制室和現(xiàn)場(chǎng)分別設(shè)置緊急切斷按鈕，以便事故發(fā)生時(shí)能夠迅速切斷LNG站區(qū)所有氣動(dòng)切斷閥，以停止LNG供應(yīng)，確保系統(tǒng)的安全。
