LNG相關(guān)知識(shí)（二）
第三節(jié) LNG場(chǎng)站主要設(shè)備
LNG氣化站和瓶組氣化站主要設(shè)備包括LNG低溫儲(chǔ)罐、LNG鋼瓶、空溫式氣化器、調(diào)壓計(jì)量設(shè)備、加臭設(shè)備、低溫閥門以及一些輔助設(shè)備（如鍋爐等）等。本章主要介紹LNG場(chǎng)站特有的低溫儲(chǔ)罐、鋼瓶、空溫式氣化器、水浴加熱器等。
一、低溫儲(chǔ)罐
（一） LNG儲(chǔ)罐的分類
LNG儲(chǔ)罐可按容量、隔熱、形狀及罐的材料分類；這里只以隔熱和材料進(jìn)行分類。
1. 按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱分類
（1） 真空粉末絕熱：常見于中型LNG儲(chǔ)罐，是供氣站最常見的形式。
（2） 正壓堆積絕熱：應(yīng)用于大型LNG儲(chǔ)罐和儲(chǔ)槽。
（3） 高真空多層隔熱：較少采用，只用于小型LNG儲(chǔ)罐。
2. 按罐的材料分類
（1） 雙層金屬型：指內(nèi)罐和外罐均用金屬材料，一般內(nèi)罐采用耐低溫的不銹鋼 或鋁合金。
（2） 預(yù)應(yīng)力混凝土型：一般大型儲(chǔ)槽采用預(yù)應(yīng)力混凝土外殼，而內(nèi)筒采用低溫的金屬材料。
（3） 薄膜型：指內(nèi)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(jié)構(gòu)原理
真空粉末絕熱雙層金屬罐其結(jié)構(gòu)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(nèi)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(chǔ)罐內(nèi)罐上的接管口有上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、出液口、氣相口、測(cè)滿口、上液位計(jì)口、下液位計(jì)口。它們通過夾層和外殼與外部連接，內(nèi)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(cè)真空口。為防止真空失效和內(nèi)罐介質(zhì)漏入外罐，在外罐上封頭設(shè)置有防爆裝置，如圖4。
圖4 真空粉末絕熱低溫儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)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型。由于環(huán)境氣化器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，所以環(huán)境氣化器最常采用。但由于北方冬季寒冷，為滿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(dāng)氣化器出口溫度無法滿足工藝要求時(shí)對(duì)氣化后的天然氣進(jìn)行加熱。常采用管殼式換熱器結(jié)構(gòu)，如圖5。
圖 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(gòu)成一個(gè)封閉的水循環(huán)系統(tǒng)，熱水從加熱器的下部流入，上部流出，熱水充滿整個(gè)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(dǎo)熱片、液氣導(dǎo)流管、支架、底座、進(jìn)出口接頭等部件組成。星型翅片導(dǎo)熱管有八翅對(duì)稱,材料選用LF21防銹鋁合金。
空溫式氣化器工作時(shí)利用周圍大氣作為熱源，通過導(dǎo)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)間過長，氣化器會(huì)結(jié)霜，導(dǎo)致氣化效率降低，因此空溫式氣化器使用時(shí)設(shè)置兩組，一用一備切換運(yùn)行。圖6是空溫式氣化器工作示意圖。
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(nèi)容器、不銹鋼外容器和其他各部件構(gòu)成，在內(nèi)外容器之間具有絕熱真空夾層，結(jié)構(gòu)見圖7。
圖 7 LNG鋼瓶結(jié)構(gòu)原理圖
LNG鋼瓶各部件及其作用如下：
1. 內(nèi)置氣化器--該交換器為氣體蒸發(fā)器盤管，與外筒壁脫接，使液體產(chǎn)品連續(xù)地轉(zhuǎn)變成氣體，用于直接供氣及提升罐內(nèi)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(qū)動(dòng)壓力。
3. 節(jié)氣器-- 節(jié)氣器回路優(yōu)先從容器內(nèi)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(dāng)?shù)墓芙宇^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(yīng)液體。
6. 增壓閥--此閥把容器底部的液體增壓/節(jié)氣調(diào)節(jié)器分隔開來。用于容器內(nèi)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，在灌充過程中用來排出封頭空間的氣體。
8. 壓力表--壓力表顯示內(nèi)容器壓力。
9. 全視液位計(jì)--容器的液位計(jì)是浮子式的液面?zhèn)鞲衅?，它通過磁性元件聯(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?jī)?nèi)膽壓力超高時(shí)排放壓力。
四、 LNG場(chǎng)站常見低溫閥門
LNG場(chǎng)站常用的低溫閥門主要有增壓調(diào)節(jié)閥、減壓調(diào)節(jié)閥、緊急切斷閥、低溫截止閥、安全閥、止回閥等，其主要結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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頸閥蓋結(jié)構(gòu)，如圖6.3.5所示。其目的在于能起保護(hù)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?yàn)樵诘蜏貭顟B(tài)下隨著溫度的降低，填料彈性逐漸消失，防漏性能隨之下降，由于介質(zhì)滲漏造成填料與閥門處結(jié)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(yán)重泄漏。所以低溫閥門都采用長頸閥蓋結(jié)構(gòu)型式。
第四節(jié) LNG氣化站的運(yùn)行維護(hù)和搶修
由于LNG介質(zhì)和設(shè)備的特殊性，對(duì)其生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)有更高的要求，下面只對(duì)LNG氣化站運(yùn)行、維護(hù)和搶修的特殊內(nèi)容及要求進(jìn)行介紹，其他相關(guān)內(nèi)容和要求參見第四章。
一、LNG氣化站的運(yùn)行
（一） LNG氣化站運(yùn)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(duì)LNG工藝系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行管理。
3. 防止LNG設(shè)備超壓和超壓排放。
4. 防止LNG的低溫特性和巨大的溫差對(duì)工藝系統(tǒng)的危害及對(duì)操作人員的冷灼傷。
5. 保證連續(xù)平穩(wěn)供氣。
（二） LNG氣化站計(jì)量
LNG氣化站接收上游氣源采用質(zhì)量計(jì)量的方法進(jìn)行結(jié)算。而燃?xì)夤九c用戶之間采用體積計(jì)量的方法。因此，需將質(zhì)量換算為標(biāo)準(zhǔn)立方。質(zhì)量換算為標(biāo)方的公式為：
V=m/ρ
其中：V—標(biāo)方體積（Nm3）
m—質(zhì)量（㎏）
ρ—標(biāo)準(zhǔn)條件下的密度（㎏/ Nm3）；我國天然氣計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)條件：壓力101325Pa, 溫度293.15K(20℃)
但由于不同廠家的LNG組分不同，在標(biāo)準(zhǔn)條件下的密度也不同，所以在換算時(shí)要根據(jù)具體廠家的LNG密度進(jìn)行計(jì)算。為方便管理目前公司統(tǒng)一以1380 Nm3/t進(jìn)行換算。
（三） LNG氣化站日常巡回檢查的內(nèi)容和要求
1. 場(chǎng)站的巡回檢查應(yīng)嚴(yán)格按《巡回檢查制度》執(zhí)行。
2. 檢查空溫式氣化器結(jié)霜情況、儲(chǔ)罐外壁不應(yīng)有結(jié)霜、結(jié)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(yīng)無泄漏現(xiàn)象。
4. 觀察、分析和記錄儲(chǔ)罐壓力和液位，管道各監(jiān)測(cè)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(yùn)行參數(shù)，均應(yīng)在正常范圍內(nèi)。
5. 檢查氣化器各組切換（自動(dòng)）應(yīng)正常。
6. 檢查儲(chǔ)罐、氣化器、低溫管線應(yīng)無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(xiàng)
1. 槽車進(jìn)站前司機(jī)必須將手機(jī)、火種等易燃易爆物品交由門房保管，要嚴(yán)格按《進(jìn)站管理制度》執(zhí)行。
2. 槽車進(jìn)站后進(jìn)行稱重計(jì)量并做好記錄，并由專人到大門接車。
3. 槽車進(jìn)站后車速每小時(shí)不得超過5公里。
4. 雷雨天氣、附近有明火或發(fā)生火災(zāi)的情況下不得進(jìn)行卸車作業(yè)。
5. 站內(nèi)發(fā)生泄漏、LNG儲(chǔ)罐及槽車壓力異常的情況下不得進(jìn)行卸車作業(yè)。
6. 作業(yè)前必須在安全區(qū)域釋放人體靜電。
7. 槽車到達(dá)卸車臺(tái)后，按指定位置停好、熄火，拉起手閘，墊好車墩，并設(shè)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(yīng)對(duì)槽車上的管道等相關(guān)設(shè)備、儀表、安全裝置和聯(lián)鎖報(bào)警進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行卸車作業(yè)。
10. 槽車的停放應(yīng)穩(wěn)固，裝卸過程中嚴(yán)禁移動(dòng)車輛。
11. 卸車前應(yīng)觀察槽車壓力和液位，并做好記錄。
12. 操作人員必須穿戴好低溫防護(hù)用品，以防凍傷。
13. 人體未受保護(hù)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(yán)禁用普通螺母代替。
15. 卸車工具必須采用防爆工具。
16. 軟管連接后應(yīng)對(duì)連接部位進(jìn)行檢漏，并用干惰性氣體或天然氣氣體對(duì)卸車軟管進(jìn)行吹掃。
17. 當(dāng)操作前管線和設(shè)備處于常溫狀態(tài)時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)冷或嚴(yán)格控制液體流量，待設(shè)備和管線過渡到低溫后，再進(jìn)行相應(yīng)的操作。
18. 給槽車增壓時(shí)要控制好槽車壓力不能超過規(guī)定值（如0.65MPa）。
19. 對(duì)不同氣源的LNG宜分開儲(chǔ)存，避免因密度差引起LNG分層，并應(yīng)密切監(jiān)測(cè)氣化速率。
20. 為防止先后注入儲(chǔ)罐中的LNG產(chǎn)生密度差，應(yīng)采取以下充注方法：
（1） 槽車中的LNG密度小于或接近儲(chǔ)罐中的LNG密度時(shí)應(yīng)從儲(chǔ)罐的下進(jìn)液口充注。
（2） 槽車中的LNG密度大于儲(chǔ)罐中的LNG密度時(shí)應(yīng)從儲(chǔ)罐的上進(jìn)液口充注。
21. 卸車作業(yè)時(shí)，操作人員和押運(yùn)人員不得離開現(xiàn)場(chǎng)。
22. 儲(chǔ)罐的充裝量應(yīng)符合其充裝系數(shù)的要求。儲(chǔ)存液位不宜超過90％。
23. 在卸車與氣化作業(yè)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，不宜使用同一個(gè)儲(chǔ)罐。
24. 所有閥門操作應(yīng)緩慢啟、閉，嚴(yán)禁快速開、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. 拆卸軟管前要通過放散閥泄放軟管中的氣體，嚴(yán)禁帶壓拆卸。
26. 卸車結(jié)束之后，應(yīng)使拆卸下的低溫軟管處于自然伸縮狀態(tài)；嚴(yán)禁強(qiáng)力彎曲，恢復(fù)常溫后，應(yīng)對(duì)其接口進(jìn)行封堵。
27. 槽車降壓完成后要做好卸車記錄。
28. 嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，嚴(yán)禁液化天然氣液體滯留在封閉管段內(nèi)。
29. 儲(chǔ)罐增壓操作時(shí)，應(yīng)密切觀察儲(chǔ)罐壓力變化，確保其在規(guī)定值范圍內(nèi)。
30. 儲(chǔ)罐出液和倒罐操作時(shí)，應(yīng)有人值守，并應(yīng)觀察液位和壓力的變化情況。
31. 儲(chǔ)罐出液時(shí)，儲(chǔ)罐剩余液位不宜低于20%。
32. 氣化器在切換操作時(shí)，應(yīng)先對(duì)將要投入運(yùn)行的氣化器管線進(jìn)行預(yù)冷。
33. 對(duì)長期儲(chǔ)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(hù)
（一） 設(shè)備及管道維修完恢復(fù)使用前應(yīng)首先進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷時(shí)儲(chǔ)罐及管道不應(yīng)含水分及雜質(zhì)。
（二） 儲(chǔ)罐檢修前后應(yīng)采用惰性氣體進(jìn)行置換，嚴(yán)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(yīng)關(guān)閉集液池排放閥。
（四） 定期檢查儲(chǔ)罐外壁漆膜，應(yīng)無脫落，外壁無凹陷，安全附件應(yīng)完好。對(duì)立式儲(chǔ)罐應(yīng)定期檢查其垂直度。
（五） 每年應(yīng)檢測(cè)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降情況，儲(chǔ)罐基礎(chǔ)應(yīng)穩(wěn)固，不得有異常沉降或由于沉降造成管線受損的現(xiàn)象。
（六） 每半年檢查緊急切斷聯(lián)鎖裝置（ESD系統(tǒng)）應(yīng)正常有效。
（七） 定期檢查和調(diào)整低溫管道保冷層及管托，應(yīng)保持完好。
（八） 應(yīng)每2年對(duì)儲(chǔ)罐真空夾層檢測(cè)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(yīng)低于10Pa。
（九） 應(yīng)每年對(duì)真空絕熱儲(chǔ)罐蒸發(fā)率進(jìn)行檢查。
（十） 法蘭連接處應(yīng)采用金屬纏繞墊片。
（十一） 每月檢查和試運(yùn)儲(chǔ)罐噴淋設(shè)施和泡沫發(fā)生器。
（十二） 每半年對(duì)卸車接地夾接地電阻檢測(cè)一次。
（十三） 裝卸車軟管應(yīng)定期進(jìn)行檢查和維護(hù)保養(yǎng)，并應(yīng)定期進(jìn)行更換。
三、LNG氣化站搶修的安全注意事項(xiàng)
（一） 液化天然氣儲(chǔ)罐進(jìn)、出液管道（焊縫、法蘭間）發(fā)生少量泄漏時(shí)，應(yīng)分別關(guān)閉上下游的相關(guān)閥門，將管道內(nèi)液化天然氣放散掉，待管道恢復(fù)至常溫后，按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行維修，完畢后可利用干氮?dú)膺M(jìn)行試漏，合格后投入運(yùn)行。
（二） 當(dāng)大量液化天然氣泄漏時(shí)，對(duì)泄漏出的液化天然氣可使用泡沫發(fā)生設(shè)備，對(duì)其表面覆蓋，使其與空氣隔離。
（三） 液化天然氣泄漏著火后，嚴(yán)禁用水滅火。在滅火的同時(shí)還應(yīng)對(duì)未著火的儲(chǔ)罐、設(shè)備和設(shè)施進(jìn)行降溫處理。
（四） 其他注意事項(xiàng)參見第四章。
第五節(jié) LNG運(yùn)輸
LNG的運(yùn)輸方式有汽車槽車運(yùn)輸、LNG槽船運(yùn)輸、鐵路槽車運(yùn)輸、管道運(yùn)輸?shù)姆绞健：?
兩種運(yùn)輸方式目前采用較少。LNG槽船主要用于LNG接收碼頭的運(yùn)輸，國內(nèi)最常見的是采用LNG汽車槽車的運(yùn)輸方式。下面重點(diǎn)對(duì)LNG汽車槽車運(yùn)輸進(jìn)行介紹。
一、 LNG汽車槽車簡(jiǎn)介
汽車槽車主要由儲(chǔ)槽、運(yùn)輸半掛拖車底盤和牽引車三部分組成。本節(jié)主要介紹儲(chǔ)槽和安全裝置。
（一） 儲(chǔ)槽
儲(chǔ)槽一般為金屬雙圓筒真空粉末絕熱結(jié)構(gòu)，與LNG低溫儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)類似。尾部設(shè)置操作箱，主要的操作閥門均安裝在操作箱內(nèi)集中控制，在裝卸液管、氣相管和增壓管線上設(shè)有氣動(dòng)緊急切斷閥。操作箱內(nèi)設(shè)有壓力表和液位計(jì)，前面設(shè)有車前壓力表。
（二）LNG槽車的安全裝置
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(tǒng)組成，可在操作箱內(nèi)或汽車底盤前部實(shí)施緊急控制。
2. 阻火器：阻火器內(nèi)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(dāng)放空處出現(xiàn)著火時(shí)防止火焰回竄，起到阻隔火焰作用，保護(hù)設(shè)備安全。
3. 導(dǎo)靜電接地裝置：用于消除槽車運(yùn)輸中產(chǎn)生的靜電。
4. 吹掃置換系統(tǒng)：可對(duì)內(nèi)筒和管路整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃置換。
5. 滅火裝置：槽車上一般在前后左右兩側(cè)均配有滅火器，以備有火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)急使用。
二、 LNG槽車押運(yùn)要求
（一） 裝車后，押運(yùn)員應(yīng)隨身攜帶押運(yùn)相關(guān)證件，穿帶標(biāo)志服裝，攜帶必備的用品和專用工具。在規(guī)定時(shí)間，地點(diǎn)監(jiān)護(hù)車輛。并再次復(fù)檢各安全附件，押運(yùn)間及車輛走行裝置的技術(shù)狀態(tài)。
（二） 在執(zhí)行押運(yùn)任務(wù)時(shí)，須堅(jiān)守崗位，不得中途離崗，缺乘，漏乘，必須進(jìn)行全程押運(yùn)。如中途停車時(shí)間較長必須進(jìn)行監(jiān)護(hù)，巡查。
（三） 押運(yùn)員執(zhí)行押運(yùn)過程中、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） 槽車停站時(shí)，押運(yùn)員應(yīng)對(duì)槽車及安全附件進(jìn)行檢查，并認(rèn)真記錄溫度，壓力變化情況，及時(shí)填寫《LNG槽車運(yùn)行記錄》。
（五） 槽車停站時(shí)，押運(yùn)員同時(shí)應(yīng)對(duì)槽車的押運(yùn)間、人孔蓋、走行網(wǎng)、走行板等部位的技術(shù)狀態(tài)及衛(wèi)生狀況進(jìn)行檢查清理，排除一切安全隱患。
（六） LNG槽車在運(yùn)輸途中，發(fā)生泄漏時(shí)，應(yīng)積極主動(dòng)予以處理。如處理不了，應(yīng)立即向本單位負(fù)責(zé)人報(bào)告，并會(huì)同車站向各級(jí)鍋爐壓力容器監(jiān)察機(jī)構(gòu)和地方政府有關(guān)部門報(bào)告，并請(qǐng)槽車的檢驗(yàn)、修理、儲(chǔ)運(yùn)單位前來處理和搶救。
（七） 運(yùn)輸途中，嚴(yán)格遵守《押運(yùn)管理規(guī)定》，并自覺接受鐵路有關(guān)部門的監(jiān)督檢查，在中途技術(shù)作業(yè)站必須與貨檢互相辦理簽認(rèn)。
（八） LNG槽車運(yùn)到專用線卸車時(shí)，押運(yùn)員必須協(xié)同卸車工作人員卸車，并進(jìn)行卸車前后的交接檢查，卸完后認(rèn)真封車。
（九） 回空LNG槽車到站由公司派專人對(duì)LNG槽車技術(shù)狀態(tài)和衛(wèi)生狀況進(jìn)行逐一檢查，并與交車押運(yùn)員辦理交接手續(xù)。
（十） 返空到站后將《LNG槽車運(yùn)行記錄》、《槽車運(yùn)輸交接單》交由本單位簽收存檔。