綜合服務處燃氣公司液化天然氣安全技術六、LNG儲存中的安全問題

液化天然氣在儲存期間，無

論隔熱效果如何好，總要產生一定數

量的蒸發氣體。儲罐容納這些氣體的數量

是有限的，當儲罐內的工作壓力達到允許最

大值時,蒸發的氣體繼續增加,會使儲罐

內的壓力上升。LNG儲罐的壓力控制

對安全儲存有非常重要的意義。涉及

到LNG的安全充注數量，壓力控制與保

護系統和儲存的穩定性等諸多因素。213儲罐材料液化天然氣儲存安全技術主要有以下幾方面：LNG充注儲罐的地基材料的物理特性應適應在低溫條件下工作，如材料在低溫工作狀態下的抗拉和抗壓等機械強度、低溫沖擊韌性和熱膨脹系數等。儲罐的充注管路設計應考慮在頂部和底部均能充灌，這樣能防止LNG產生分層，或消除已經產生的分層現象。應能經受得起與LNG直接接觸的低溫，在意外情況下萬一LNG產生泄漏或溢出，LNG與地基直接接觸，地基應不會損壞。儲罐的隔熱安全保護系統45隔熱材料必須是不可燃的，并有足夠的牢度，能承受消防水的沖擊力。當火蔓延到容器外殼時，隔熱層不應出現熔化或沉降，隔熱效果不應迅速下降。儲罐的安全防護系統必須可靠，能實現對儲罐液位、壓力的控制和報警，必要時應該有多級保護。表6LNG儲罐技術特性序號設備名稱規格型號數量1LNG

儲罐材質：16MnR/0Cr18Ni9；絕熱形式：真空、膨脹珍珠巖；重量：39832kg；工作介質：LNG；水容積：105m3；設計壓力：0.94MPa；最高工作壓力：0.8MPa；試驗壓力：1.08MPa；設計溫度：-196℃/50℃；蒸發率：2.5-8‰(6-8‰)；容器類別：Ⅲ類；外形尺寸：Ф3500×17190mm；安全閥開啟壓力0.84。

66.1LNG儲罐充注前應具備的條件

對于任何需要充注LNG或其它可燃介質的儲罐或管路，如果儲罐或管路中是空氣，不能直接輸入LNG，需要對儲罐或管路進行惰化處理，避免形成天然氣與空氣的混合物。如儲罐包括管路系統在首次充注LNG之前和LNG儲罐在需要進行內部檢修時，修理人員進去作業之前，也不能直接將空氣充入充滿天然氣氣氛的儲罐內，而是在停止使用以后，先向儲罐內充入惰化氣體，然后再充入空氣。操作人員方能進入儲罐內進行檢修。惰性氣體氮氣液態二氧化碳液態氮二氧化碳LNG儲罐充注前應具備的條件充注LNG之前，還有必要用LNG蒸氣將儲罐中的惰化氣體置換出來，這個過程稱為純化。用惰性氣體將儲罐內和管路系統的空氣或天然氣置換出來，使罐內的氣體中的含氧量達到安全的要求,然后才能充注可燃介質,這個過程稱為惰化。純化惰化純化的方法用氣化器將LNG氣化并加熱至常溫狀態，然后送入儲罐，將儲罐中的惰性氣體置換出來，使儲罐中不存在其它氣體。純化工作完成之后，方可進入冷卻降溫和LNG的加注過程。

為了使惰化效果更好，惰化時需要考慮惰性氣體密度與儲罐內空氣或可燃氣體的密度，以確定正確的送氣部位。天然氣各組分與空氣的相對密度見表7。表7天然氣各組分與空氣的相對密度介質

名稱相對分

子質量相對密度（以空氣為基準）著火溫度/℃燃燒范圍（%）甲烷160.556325～15乙烷301.044723～12.5丙烷441.524922.2～9.5丁烷582.014081.9～8.5

有關LNG的管路和設備等也同樣需要進行惰化處理，處理方法是一樣的。

低溫液化氣體儲罐必須留有一定的空間，作為介質受熱膨脹之用，不得將儲罐充滿。充灌低溫液體的數量與介質特性，與設計的工作壓力有關，LNG儲罐的最大充注量對安全儲存有著非常密切的關系。考慮到液體受熱后的體積將會膨脹，可能引起液位超高，而液位超高容易引起LNG溢出，因此，必須留有一定的空間。6.2LNG儲罐的最大充裝容量LNG在儲存過程中會由于儲罐的“環境漏熱”而緩慢蒸發，導致儲罐的壓力逐步升高，最終危及儲罐安全。6.4.1LNG儲罐的超壓保護：

LNG儲

罐超壓保護安裝自力式減壓調節閥壓力報警手動放空安全閥起跳三級安全保護6.4.2LNG儲罐的過量充裝與低液位保護

LNG的充裝數量主要通過罐內的液位來控制。在儲罐上裝設有測滿口和差壓式液位計兩套獨立液位系統，用于指示和測量儲罐液位。LNG儲罐防過量充裝裝置有：高液位報警器（充裝量85%）緊急切斷（充裝量95%）低限報警（剩余10%LNG）

儲罐高液位（最大罐容）95%是按工作壓力條件下飽和液體的密度設定的，實際操作中須針對不同氣源進行核定（下調）。

LNG儲罐的內部壓力控制是最重要的防護措施之一，必須控制在允許的震顫力范圍之內。罐內壓力過高或過低（出現負壓），對儲罐都是潛在的危險。影響儲罐壓力的因素很多，諸如熱量進入引起液體的蒸發、充注期間液體的快速閃蒸、大氣壓下降或錯誤操作，都可能引起罐內壓力上升。另外，如果以非常快的速度從儲罐向外排液或抽氣，有可能使罐內形成負壓。6.3LNG儲罐的壓力控制

1、儲罐的正常工作壓力由自力式增壓調節閥的定壓值（后壓）所限定和控制。儲罐的允許最高工作壓力由設置在儲罐氣相出口管道上的自力式減壓調節值（前后）所限定和自動控制。

2、當儲罐正常工作壓力低于增壓閥的開啟壓力時，增壓閥開啟自動增壓；當儲罐允許最高工作壓力達到減壓閥設定開啟值時，減壓閥自動開啟卸壓，以保護儲罐安全。

3、為保證增壓閥和減壓閥工作時互不干擾，增壓閥的關閉壓力與減壓閥的開啟壓力不能重疊，應保證0.05Mpa以上的壓力差。例如，若增壓調節閥的關閉壓力設定為0.693Mpa，則減壓調節閥的開啟壓力為0.76Mpa。考慮兩閥的實際制造精度，合適的壓力差應在現場安裝閥門精心調試確定。

LNG

儲罐壓力控制的方法

6.4液化天然氣儲存中的渦旋現象及渦旋預防的技術措施6.4.1渦旋現象

液化天然氣儲運過程中,會發生一種被稱為“渦旋”的非穩性現象。渦旋是由于向已裝有LNG的低溫儲槽中充注新的LNG液體,或由于LNG中的氮優先蒸發而使儲槽內的液體發生分層。分層后的各層液體在儲槽周壁漏熱的加熱下，形成各自獨立的自然循環。該循環使各層液體的密度不斷發生變化，當相鄰兩層液體的密度近似相等時，兩個液層就會發生強烈混合，從而引起儲槽內過熱的液化天然氣大量蒸發引發事故。6.4.2渦旋預防的技術措施

LNG渦旋是由分層引起的，因此防止分層即可預防渦旋。防止分層的方法：

不同產地、不同氣源的LNG分開儲存，可避免因密度差而引起的LNG分層。

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根據需儲存的LNG與儲槽內原有的LNG密度的差異，選擇正確的充注方法，可有效地防止分層，充注方法的選擇一般應遵循以下原則：①密度相近時一般底部充注;

②將輕質LNG充注到重質LNG儲槽中時，宜底部充注;③將重質LNG充注到輕質LNG儲槽中時，宜頂中充注。3

使用混合噴嘴和多孔管充注，可使充注的新LNG和原有的LNG充分混分，從而避免分層。6.5間歇泉和水錘現象

LNG充裝管線較長，管路閥門處會有較多的漏冷，管內產的BOG需要積聚到一定的壓力升到儲液面，這部分BOG溫度較高，上升時與液體進行熱交換，液體大量閃蒸，使儲罐內壓力驟然上升，有可能導至儲罐安全閥開啟。在管內液體被BOG推向儲罐的同時，管內空間被排空。罐內液體會迅速補充到管內，又重新開始BOG的積聚過程，一段時間后再次形成噴發，這種間歇時噴發成為間歇泉；6.5.1間歇泉6.5.2水錘現象系統被周期性減壓和增壓，則形成液體不斷地排空和充注。管道中有可能產生一種類似于水擊現象的LNG液體沖擊波，這稱為水錘現象。這種高壓有可能造成管路中的墊圈和閥門損壞。七、管路和閥門的安全要求管道系統的材料應不僅能夠承受正常運行溫度，還應能承受可能遇到的緊急狀況的極限溫度。管道系統應有良好的統熱或其它措施，防止管道在極端溫度下出現的損壞。在緊急情況下，若管路暴露在燃燒的環境中，應將其與火焰隔離并截斷管內流體流動。對于儲罐的輸液管線、冷箱等部件，損壞后有可能釋放出大量的可燃流體，應該有防火材料保護。管路接頭處一般不采用鋁、銅合金等材料。管道系統不允許使用F型接管、螺旋焊接結構和對接焊的焊接結構。鑄鐵類的管道也不允許使用。與容器連接的管路，如果口徑大于25mm，并有液體經過的妝頭處，應當裝備至少一個能自動關閉的閥門，或能遠程控制的快速截止閥。用于LNG或低溫流體管路的管架，在設計時應注意避免產生過高的熱量傳導，引起結冰或支架材料的脆裂。管徑小于等于50mm的管路，可以采用螺紋、焊接或法蘭等密封結構。而50mm以上的LNG管路，接頭不能使用壓緊式法蘭或螺紋連接的密封結構。可采用焊接的法蘭接頭，焊接材料的熔點應在540℃以上。

工作溫度低于-30℃的管路，其支撐結構應盡量減少傳熱，避免結冰。在低溫下工作的波紋形膨脹節內部應有絕熱措施，避免在波紋上形成冰。八、裝卸作業234進行LNG裝卸作業時，應有具有資格認證的操作人員始終參與操作。操作說明書不僅應標明正常的操作方法，也應標明緊急狀態的應急措施。進行LNG輸送時裝卸區域應杜絕一切火源；應有“禁止吸煙”的警示牌。進行LNG輸送作業時，先對儲罐內的液位進行檢查；閥門也應檢查和調整，開始時啟動應緩慢。78如果壓力或溫度有異常，應立即停止操作，直到查明原因并予以糾正。在輸關操作過程中，應嚴密關注壓力和溫度的變化情況。LNG輸送管道應安裝液體和氣體的排放接頭，使輸送管在卸開連接之前，排空內部的殘液，排放口應連通到比較安全的地方。在LNG輸送作業期間，整個系統不得進行重大的維修槽車在進行裝卸作業時，周圍禁止車輛通行。輸液管連接到槽車之前，氣車應用墊塊墊穩并剎車；并按要求設立警示牌或警示燈；關閉槽車發動機。發動機只能在槽車輸送管路斷開以后，并且在所有排出的蒸氣都徹底散開后才能啟動。對輸送管應定期的檢查是否存在損壞或缺陷，一般至少每年檢查一次，檢查壓力為最大工作壓力。九、消防和防護

為了將可燃介質泄漏造成的危害降到最低。應設置有消防安全設備，以及泄漏和溢出的控制裝置，同時還包括工廠安全保障的基本措施。所有的LNG設施均應配備消防設備。

防護的范圍需要對實際情況進行分析和評估。評估包括下列內容：(1)可燃介質的泄漏檢測及控制所需要的設備類型、數量和位置。(2)非工藝性火險情和電氣產生的火災所需要的檢測和控制設備類型、數量和位置。(3)保護設備和建筑免受火災影響的必要方法。(4)消防用水系統。(5)滅火及其它火勢控制設施。(6)緊急關閉系統（ESD）中的設備和工作過程。(7)緊急關閉系統必要的傳感器的類型和位置。(8)緊急情況下廠區人員的職責，以及外部接應人員應采取的應急措施。(9)執行緊急責任人員所需的保護裝置和特別訓練。不管火災是否發生，都應準備詳細的事故處理措施，防止潛在的隱患發展成為事故。這些措施包括（但不限于）以下內容：①設備的關閉或隔離措施，確保切斷可燃流體的流失或盡可能減少流失。②消防設施的使用。③急救。④工作人員的職責。操作控制室中應常備故障處理手冊。故障處理手冊應根據設備或工序的改變而不斷更新內容。所有的工作人員應針對他們在故障處理手冊中分工的職責進行培訓。負責使用消防設備的或其它應急設備的人員，應經過培訓，并至少每年訓練一次。可燃氣體引發的火災（包括LNG引起的火災），應在燃料源切斷后才能撲滅。控制區內禁止吸煙和非工藝性火源。焊接、切割及類似的操作只能在特別批準的時間和地點進行。有潛在火源的車輛或其它運輸工具禁止進入圍堰區，與裝有LNG或可燃液體的儲罐和設備的距離至少在15m以上。除非經過特別批準，并有全程保護監視的地區或用在特殊目的的裝卸貨物的工區。對于那些可能發生的可燃氣體積集和LNG熒光屏4而引發火災的地區，應進行監控。監控的內容主要有低溫和可燃氣體。應有完備的消防用的水系統，提供足夠的水來保護暴露的設備，冷卻儲罐的表面、管道和閥件，并控制火焰向未著火的地方蔓延。LNG設施內和槽車上的關鍵位置，應有便攜式或輪式滅火器，應能撲滅氣體發生的火災。1234LNG儲罐。567以下設施應有外層防護欄、圍墻等。這些設施包括：有工藝設備或控制設備的建筑。可燃制冷劑儲罐。可燃液體儲其它危險物的存放區域室外的工藝設備區域。沿岸的