LNG儲(chǔ)罐
目前應(yīng)用的絕大多數(shù)LNG儲(chǔ)罐可分為兩類：?jiǎn)稳莘e和全容積，兩種儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
近年來，大部分LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)成全容積式。單容積和全容積儲(chǔ)罐都是雙壁儲(chǔ)罐，然而，在事故狀態(tài)下，兩種儲(chǔ)罐容納液體和氣體的能力是不同的。
在單容積儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中，外部?jī)?chǔ)罐僅為容納氣體設(shè)計(jì)。在這種結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部?jī)?chǔ)罐的事故將導(dǎo)致外部?jī)?chǔ)罐的事故。常規(guī)的內(nèi)置儲(chǔ)罐是用9％鎳鋼制造，而外置罐用碳鋼制造。外置儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)是用來隔離和容納氣體(不是液體)，因此這種結(jié)構(gòu)需要兩級(jí)容器。
全容積儲(chǔ)罐的內(nèi)置儲(chǔ)罐與單容積儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)是一樣的，都是自立式9%鎳鋼罐。然而，周圍的預(yù)應(yīng)力混凝土罐是用來容納氣體和液體。常規(guī)的混凝土罐也有一個(gè)碳鋼襯層，并有一個(gè)狹窄的9%鎳鋼襯板來保護(hù)底部邊角免受熱沖擊。在內(nèi)外罐之間用珍珠巖隔熱材料填充。
4.1 儲(chǔ)罐安全措施
LNG儲(chǔ)罐具有很多安全設(shè)計(jì)特征，例如：
-儲(chǔ)罐周圍的混凝土墻能容納全部或更多的LNG儲(chǔ)罐存儲(chǔ)量
-儲(chǔ)罐的所有開口例如液體輸入和輸出管線以及儀表安裝都穿過頂蓋，也就是說，在預(yù)應(yīng)力混凝土外殼和9％鎳鋼底部沒有開口
-壓力和動(dòng)態(tài)變送器以及熱電偶檢測(cè)儲(chǔ)罐的各個(gè)部分。任何不正常的運(yùn)行狀態(tài)都將被檢測(cè)和報(bào)警-全廠運(yùn)行聯(lián)鎖設(shè)計(jì)用來防止儲(chǔ)罐不安全工作和過滿以及超壓
-壓力控制閥和PSVs
4.2 翻滾
在LNG儲(chǔ)存中，翻滾是一個(gè)主要的安全問題。通過進(jìn)一步研究，該現(xiàn)象已被人們很好地認(rèn)識(shí)，在儲(chǔ)罐中它將引起大量的氣體突然轉(zhuǎn)變并導(dǎo)致罐結(jié)構(gòu)破壞，因輸送到儲(chǔ)罐的LNG成分不同而導(dǎo)致的分層引起翻滾。由于熱量損失，超過一個(gè)周期的時(shí)間，LNG的底層將變的特別熱。當(dāng)這個(gè)過飽和底層(由于靜壓頭不會(huì)氣化)因溫度相同而突然升到頂部時(shí)，將會(huì)迅速產(chǎn)生大量的氣體。
計(jì)算機(jī)模型已經(jīng)發(fā)展到能夠預(yù)測(cè)突變發(fā)生的時(shí)間、分層和氣體釋放率。然而，在突變時(shí)的氣體釋放率峰值很難精確預(yù)測(cè)。因此，為避免突變的發(fā)生，在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)防是必要的。
顯然，要避免突變的一個(gè)方法是只卸到空罐里或通過分離等濃度液體。但此法將成倍增大儲(chǔ)罐的投資，事實(shí)上這個(gè)選擇已經(jīng)受到限制。
使用的一些類似方法是把不同品質(zhì)的LNG分開儲(chǔ)存，使用人口噴射器促進(jìn)LNG混合；通過泵將剩余部分進(jìn)行再循環(huán)頂部進(jìn)入濃度大的，底部進(jìn)入濃度小的。
對(duì)于這些方法每一種都有其局限性，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，經(jīng)過仔細(xì)的思考后再做決定。
5 消防
一個(gè)完整的LNG供氣站消防包括控制部分的設(shè)計(jì)和安裝，將火災(zāi)可能性降到最小的邏輯聯(lián)鎖設(shè)計(jì)，快速探測(cè)和遏制火災(zāi)。其中的一些設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：
-火焰和可燃?xì)怏w探測(cè)器以及自動(dòng)隔離和停車聯(lián)鎖。
-服務(wù)于儲(chǔ)罐和構(gòu)筑物以及所有主要設(shè)備自動(dòng)噴頭和手動(dòng)系統(tǒng)
-為防止安全停車失敗，在整個(gè)裝置上安裝自動(dòng)和手動(dòng)切斷閥來隔離火災(zāi)。
-在供氣站消防中使用的兩種單獨(dú)的系統(tǒng)是：化學(xué)干粉消防系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)。
5.1 化學(xué)干粉滅火系統(tǒng)
有些獨(dú)立的干粉滅火系統(tǒng)，在壓縮氮?dú)獾耐苿?dòng)下，固體碳酸氫鈉用來保護(hù)供氣站的重要區(qū)域。依靠這種設(shè)備，有五種激活方法：
-自動(dòng)紫外線感應(yīng)器
-自動(dòng)伺服設(shè)備
-來自被保護(hù)裝置或附近的就地氣源
-化學(xué)干粉滅火器手動(dòng)機(jī)械裝置
-來自主控盤的遠(yuǎn)傳氣源
5.2 雨淋系統(tǒng)
海水被用作LNG供氣站選定區(qū)域的消防水。水源通過一個(gè)帶立式消防水泵的人口裝置送到消防水環(huán)形管路系統(tǒng)。當(dāng)壓力低于60psig(0．4MPa表壓)時(shí)，泵自動(dòng)啟動(dòng)。噴淋系統(tǒng)則連到這個(gè)環(huán)路上。
從生活水系統(tǒng)中通過一個(gè)穩(wěn)壓泵來維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在100psig(0．67MPa表壓)。
雨淋閥由空氣感溫探頭(HAD)控制安裝在被保護(hù)建筑內(nèi)的每一個(gè)系統(tǒng)。所有雨淋系統(tǒng)雨淋閥的控制氣源由閥門附近存放的氮?dú)怃撈刻峁?/span>
5.3 可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)
有兩個(gè)可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)：在氣化器里的碳?xì)浠衔镄孤z測(cè)和大氣中可燃?xì)怏w檢測(cè)。
每個(gè)氣化器安裝一個(gè)氧含量和燃燒分析儀，來取樣、分析和記錄煙道氣體中氧和碳?xì)浠衔锏暮俊?/span>
5.4 紫外線火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)
每個(gè)紫外線探測(cè)器都是一個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)，它能對(duì)碳?xì)浠衔镆l(fā)的火焰進(jìn)行探測(cè)。該探測(cè)器暴露在陽光、白熾燈光、熒光或水銀光、電或電弧焊以及閃電的照射下不會(huì)報(bào)警。暴露在碳?xì)浠衔锘鹧娴淖贤饩感應(yīng)器自動(dòng)激活相關(guān)聯(lián)的化學(xué)干粉系統(tǒng)同時(shí)報(bào)警。
紫外線探測(cè)器被安裝在如下火災(zāi)控制區(qū)：氣化器區(qū)、外送泵區(qū)、碼頭以及罐區(qū)。
5.5 煙氣檢測(cè)
為控制火災(zāi)，感煙探測(cè)器安裝在以下建筑內(nèi)：控制室、電氣室以及消防泵房。
露置在含煙氣中的探測(cè)器自動(dòng)激活以下設(shè)備：主控制盤上的可視火災(zāi)報(bào)警，全廠火災(zāi)警報(bào)器和著火部位的火災(zāi)信息。
此時(shí)，上面列出的建筑物的加熱和通風(fēng)系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉。
5.6 消防水量
水不是用來撲滅火災(zāi)，而是用來保護(hù)暴露在外部火災(zāi)中的建筑物、儲(chǔ)罐和設(shè)備的需要。
對(duì)于噴淋頂部和每一個(gè)建筑物的外墻的常規(guī)的水量為：
單位：加侖/分鐘(升/分鐘)
①壓縮機(jī)房1000-1500(3785-5678)
②控制室625(2366)
③消防泵房400-600(1514-2271)
④主配電室200(757)
⑤公用建筑160(606)
除噴淋系統(tǒng)外，來自監(jiān)控器和消防船的水也經(jīng)常用來幫助控制火災(zāi)，主要是通過冷卻相鄰的設(shè)備和建筑物以防火勢(shì)蔓延。
6 停車
各種可能的事件，如火災(zāi)信號(hào)，儲(chǔ)罐壓力高，儲(chǔ)罐液位高或儀表風(fēng)壓低，都將啟動(dòng)緊急停車系統(tǒng)。整個(gè)過程是經(jīng)過各種切斷閥和放空來關(guān)閉受影響區(qū)域的設(shè)備和封鎖將受影響的區(qū)域。當(dāng)安裝在碼頭上的任何一個(gè)紫外線探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)，人們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)和控制室內(nèi)將聽到聲音報(bào)警。卸車管線上的切斷閥將自動(dòng)關(guān)閉。如果是初次起動(dòng)，為保證安全停車，原則上手動(dòng)ESD按鈕應(yīng)設(shè)在裝置上。
另外，在沒有電源或氣源的情況下，低溫閥根據(jù)設(shè)計(jì)將關(guān)閉。每個(gè)閥門(除壓縮機(jī)旁通閥外)也有一個(gè)保險(xiǎn)連接激活開關(guān)，關(guān)閉火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的閥門。
7 結(jié)論
LNG設(shè)施在全世界已經(jīng)安全、可靠、環(huán)保運(yùn)行了三十年，但是，設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)的LNG供氣站仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這是因?yàn)椋?/span>
-LNG工業(yè)面臨著降低成本的壓力(但是，LNG設(shè)計(jì)的安全性仍不容忽視)
-LNG工業(yè)的成長(zhǎng)將主要依賴對(duì)該工業(yè)很不熟悉或一無所知的市場(chǎng)環(huán)境
-新技術(shù)的發(fā)展，例如：在氣化站設(shè)計(jì)中，將要克服能源綜合利用所帶來的新的安全問題
-作為一代有競(jìng)爭(zhēng)力的環(huán)保能源，高效循環(huán)技術(shù)的發(fā)展(見1998/99冬季發(fā)表在PTQ《降低LNG供氣站運(yùn)行成本》一文)已經(jīng)為LNG確立了一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢。由于電力快速增長(zhǎng)的需要，太平洋周邊國(guó)家的許多LNG工程正處于規(guī)劃階段，中國(guó)、印度和南美等地區(qū)市場(chǎng)的不斷開放，更多更大的項(xiàng)目有望上馬。這些項(xiàng)目中有不少將選址在人口密集的地方，因此安全問題更應(yīng)引起高度重視。
這類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工需要有經(jīng)驗(yàn)的工程建設(shè)隊(duì)伍，他們必需熟知該類項(xiàng)目的安全問題。同時(shí)，他們不僅在LNG方面要有經(jīng)驗(yàn)，而且在發(fā)電方面也是如此，從LNG供應(yīng)到發(fā)電整個(gè)過程的設(shè)計(jì)，應(yīng)該保證其安全性和完整性。
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