LNG接收站储罐压力和真空泄放装置.doc

LNG接收站储罐压力和真空泄放装置2009-8-28摘要：介绍了LNG接收站的基本工艺和LNG储罐的基本要求，分析了LNG储罐压力检测内容，论述了LNG储罐超压保护和负压保护的设施、设定参数、压力和真空泄放装置的选择依据与设计安装要点。关键词：液化天然气储罐；压力泄放；真空泄放Pressure and Vacuum Relief Devices of Storage Tank at LNG Receiving TerminalZHANG Lin-song，XING Gui-zhuAbstract：The basic technological process of LNG receiving terminal and the basic requirement for LNG storage tank are introduced. The contents of LNG storage tank pressure test are analyzed. The facilities for overpressure protection and negative pressure protection of LNG storage tank，the parameter setting and the selection considerations，key points of design and installation of pressure and vacuum relief devices are discussed.Key words：LNG gasholder；pressure relief；vacuum relief1 概述液化天然气(LNG)接收站的功能是接卸由LNG远洋运输船运来的LNG，在LNG储罐内储存，在气化装置中进行气化，气化后的天然气送至输气干线。通过近50年的发展，在全世界已建成和正在建设的LNG接收站超过50个，LNG接收站的技术已相当成熟1、2。按照对LNG储罐蒸发气(BOG)的处理方式不同，LNG接收站的工艺方法有直接输出和再冷凝两种。直接输出法是将BOG压缩到外输压力后直接送至输气管道；而再冷凝法是将BOG压缩到较低的压力后，与由LNG低压输送泵从LNG储罐送出的LNG在再冷凝器中混合，LNG加压后处于过冷状态，可以使BOG再冷凝，然后经LNG高压输送泵加压后进入气化装置。因此，再冷凝法可以利用LNG的冷能，并减少BOG的压缩功耗，节省能量。目前国内投产或在建的LNG接收站设计都采用了先进、节能的再冷凝工艺3。LNG储罐造价高、技术复杂，是接收站的主要设备。按照建设方式，LNG储罐分为地上罐、地下罐。地上罐根据其结构特点对储液的包容性，又可分为单容罐、双容罐和全容罐。在LNG接收站的建设中，储罐罐型的选择要综合考虑罐型的技术合理性、安全性、占地面积要求、接收站场地条件、建设期、社会人文环境等诸多因素。目前国内投产或在建的LNG接收站设计都采用全容式混凝土顶储罐。罐的设计压力(表压)为29kPa，设计温度为-16565，日蒸发率为0.05%。LNG储罐内罐材料为9%Ni钢。为了安全，所有的连接管口均设计在罐的顶部；在罐的底部设有架空式承台，以防基础冻结。通常LNG储罐的操作压力应维持在低压状态，按制造标准规范配备压力和真空泄放装置，以此作为保护储罐和相邻设备的方法。本文对LNG储罐压力和真空泄放装置设计、安装进行探讨。2 LNG储罐压力检测由于外界大气压的变化对LNG储罐内的操作压力影响很大，因此LNG储罐的压力控制以绝对压力为基准，而LNG储罐的压力和真空泄放保护设施以表压为基准。LNG储罐应配备压力检测仪表，安装在合适位置来检测储罐压力的变化。压力检测应包括以下内容：连续的压力测量、超高压力检测、超低压力检测、保冷层和内罐之间差压检测、保冷层单独压力检测。3 LNG储罐超压和负压保护在两次卸船操作间隔时间段，LNG储罐的操作压力(绝压)应维持在低压状态，通常为115kPa。在卸船操作期间，储罐的压力将升高，储罐处于高压操作状态，压力通常为125kPa。 在正常操作条件下，储罐的绝对压力通过BOG压缩机压缩回收储罐的BOG来控制。在两次卸船操作间隔时间段，储罐的操作压力(绝压)应维持在低压状态(通常为115kPa)，以防压力控制系统发生故障时，储罐操作有一个缓冲空间。在卸船操作期间，储罐的压力将升高，储罐处于高压操作状态，储罐的压力保护通过表压来控制。第一级超压保护，当储罐压力(表压)达到26kPa时，控制阀打开，超压部分气体排入火炬系统。第二级超压保护，当储罐压力(表压)达到29kPa，储罐上压力安全阀打开，超压部分气体直接排入大气。 为防止LNG储罐在运行中产生负压，储罐配有真空泄放装置，防止储罐出现真空并进行补气。补气的气源为高压外输天然气管道的天然气，还采取真空阀直接连通大气的做法，当储罐产生真空时，大气可直接由真空阀进入罐内补气。第一级负压保护，当储罐在操作中压力(表压)降低到1.5kPa时，将来自高压外输天然气总管的天然气，经两级减压后进入储罐，维持储罐内压力稳定。第二级负压保护，当达到一定压力时，BOG压缩机和储罐内LNG泵应自动停机，安装在储罐上的真空阀开启，直到全开，空气直接进入罐内补气。 LNG储罐上压力保护设施的压力设定值见表1。表1 储罐上压力保护设施的压力设定值参数设定值说明储罐设计压力(表压)/kPa29.0压力泄放阀泄放开启压力(表压)/kPa29.0压力泄放阀开始打开压力泄放阀泄放全开压力(表压)/kPa31.9压力泄放阀全开高压报警压力(表压)/kPa25.5中央控制室报警超高压关断压力(表压)/kPa26.0开始打开BOG总管到火炬总管间旁路管道上压力控制阀，以调节BOG总管压力在设定值。低压报警压力(表压)/kPa6.0中央控制室报警第一级负压保护压力(表压)/kPa1.5补充天然气到BOG总管，以维持其正常操作压力。第二级负压保护真空阀开启压力(表压)/kPa-0.65真空阀开启第二级负压保护真空阀全开压力(表压)/kPa-1.5真空阀全开 经安全评估确定后，LNG储罐上的泄放装置开启时可以直接通往大气，并且每个储罐至少装配两个泄压阀，互为备用。 应设置手动全开式隔断阀把LNG储罐的各压力和真空泄放装置与储罐隔开，以便检修和其他用途。隔断阀应锁定或铅封在全开位置。储罐上应安装足够数量的压力和真空安全阀，以便隔开和检修单个安全阀时保持要求的泄放能力。 检修或操作时，不能同时关闭一个以上的隔断阀。 排放火炬或放空管的设计和安装，应防止水、冰、雪或其他异物聚集，并应垂直向上排放。4 压力和真空泄放装置的尺寸选择4.1 压力泄放装置尺寸选择 通常依据液化天然气(LNG)生产、储存和装运(GB/T 203682006)来选择LNG储罐压力泄放装置的尺寸。 压力泄放装置的尺寸应考虑储罐在最高工作压力时，火灾情况下(火焰接触)的热量输入或者是下述原因中可能同时发生的几种情况组合产生的气体流量：a. 与火焰接触；b. 操作失常，如控制装置失灵：c. 设备故障或误操作引起的其他情况：d. 充装时置换的蒸发气；e. 充装期间的蒸发气，因充装或不同组成的产品混合产生的蒸发气；f. 冷冻失效；g. 从泵回流输入热；h. 大气压降低。 泄压装置的尺寸，应按最大的一次事故的排放量或合理的和可能的事故组合排放量来选择。 最小泄放能力应不低于24h内排出满罐容积的3%的液体。4.2 真空泄放装置尺寸选择 通常依据液化天然气(LNG)生产、储存和装运(GB/T 203682006)来选择ING储罐真空泄放装置的尺寸。 真空泄放装置的尺寸选择应考虑下面原因中可能同时发生的情况组合时的需要流量：a. 按最大流量抽取液体或蒸气；b. 大气压升高；c. 过冷液体进入使蒸气空间压力降低。 真空泄放装置的尺寸，应按最大的一次事故的排量或合理的和可能的组合事故排量计算4、5。5 压力和真空泄放装置的安装压力和真空泄放装置应安装在检验时人员可以很容易通行且可拆卸修理的位置。被美国机械工程师协会(ASME)认可的安全泄压阀的安装，通常采用美国石油学会标准(API)炼油厂压力泄放装置的尺寸确定和选择2003(RP520)第篇中推荐的做法，适当考虑压力范围的差异。 气体泄压装置尽可能接近储罐。如果泄压装置通向大气，那么它们应安装在足够的高度上以防止点燃。 储罐通向泄压装置开孔的尺寸至少应与泄压装置的入口管公称尺寸一样大。 泄压装置的组件在使用中应防止风暴或误操作的影响。 真空泄压装置应尽可能直接安装在进口处，除入口前方的防水盖帽外，不应有管道连接。为预防储罐产生真空，进口应设置足够的尺寸保证补充气体流量。 泄压装置与储罐之间设置隔断阀有助于这些装置的操作和维修，正常情况下隔断阀应锁定或铅封在全开位置。参考文献：1 陈琴，张芷华.液化天然