LNG储罐四级安全保障系统的设置

lnglng 储罐四级安全保障系统的设置储罐四级安全保障系统的设置 摘要 摘要 以 1750m3液化天然气 lng 子母罐的安全保护系统为例 探讨四级安 全保障系统 自力式降压调节阀 bog 压力控制阀 安全阀 泄放阀和呼吸阀 的设置方式和工艺过程 从经济上分析了设置 bog 压力控制阀的必要性 关键词 关键词 lng 储罐 安全保护 自力式降压调节阀 bog 压力控制阀 安全阀 settingsetting ofof four levelfour level safetysafety protectionsystemprotectionsystem ofof liquefiedliquefied naturalnatural gasgas tanktank abstractabstract taking the safety protection system of1750m3liquefied natural gas lng cluster tanks forexample the setting mode and process flow of the fourlevel safety protection system composed of self operateddepressurization regulating valve bog pressure controlvalve relief valve discharge valve and breather valveare described the necessity for setting bog pressurecontrol valve is analyzed economically keywordskeywords liquefied natural gas tank safetyprotection self operated depressurization regulatingvalve bog pressure eontrol valve relief valve 1 1 概述概述 由于 lng 工厂 卫星站 储配站的产量或储存量较大 均需要设置大容量的 lng 储罐 其安全可靠性要求较高 事故情况下造成的损失和影响也较大 因 此设置一套安全 可靠 成熟 经济的储罐安全保障系统尤为必要 本文以传 统 1750m3lng 子母罐为例 介绍一套较为安全可靠 经济实用的安全保障系统 四级安全保障系统 传统 1750m3lng 子母罐内部设置 7 个子罐 每个子罐罐容为 250m3 材质为 06crl9ni10 最高工作压力为 0 6mpa 设计压力为 0 66mpa 设计温度为 196 母罐为平底拱盖结构 几何容积 子母罐夹层 为 2515m3 材质为 q345r 最高工作压力为 1kpa 设计压力为 3kpa 子母罐夹层保冷方式为填充 珠光砂 并通入氮气保持正压 2lng2lng 储罐四级安全保障系统的设置储罐四级安全保障系统的设置 为使储罐安全 防止超压 确保稳定 可靠供气 设置了四级安全保障系统 即自力式降压调节阀 bog 压力控制阀 安全阀 泄放阀和呼吸阀 该安全保 障系统比常规安全保障系统增加了 bog 压力控制阀 第一级 自力式降压调节阀 自力式降压调节阀为机械式 设置于储罐 bog 管上 调节阀前压力 即储罐气相 压力 见图 1 自力式降压调节阀为储罐气相的第一道压力调节阀 当气相压 力达到或超过设定值时 气体压力推动膜片 促使阀口打开 排放阀前气体 降低压力 当气相压力小于设定值时 弹簧推动膜片 关闭阀口 设定压力为 0 6mpa 当储罐压力达到或者超过 0 6mpa 时 自力式降压调节阀 自动开启 降低压力 保证储罐工作压力维持在 0 6mpa 以下 满足安全需要 第二级 bog 压力控制阀 bog 压力控制阀为气动式薄膜凋节阀 设置于自力式降压调节阀后 bog 总管的 支管路上 进口与 bog 总管连接 出口与放空主管连接 取压点设置在 bog 压 力控制阀前储罐 bog 管上 当取压点压力达到设定值时 阀门开启 实现少量 放散 bog 压力控制阀的设置见图 2 图 2 中 eag 指安全放散气体 取压点设定压力为 0 62mpa 和 0 63mpa 当储罐由于某种原因 保冷部分失效 lng 翻滚等 导致蒸发量增大 储罐气相和 bog 总管压力持续升高 当取压点压 力达到 0 62mpa 时 站控系统执行声光报警 提醒生产人员进行故障排除 如 故障不能得到及时排除 储罐气相和 bog 总管压力仍继续升高 当取压点压力 达到 0 63mpa 时 bog 压力控制阀开启 实现少量持续放空 取压点的压力维 持在 0 63mpa 由于 bog 压力控制阀为气动式 通过站控系统实现对取压点压力的调节 其安 全 可靠性较传统的机械式压力调节阀高 能够更好地实现系统要求的超压放 散功能 另外 此 bog 压力控制阀与安全阀的区别在于 安全阀实现的是压力保护功能 如出现事故工况 系统超压 达到安全阀开启压力时 安全阀全部开启 放空 气体直至系统压力为 0 54mpa 安全阀的回座压力 时 安全阀才会关闭 停止 放散 属于间歇大量放散过程 bog 压力控制阀是实现对压力的调节和控制 可通过调节阀的阀门开度实现对系统压力的保护 超压气体较少时 阀口少量 开启 超压气体较多时 阀口开度增大 增大放散量以实现取压点稳定在 0 63mpa 属于连续稳定的少量放散过程 bog 压力控制阀开启的设定压力值略 低于安全阀的开启压力值 正是为了避免安全阀频繁开启引起大量放空 在安 全阀开启前就动作 实现压力控制 可见 设置 bog 压力控制阀适用于 lng 系统少量超压放散的情况 可以更好地 避免因少量超压导致安全阀开启等情况 减少放空量 第三级 安全阀 安全阀为机械式 设置于子罐的 bog 管道上 开启压力为 0 66mpa 回座压力 为 0 54mpa 当储罐出现故障 产生大量蒸发气 自力式降压调节阀和 bog 压 力控制阀均全部开启 仍不能稳定储罐压力 储罐气相压力升高至 0 66mpa 时 安全阀开启 与 bog 压力控制阀 自力式降压调节阀联合放空 当储罐压力下 降至 0 63mpa 时 bog 压力控制阀关闭 压力降至 0 6mpa 以下时 自力式降压 调节阀关闭 压力降低至 0 54mpa 时 安全阀关闭 在放散过程中 站控系统 发出声光报警信号 通知生产维修人员进行抢修 安全阀的设置见图 3 第四级 泄放阀和呼吸阀 在母罐上设置泄放阀和呼吸阀 泄放阀保证母罐不超压 呼吸阀保证母罐不超 压和不形成负压 夹层氮气工作压力为 0 5kpa 泄放阀开启压力为 1kpa 呼吸 阀呼气压力为 0 8kpa 吸气压力为 0 28kpa 当氮气系统发生故障引起子母罐夹层氮气压力升高或子罐发生泄漏造成夹层气 体压力升高 压力达到 0 8kpa 时 呼吸阀首先工作 进行呼气动作 确保压力 不再持续升高 如系统故障较大 夹层压力持续升高 达到 1kpa 后 泄放阀开 启 直接排空以降低压力 保证母罐在正常工作压力下运行 当夹层出现负压 氮气系统故障出现暂时性停止供氮 子母罐预冷时夹层温度降 低等 压力达到 0 28kpa 时 呼吸阀工作 进行吸气动作 保证母罐不形成 负压 各级阀的设置数量 7 个子罐共分为 2 组 1 组 3 个子罐 1 组 4 个子罐 每组子罐气相管路上各设 置 1 个 dn 50mm 的自力式降压调节阀 总 bog 管路上设置 1 个 dn100mm 的 bog 压力控制阀 设置的 4 个安全阀 dn 80mm 和 1 个泄放阀 dn 250mm 1 个呼吸 阀 dn 200mm 见图 3 3bog3bog 压力控制阀设置的经济性分析压力控制阀设置的经济性分析 增加的造价 设置 bog 压力控制阀 需要增加一套 bog 压力控制系统 即需要增加相应的设 备和管道 因此相应的造价也要增加 增加的设备和管道见表 1 安全阀单次放空损耗的天然气成本 根据上文可知 安全阀单次放空的天然气量为 2348m3 次 天然气售价按 4 8 元 m3计 则计算得到安全阀单次放空损耗的天然气成本约 11270 元 次 bog 压力控制系统投资回收期 根据国内同类 lng 项目运行经验 未设置 bog 压力控制系统的 lng 储罐安全阀 开启次数为 3 5 次 a 此处取 4 次 a 而设置 bog 压力控制阀后 安全阀基 本不开启 则 bog 压力控制系统投资回收期约为 1 5a 之后每年还将产生 45080 元的经济效益 4 4 结论结论 lng 储罐尤其是大中型储罐 设置四级安全保障系统 自力式降压调节