LNG液化天然氣儲罐

1、LNG液化天然氣儲罐液化天然氣儲罐主講人：主講人：同組同學(xué)：同組同學(xué)：主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、LNG簡介二、LNG儲罐分類及常見的結(jié)構(gòu)三、常見的事故及預(yù)防措施一、LNG簡介 1.LNG（liquefied natural gas）的定義： 液化天然氣的一般特性（GB/T19204-2003）： LNG（液化天然氣）是以甲烷為主要組分的烴類混合物，其中含有通常存在于天然氣中少量的乙烷、丙烷、氮等其他組分。2、LNG的一些特性1）組分：主要成份為CH4，還有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份組成。2）密度：LNG的密度取決于其組分，通常在430kgm3470 kgm3之間，當(dāng)LNG轉(zhuǎn)

2、變?yōu)闅怏w時，其密度為1.5kg/m3，比空氣重，當(dāng)溫度上升到107時，氣體密度和空氣密度相近。3）沸點：沸點取決于其組分，在大氣壓力下通常在166到157之間4）爆炸范圍：上限為14%，下限為5%。5）無色、無味、無毒且無腐蝕性。6）體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/6253種LNG典型實例7）閃蒸 如同任何一種液體，當(dāng)LNG已有的壓力降至其沸點壓力以下時，例如經(jīng)過閥門后，部分液體蒸發(fā)，而液體溫度也將降到此時壓力下的新沸點，此即為閃蒸。8）LNG溢出物的特征 當(dāng)LNG傾倒至地面上時(例如事故溢出)，最初會猛烈沸騰，然后蒸發(fā)速率將迅速衰減至一個固定值，該值取決于地面的熱性質(zhì)和周圍空氣供熱情況。安全

3、要點：1.操作中的冷灼傷： LNG接觸到皮膚時，可造成與燒傷類似的起皰灼傷。從LNG中漏出的氣體也非常冷，并且能導(dǎo)致低溫灼傷。2.毒性： 天然氣是無毒的。3.窒息： 天然氣是一種窒息劑。大氣中氧含量約為21%，當(dāng)空氣中的氧氣含量低于19.8時，會引起人的窒息。 4.火災(zāi)： LNG發(fā)生火災(zāi)時推薦使用干粉滅火器。二、LNG儲罐分類及常見的結(jié)構(gòu) 液化天然氣儲罐是儲存液化石油氣的專業(yè)產(chǎn)品，特種設(shè)備，二類壓力容器二類壓力容器。1、分類按容量分類：（1）小型（550m3）：常用于民用LNG 汽車加注點,及民用燃氣液化站等。（2）中型（50100m3）：多用于工業(yè)燃氣液化站。（3）大型（1001000m3）

4、：適用于小型LNG 生產(chǎn)裝置。（4）超大型（1000040000m3）：用于基本負荷型和調(diào)峰型液化裝置。（5）特大型（40000200000m3）：用于LNG 接收站。 LNG儲罐 球形按形狀分類：球形罐、圓柱形罐LNG儲罐 圓柱形大型LNG儲罐-圓柱形按LNG儲罐設(shè)置方式：地上儲罐、半地下儲罐、地下儲罐按結(jié)構(gòu)型式分：單包容罐、雙包容罐、全包容罐及膜式罐 按儲罐結(jié)構(gòu)形式：單包容罐、雙包容罐、全包容罐及膜式罐。 單容罐只有一層耐低溫內(nèi)壁，需要外加圍堰防止LNG泄露； 雙容罐具有兩層耐低溫罐壁，液化天然氣為兩重儲罐所包容。正常工作時，只有內(nèi)罐接觸LNG，內(nèi)罐如果發(fā)生破損，LNG將由外罐包容，不會發(fā)

5、生泄漏事故。 全容罐除具有雙容罐的雙層耐低溫罐壁之外，還具有雙層罐頂，因此對于液化天然氣及其蒸發(fā)氣都具有雙層包容能力，能完全防止LNG液體和蒸發(fā)氣泄漏； 薄膜罐內(nèi)壁是低溫不銹鋼薄膜，外壁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，內(nèi)應(yīng)力由絕熱層傳遞到外壁來承受。薄膜罐能夠完全防止LNG泄露。雙容罐、全容罐、薄膜罐不需要圍堰。與自支承式儲罐和地下罐比較，薄膜罐占地面積較小，建設(shè)周期短，安全性能滿足要求，價格較低，是理想的選擇罐型。 由于全容罐具有更高的安全性，在LNG儲存越來越大儲存越來越大型化型化并且對儲存安全性要求越來越高儲存安全性要求越來越高的今天，全容罐得到更多的采用也是必然的。地上地下全容罐結(jié)構(gòu)外罐外罐-預(yù)應(yīng)

6、力鋼筋混凝土內(nèi)罐內(nèi)罐-9%Ni鋼保冷層保冷層-膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維或泡沫玻璃磚等材料絕熱保溫1-混凝土罐頂蓋；2-金屬頂；3-懸掛式平臺4-玻璃絲保溫層；5-聚氨酯泡沫保溫層；6-18Cr-8Ni不銹鋼薄膜;7-混凝土側(cè)墻;8-混凝土隔離墻；9-側(cè)面加熱系統(tǒng);10-混凝土底板;11-底部加熱器;12-砂礫層全容LNG儲罐特點：（1）大大減小外部撞擊、飛行物對罐的威脅。（2）消防的噴淋不需要覆蓋整個罐頂。（3）混凝土頂儲罐的內(nèi)壓可以設(shè)計得更高，減少了BOG的量，減少了操作費用，而且由于此壓力高于LNG船艙壓，BOG返回船艙不需要增壓機，減少了設(shè)備投資和操作費（4）工期長2 儲罐的結(jié)構(gòu)與建造

7、低溫儲罐為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽儲存低溫液體，承受介質(zhì)的壓力和低溫，內(nèi)膽的材料采用耐低溫合金鋼(0Crl8Ni9)；外殼為內(nèi)膽的保護層，與內(nèi)膽之間保持一定間距，形成絕熱空間，承受內(nèi)膽和介質(zhì)的重力荷載以及絕熱層的真空負壓。外殼不接觸低溫，采用容器鋼制作。絕熱層大多填充珠光砂，抽高真空。低溫儲罐蒸發(fā)率一般低于0.2%。 主要有：外罐、內(nèi)罐、內(nèi)膽支撐、絕熱層、上下進液管、上下液位管、氣相管、溢流管、出液管，及安全附件與儀表等。各部分的作用： 外罐：保護內(nèi)罐及內(nèi)、外罐之間的保冷材料，并在內(nèi)、外罐之間形成真空提高保冷材料的保冷性能。外罐可對泄漏液體與蒸發(fā)氣實現(xiàn)完全封攔,確保儲存安全。 內(nèi)罐：主要儲存LNG，但因

8、的超低溫特性，所以對罐體材料及制作要求極為嚴格。 上、下進液管：應(yīng)注意的上進液管長度現(xiàn)內(nèi)罐相差不多，儲罐中的進液管使用混合噴嘴和多孔管,可使新充注的LNG與原LNG充分混合。安全閥：當(dāng)儲罐內(nèi)壓力超過安全閥整定壓力（也叫工作壓力）時，安全閥會自動開啟，泄放多余的氣體，穩(wěn)定壓力。安全閥的整定壓力一般為壓力容器使用壓力的1.04-1.1倍，回座壓力是容器使用壓力的0.8倍。外罐爆破片：是為了防止內(nèi)罐與管道連接根部泄漏，夾層間壓力增大引起外罐的爆炸，安裝爆破片及時泄壓，從而保護儲罐。差壓式液位計：LNG儲罐一般使用的差壓式液位計。3、儲罐的增減壓原理增壓： 隨著LNG使用，罐內(nèi)液位不斷下降，氣相空間增

9、大使罐內(nèi)壓力不斷降低，LNG流出速度逐漸變慢直至停止。因此，正常運營操作中須不斷向儲罐補充氣體，將罐內(nèi)壓力維持在一定范圍內(nèi)。這個過程叫做增壓。它的原理如圖中所示：儲罐的增壓是由自力式增壓調(diào)壓器和小型空溫式氣化器組成的自動增壓系統(tǒng)來完成的。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于自動增壓器的設(shè)定值時，調(diào)壓器打開，罐內(nèi)液體靠液位差緩緩流入增壓氣化器，液體氣化產(chǎn)生的氣體流經(jīng)調(diào)壓器和氣相管補充到儲罐內(nèi)。氣體的不斷補充使得罐內(nèi)壓力回升，當(dāng)壓力回升到調(diào)壓器設(shè)定值以上時，調(diào)壓器關(guān)閉。這時，增壓氣化器內(nèi)的壓力會阻止液體的繼續(xù)流入，增壓過程結(jié)束。 減壓：（超壓保護） LNG在儲存過程中會由于儲罐的環(huán)境漏熱而緩慢蒸發(fā),導(dǎo)致儲罐的壓力逐步升

10、高,最終危及儲罐安全。 因此，必須采用釋放罐內(nèi)氣體的方法控制壓力上限。方法是在儲罐的氣相管道上設(shè)置調(diào)壓器，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力升高到設(shè)定值時，減壓閥便緩慢打開，將罐內(nèi)氣體放出，當(dāng)壓力降回到設(shè)定值以下時，自動調(diào)壓器自動關(guān)閉。需要指出的是，這里所說的調(diào)壓器并不是我們常用的氣體調(diào)壓器。一般調(diào)壓器靠出口端壓力控制閥的動作，而這種調(diào)壓器靠進口端壓力控制閥的動作，像我們常用的放散閥，另外它要耐受低溫。釋放出的氣體一般不放入大氣，后續(xù)的工藝會將其回收利用。這部分氣體簡稱BOG。 4、LNG儲罐特性要求(1)耐低溫 常壓下液化天然氣的沸點為-162。因此LNG要求儲罐具有良好的耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能。(2)安全要

11、求高 由于罐內(nèi)儲存的是低溫液體,儲罐一旦出現(xiàn)意外,冷藏的液體會大量揮發(fā),氣化量大約是原來冷藏狀態(tài)下的625倍,在大氣中形成爆炸混合物。因此要求儲罐采用雙層壁結(jié)構(gòu),運用封攔理念,在第一層罐體泄漏時,第二層罐體可對泄漏液體與蒸發(fā)氣實現(xiàn)完全封攔,確保儲存安全。(3)材料特殊。 內(nèi)罐要求耐低溫,采用0Gr18Ni9(奧氏體不銹鋼)制成,外筒為16MnR（普通低碳合金鋼）鋼板制成.(4)保溫措施嚴格。 由于罐內(nèi)外溫差最高可達200,要使罐內(nèi)溫度保持在-160,罐體就要具有良好的保冷性能,在內(nèi)罐和外罐之間填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料還要有足夠的承壓性能。(5)抗震性能好 一般建筑物的抗震要求是在規(guī)定

12、地震荷載下裂而不倒。為確保儲罐在意外荷載作用下的安全,儲罐必須具有良好的抗震性能。確保在給定地震烈度下罐體不損壞。(6)施工要求嚴格儲罐焊縫必須進行100%磁粉檢測(MT)及100%真空氣密檢測(VBT)。要嚴格選擇保冷材料,施工中應(yīng)遵循規(guī)定的程序。三、常見的事故及相應(yīng)的預(yù)防措施1、儲存容器內(nèi)的翻滾事故 液化天然氣(LNG)儲運過程中,因不同組分和溫度造成LNG的密度差異,新充注的LNG與原有的LNG自動分層。若密度較小的LNG位于上層,密度較大的LNG位于下層,則上下層會形成獨立的對流運動。在底部漏熱的影響下,底部吸熱并通過與上層之間的液-液界面?zhèn)鹘o上部,上部液體溫度升高較慢,而下層液體的溫

13、度升高較快,導(dǎo)致上下層密度差減小。下層液體由于上層液體的重力抑制作用,罐底漏熱無法使得下層的LNG蒸發(fā)而處于過飽和狀態(tài)。 一定條件下,下層強烈的熱對流循環(huán)促使分層界面被打破,上下層發(fā)生摻混,密度趨于相等。原處于過飽和狀態(tài)的下層LNG及時大量蒸發(fā),儲罐內(nèi)將出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象,引發(fā)超壓事故。原因分析： （1）液化天然氣存在不同組分。由于罐內(nèi)LNG為混合物,主要為Cl,少量的C2,極少量的C3一C6。不同物質(zhì)在液化后密度不同,因而儲存時可能在儲罐內(nèi)出現(xiàn)分層,重組份在儲罐下部,輕組份在儲罐上部。 （2）二是液化天然氣溫度不同造成。由于物質(zhì)一般存在熱脹冷縮的特性,不同溫度的LNG密度也不同。LNG儲罐內(nèi)的物料

14、和液化工段生產(chǎn)的新LNG的溫度往往存在差異。 （3）另外LNG長期靜置分層也可導(dǎo)致LNG溫度不同。長期儲存時,由于儲罐壁和儲罐頂?shù)膫鳠?導(dǎo)致邊界部分的液化天然氣與儲罐中間的液化天然氣的溫度出現(xiàn)差異。溫度較高LNG的密度較小,將流動到上層,溫度低的LNG流動到下層,導(dǎo)致儲罐內(nèi)LNG出現(xiàn)分層現(xiàn)象。措施：l)控制氣源組分變化。盡量使用同一氣源,控制其組成的變化范圍。2)LNG儲罐設(shè)液位計及液位一密度一溫度連續(xù)測量設(shè)施以監(jiān)控儲罐的液位及工作狀態(tài)。儲罐設(shè)置設(shè)足夠的報警和自動高低液位保護裝置來控制進料或控制罐內(nèi)的LNG輸送泵,以最大限度的保證LNG貯罐安全,確保正常生產(chǎn)。3)LNG從儲罐的頂部管口進入,可

15、以上部進料,也可通過內(nèi)部插入管下部進料。不同密度的LNG以不同方式進入儲罐。通常,較重的LNG從上部進入,較輕的LNG從下部進入。同時,也可通過LNG輸送泵將罐內(nèi)LNG循環(huán)到上部或底部,從而有效防止分層、翻滾現(xiàn)象的產(chǎn)生。4)在LNG儲罐內(nèi)罐的底部和罐體上設(shè)若干測溫點,可監(jiān)測預(yù)冷操作和正常操作時罐內(nèi)的溫度。在外罐也設(shè)多個測溫點,可監(jiān)測LNG的泄漏。5)LNG儲罐在長期儲存中因輕組分優(yōu)先蒸發(fā)而自發(fā)形成翻滾事故。用于調(diào)峰的LNG中,高含氮量在儲罐注入停止后不久也可能引起翻滾。經(jīng)驗表明,預(yù)防此類型翻滾的最好方法是保持LNG的含氮量低于1%,因此,在儲存過程中及注入LNG之前,應(yīng)注意含氮量的檢測。2.泄

16、漏事故原因： 主要包括閥門泄漏、法蘭失效、管線失效 ( 損壞、破裂和腐蝕) 、容器失效 ( 破裂、裂縫、腐蝕、超壓和沖壓作用等)、閥門開啟、滿裝外溢等。緊急處置方法： （1）緊急堵漏法 由于天然氣爆炸范圍窄且較空氣易于擴散的特點，因此，發(fā)生泄漏后，第一要務(wù)是防止發(fā)生爆燃，做好泄漏氣體的驅(qū)散、監(jiān)護和堵漏( 關(guān)閥) 工作，弄清泄漏發(fā)生的部位，選擇正確的堵漏方法。1）封堵法 也稱貼堵法，這種方法適用于局部小面積局部小面積或罐體裂縫罐體裂縫泄漏泄漏。這種方法直接將封堵材料浸濕貼附在泄漏處，利用超低溫度的泄漏氣體，自然對泄漏點進行封凍，從而達到封堵目的。（利用其物質(zhì)溫度低的原理） 具體操作方法是: 根據(jù)

17、泄漏點的部位，準備充足的棉布或純棉織物，加濕平展后直接貼附在泄漏點上，不停地用霧狀水進行噴淋，每層噴灑一定數(shù)量干粉，反復(fù)多次。一般情況下，泄漏情況輕微，貼附五、六層即可，實際操作時可根據(jù)泄漏量大小適當(dāng)增加貼層數(shù)量，待以上全封凍住泄漏點，完成堵漏。2）塞堵法 塞堵法也可稱為填堵法，這種方法主要適用于儲運罐儲運罐車車各種安全附件安全附件與連接管道破損連接管道破損、斷裂斷裂和罐體出現(xiàn)單一性較大損洞較大損洞的堵漏。 其主要操作方法是: 根據(jù)泄漏點漏洞的大小，選取適量的非金屬耐低非金屬耐低溫?zé)o機硬質(zhì)材料或木質(zhì)材料溫?zé)o機硬質(zhì)材料或木質(zhì)材料，盡可能按照漏洞形狀，切削或加工成錐形，在加工好的錐形物纏裹棉裹棉織

18、類物品織類物品，直接填塞漏洞內(nèi)并夯實，進行堵漏。注意事項： 1）超低溫的天然氣可能會對溢出區(qū)域附近的人員造成低溫凍傷。應(yīng)戴上無吸收性的手套無吸收性的手套，注意使用面罩面罩或護目護目鏡來鏡來保護眼睛。當(dāng)進行 天然氣泄漏堵漏時，操作人員必須穿好防凍衣防凍衣，以免液態(tài)天然氣噴濺至人體造成凍傷。 2）甲烷是一窒息性氣體，大量天然氣從破損口溢出后開始氣化，空氣中甲烷的濃度可能會非常高，從而對操作人員或者其他可能暴露于正在膨脹擴散的氣團中的人員造成窒息危害，因此操作人員必須佩戴空氣呼吸器必須佩戴空氣呼吸器。 3）天然氣氣化與空氣混合，可形成爆炸性混合物，因此在實施過程中，盡量使用防爆工具，嚴防火花產(chǎn)生盡量

19、使用防爆工具，嚴防火花產(chǎn)生。 （2）倒罐避險法 所謂倒罐避險就是將液化天然氣從事故儲運裝置通過輸轉(zhuǎn)設(shè)備和管道倒入安全裝置或容器內(nèi)的操作過程，從而避免原容器內(nèi)氣體爆燃等各類事故。在多種緊急堵漏方法無法達到堵漏效果，并且儲運罐車內(nèi)液面較高，有可能造成更大險情時，應(yīng)采用此種方法。倒罐法在具體實施過程中，需要專業(yè)人員和專用的設(shè)備需要專業(yè)人員和專用的設(shè)備，存在用時較長用時較長，社會影響較大等問題，但總體來看，運用倒罐法處理。在實施倒罐操作中要注意:（1）在倒罐過程中應(yīng)做好冷卻做好冷卻、稀釋稀釋等安全防護，注意動力電源防防爆爆，要防止發(fā)生燃燒防止發(fā)生燃燒、爆炸，造成二次事故爆炸，造成二次事故. （2）提高

20、倒罐效率，盡量爭取時間，這就要求在倒罐前加強技術(shù)論證，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇選擇合適的倒罐方法合適的倒罐方法，制訂倒罐方案，確保倒罐的快速，順利實施。（3） 自然排放法 大多數(shù)情況下，運輸車輛發(fā)生事故地點都在高速路或國道，遠離城市建成區(qū)且比較偏遠，天然氣對環(huán)境不會造成影響，因此，在條件允許的情況下，也可將發(fā)生泄漏的運輸車輛開至無人區(qū)域，采取自然排放的方法將罐內(nèi)的天然氣排放至大氣中，利用風(fēng)流進行稀釋，從而消除隱患，排除險情。但這種方法存在浪費大，客觀條件要求高等特點，特別是泄漏車輛在駛向排放點的途中，危險性大，排放區(qū)周圍環(huán)境和風(fēng)向也要求較高，因此，自然排放法一般適用于人煙稀少的空曠一般適用于人煙

21、稀少的空曠無人地段和泄漏情況特別嚴重已不宜采用其他搶險式施救方法的特殊無人地段和泄漏情況特別嚴重已不宜采用其他搶險式施救方法的特殊情況情況。自然排放法操作時要求:(1) 要有一定的風(fēng)流量要有一定的風(fēng)流量，可以將泄漏的可燃氣團吹散，不至于在泄漏區(qū)域附近形成易燃易爆區(qū)。雖然這樣排放速度較慢，但是相對救援人員來說比較安全。(2) 做好沿線群眾、車輛疏散工作和應(yīng)急工作，將泄漏車輛安全護送至無人空曠區(qū)域進行自然排放。（4）水幕稀釋法 由于天然氣的超低溫性質(zhì)，泄漏后盡管快速的吸熱氣化，但要達到燃燒溫度需要一定的特殊條件和過程。目前國內(nèi)外還沒有這方面的報道，但單純從理論上講，這種情況是存在的，特別是如果救援

22、不當(dāng)或泄漏時間太久，在現(xiàn)場情況復(fù)雜，難于控制的情況下，泄漏的天然氣就可能起火燃燒。水幕是水管中的高壓水通過各種噴頭散射出來，是水管中的高壓水通過各種噴頭散射出來，形成細小霧狀液體，一般使用圓錐形噴嘴和扁扇形噴嘴形成水幕形成細小霧狀液體，一般使用圓錐形噴嘴和扁扇形噴嘴形成水幕。 具體操作方法是：氣體向重要目標(biāo)或危險源擴散，同時向形成的重氣云團中噴射水幕，降低天然氣蒸氣的體積濃度，驅(qū)散積聚、流動的氣體，稀釋氣體濃度，防止形成爆炸性混合物。 采用水幕稀釋法時應(yīng)注意:(1） 禁止用水幕對準著火點禁止用水幕對準著火點。由于天然氣泄漏溫度非常低，泄漏后的天然氣接觸到水后，水會增大氣化速率因而會將火焰高度增大、輻射熱增大，從而造成燃爆。(2） 堅決禁止用直流水直接沖