LNG加气站工艺技术与安全研究

摘 要：从LNG加气站工艺流程和LNG加气站关键设备两个方面论述了LNG加气站工艺技术，并从LNG的危险性和LNG加气站的安全评价方法及指标体系概述两个方面探讨了LNG加气站技术安全性。

关键词：LNG加气站；工艺技术；技术安全性

1 LNG加气站工艺技术分析

1.1 LNG加气站的工艺流程

与采用液下泵的LPG加气站类似，LNG加气站也包括卸车、调压、加气、泄压四个流程。

1.1.1 卸车流程

卸车流程就是把LNG从槽车或集装箱上转移到加气站内储罐的过程。通常来说，LNG卸车的方法除了潜液式低温泵卸车和卸车增压器卸车外，还包括增压器和泵联合卸车。这里主要介绍低温泵与车载增压器联合卸车。低温泵与车载增压器联合卸车的流程如下：在槽车抵达加气站后，一是要利用通过槽车自带的空温式升压汽化器对槽车的储罐进行升压作业，也可以通过加气站内部配备的卸车增压汽化器对槽车的储罐进行升压作业，由此而在LNG储罐与槽车之间产生一定的压力差，这个压力差正好可以把槽车中的LNG转移至加气站的储罐内。二是要开启潜夜式低温泵，加快对槽车内的LNG的卸车速度。在LNG卸车结束时，还需要利用卸车台气相管对槽车中的气相天然气进行回收，也就是BOG回收。在整个LNG卸车工艺当中，对BOG气体的及时排放是非常关键的一步。只有及时对BOG气体进行排放，才能有效防止受储罐压力增速提高而导致的LNG卸车速度缓慢问题发生。虽然储罐的自动减压阀可以排放气体，但是该减压阀是为了排放自然蒸汽而配备的。减压阀的口径不大，蒸汽过减压阀的流量很小，卸车过程中，排放气体的数量很大，单纯依靠减压阀不能满足其要求。在卸LNG过程中把它打开，LNG卸车结束后，再把它关闭。

1.1.2 调压流程

调压的主要原理是通过增压设备对储罐内的LNG进行增压操作。汽车车载气瓶中的LNG是饱和液体，加气站在给汽车加气之前，必须通过增压装置给储罐中的LNG进行增加和升温，使其变成LNG饱和液体。只有储罐中的LNG变成了饱和液体，才能给汽车加气。因此，调压流程是加气站给汽车加气的必要环节。对储罐内的LNG进行增压一般来说有三种方式：第一，通过储罐自带的增压设备进行增压操作；第二，通过对储罐压力调节器和泵低速循环的联合使用进行增压操作。第三，通过低温泵进行增压操作。

1.1.3 加气流程

利用LNG泵把LNG储罐中的饱和液体加压后，通过加气枪把储罐中的LNG加到汽车的车载气瓶中。在加气过程中，加气的压力可以达到1.6MPa。加气时，在通过液相软管把储气罐中的LNG饱和液体加到汽车的加气瓶中的同时，还要通过气相软管回收气瓶中的BOG，只有这样才能提升对汽车进行加气的速度，也才能确保加气工程中的正常工作压力。

1.1.4 卸压流程

在LNG槽车卸车至加气站储罐、给汽车进行加气操作以及加气站的日常运作中，随着BOG的不断产生，储罐内的压力会逐步增大。为了确保储罐安全，需要工作人员按时打开与之相关的阀门，放掉储罐中的蒸汽，达到减压的目的。就目前来说，主要的方式是直接放空。但是，这样一来往往会产生两个方面的负面后果：一是浪费资源；二是容易造成安全事故。

1.2 LNG加气站的主要设备

LNG加气站还配备相关的设备，这些设备包括LNG槽车、LNG储罐、LNG低温泵、调压汽化器、LNG车载气瓶等。目前，LNG槽车的单台最大容积为51.55m3。设计的最大压力是0.8MPa，运行压力是0.3MPa。LNG储罐包括内壳和外壳，LNG储罐内壳材料是不锈钢，外壳材料是碳钢，采用的是正空粉末绝热技术。LNG储罐容积可达到200m3。但是大多数LNG储罐的容积都在100m3以下。LNG低温泵主要运用于各种LNG的储存和转运中。LNG低温泵的输送速度与压力输送方式相比具有较高的效率。当下，我国加气站普遍采用的调压汽化器基本都是空温式汽化器。在冬季，气温较低，空温式汽化器提供的热量不足，这是一个比较常见问题。解决这个问题的措施就是把一台水浴式加热器串联上去。在国内，LNG车载气瓶一般来说可以分为三个规格，从大到小分别是510L、300L和45L。

2 LNG加气站技术安全性分析

2.1 LNG的危险性

2.1.1 LNG的易燃易爆性

LNG具有易燃易爆的特点。LNG的主要成分是甲烷。LNG在空气中的体积分数达到5%-15%时，一旦与明火接触就会引发爆炸。LNG在-162℃的情况下，燃烧范围一般在体积分数的6%-13%之间，LNG的着火温度是不断变化的，变化的依据是组分的情况。纯甲烷在正常大气压的条件下，着火温度一般为650℃。需要注意的是，天然气在燃烧的时候，速度是比较慢的。因此，在普通的室外环境中，LNG和蒸汽在燃烧的时候是不容易发生爆炸的。

2.1.2 LNG对人体的影响

作为液态深冷轻烃产品的LNG，就低温介质对人体的危害维度来说，它与液态氧、液态氮等对等对人体的危害基本是一样的。首先，低温冻伤。LNG饱和液体的温度是-162℃，一旦与人体皮肤接触，就会发生严重的低温灼伤事故，导致皮肤组织受损。其次，引发窒息。天然气的体积分数大于40%时，人体大量吸入后，就会引发窒息事故。如果吸入的LNG蒸汽，也会发生严重的后果。虽然LNG蒸汽没有毒，但是人体吸入的是纯LNG蒸汽，就会很快失去知觉，并在几分钟内死亡。空气中的氧含量逐步减少，很难为人所察觉。当被发现时，往往为时已晚。一般来说，天然气在空气中的体积分数大于52.4%时，工作人员就应该迅速离开，不然就会造成安全事故。

2.2 LNG加气站的安全评价方法及指标体系概述

从上世纪八十年代起，安全评价相继在石油、冶金、机械、化工、航空等行业兴起和运用。目前，我国石化企业最常用的安全评价方法包括预先危险性分析法、安全检查表法、故障类型及影响分析法、安全事故树分析法、模糊综合评价法、蒙德法（MOND）、道（DOW）化学爆炸指数法等。二是建立和完善安全评价指标体系。LNG加气站安全评价指标体系可以从设备因素、环境因素、人因素三个方面进行设计。从设备方面来说，可以设计调量计量系统安全性、售气系统安全性、LNG泵系统安全性、储罐系统安全性、控制系统安全性、调压系统安全性、管线安全性等指标。从环境方面来说，可以设计站内因素、站外因素指标。从人因素来说，可以设计人员因素、安全管理指标。每个指标又可以细化为若干具体指标。如安全管理指标就可以再细化为设备管理、消防管理、定期检查情况、应急处理预案、安全规章制度等具体指标。

参考文献

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