摘要：随着人们对LNG需要的升高，作为中间门户的LNG气化站数量和规模在不断提高，保证LNG气化站的安全成为首要因素。虽然研究人员在保障气化站的安全方面进行了研究，也得到了一定的成果，但是仍然存在很多问题。LNG气化站内存在的某些有害物质是危及安全生产的主要因素，当然环境因素和人为的不正规操作，也会对LNG气化站产生风险。因此，本文对LNG气化站的安全设计进行分析讨论。
关键词：LNG；气化站；安全设计
目前，在我国LNG气化站的工艺设计工作中，还存在很多的问题，因此，为了提高LNG气化站的设计工作，必须要进一步分析LNG气化站设计的要点，针对设计过程中的要点进行分析，提出设计的具体方法和方案。
1LNG气化站的发展现状及危险性分析
1.1LNG气化站的发展现状
随着全球经济的迅速增长和能源需求量的不断扩大，液化天然气因其具有运输效率高、用途广、供气设施造价低、见效快、方便灵活等特点，给世界LNG工业的发展提供了良好的基础。我国目前发展LNG进口项目，建设LNG气化站，弥补管输天然气的不足已成为目前城市行业较为关注的焦点。
1.2LNG危险性分析
LNG的成分中甲烷的摩尔分数为96%以上，所以LNG和液体甲烷性质基本类似，若处理不当，极易发生事故。从LNG的特性出发，危险性主要有：
第一，不同时刻进入同一设备的LNG由于成分和密度差异引起分层，导致LNG突然大量蒸发，压力骤升。若压力超过设备的极限承压能力，会造成设备损坏和介质泄漏，甚至爆炸。
第二，LNG的储存和操作都是在低温下进行的，一旦发生泄漏，低温会造成材料性能下降，导致更加严重的事故，并对人体造成严重伤害。
第三，虽然天然气毒性较小，但其中主要成分为甲烷，泄漏后会造成窒息等人身伤亡事故。
第四，天然气与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸下限（体积分数）为3.6%-6.5%，爆炸上限（体积分数）为13%-17%如果存在着火源，极易发生着火燃烧，甚至爆炸。同时，气体燃烧产生的热辐射会对人身及装置造成极大危害。
可见，LNG气化站的安全至关重要。在设计过程中，必须确定与LNG装置有关的危险，根据相关的标准和运行管理经验，对气化站的安全设计全面把关，使整个系统达到较高的安全水平。
2LNG气化站的安全设计
2.1设计标准
我国液化天然气工业起步比较晚，相关规范与标准相对比较滞后。在已建成的LNG项目中，通常是专业人员借鉴国外的标准和国内、外的管理经验，结合工程实际情况进行设计和施工。常用的国外标准主要有：美国的NFPA59A《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》等，国内的标准主要有：GB/T20368-2006《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》、GB/T19204-2003《液化天然气（LNG）的一般特性》、JB/T4780-2002《液化天然气（LNG）罐式集装箱》等。
2.2气化系统安全设计与运行分析
储罐自动增压与LNG气化是在压差的推动下进行，罐内压力随着储罐内LNG的流出而不断降低，为了保证LNG汽化的正常进行，需要利用自动升压调节阀和储罐自增压气化器将储罐内压力保持在正常的工作范围内，进而实现LNG气化的持续进行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自动升压调节阀和储罐自增压气化器会在储罐压力低于自动升压调节阀的设定开启值时开启升压调节阀，LNG流入自增压气化器，在自增压气化器内液态LNG发生汽化，汽化后的天然气流入储罐，储罐压力升高，LNG在压差的作用下进入空温式汽化器，化后的天然气经过调压、计量、加臭处理后，输送至城市中压燃气管网。为防止天然气因为温度过低直接进入城市中压管网造成管道、阀门等设施发生脆裂，气化后的天然气需经水浴式加热器或电加热使其温度上升到l0℃左右，然后再经调压计量加臭输送至城市燃气管网。空温式气化器要设计两套，交替使用避免长时间使用而结霜降低气化效率。气化器布置应结合工艺管线布置，站区美观的情况下适当增大相邻气化器或周边建构筑物的距离，以便干气化器的对外换热。
2.3储罐安全设计和运行分析
真空罐采用增压器给储罐增压，内罐为耐低温的不锈钢，外罐为碳钢材料，内外层之间填充绝热材料，并抽真空。储罐总容量要根据为3～5天高峰月平均日用气量确定。在储罐上分别设置测满口与差压式液位计两套独立液位测量装置，防止储罐内LNG充装过量或运行中罐内LNG太少危及储罐和工艺系统安全。储罐自控系统还要设高限报警（充装量为罐容的85％）、紧急切断（充装量为罐容的95％）、低限报警（剩余LNG量为罐容的10％）。当达到充装上限时，LNG液体会从测满口溢出，提醒操作人员手动切断进料。
2.4LNG管道及管件
在进行LNG管道及管件设计中，不仅要考虑低温液体的隔热要求，还应考虑到大温差和温度变化对材料性能的不良影响。因此，对LNG管道应包裹防水、隔热、阻燃的隔热层，对支撑结构也应采取相应措施，防止因传热造成的管道结冰或支撑钢材脆化。
同时，LNG管道的热补偿也是设计中的一个重要问题。两个固定点之间，由于冷收缩产生的应力可能远远超过材料的屈服极限。通常可采用金属波纹管、管环式补偿器或选用热膨胀系数小的管材等方法解决[7]。
在液相管道的两个切断阀之间设置安全阀，防止管道超压造成事故。在气相总管上设紧急放空装置，当误操作或设备超压时，安全阀自动开启，保护气相管道的安全，降低对管道及管件的破坏程度。
2.5消防水系统安全设计和运行分析
水在LNG站场不同于其它消防系统，在LNG气化站，水遇到LNG火灾时，对火灾没有任何积极作用，只会加速LNG的气化，进而加快其燃烧速度。水在LNG站场是用来冷却其它受到火灾热辐射的储罐或设备，防止其受到损害而发生泄漏，阻止火灾继续蔓延。在围堰处要设置泡沫发生器，防止发生LNG泄漏而快速蒸发。在LNG气化站要设置多个可燃气体报警探头，和储罐液相出口紧急切断阀联锁，一旦发现泄漏，紧急切断阀可立即关闭，防止LNG大量泄出；消灭初期火灾，控制较大火灾，防止火灾扩大蔓延，给消防队前来灭火争取时间。消防水系统可以采用室内消防水池和城市供水管网两个水源供水，厂区室外消火栓系统可以与室内消火栓系统合用，并与市政管网相连，水表井内应设置止回阀。
2.6电气设计
通常情况下，站区供电通常按二类负荷设计，两路电源供电，一路引自市电系统，另一路由自备柴油发电机提供。当断开电网供电时，柴油发电机开始自动运行，包括自动启动和自动投入供电母线，从而确保在事故发生的情况下，消防设备也能够顺利运行。消防设备用电负荷不同于生产办公负荷，大容量启动主要采用降压方式。根据国家标准《工业企业照明设计标准》（GB50034）的规定进行站区的照明设计，包括确定建筑物的照度等等。
结束语：
LNG气化站的安全设计是正常运行的前提，必须在熟悉LNG特性的前提下做好运行风险评估，为安全设计提供依据，进而为施工和运行提供可靠的指导。
参考文献：
[1]LNG气化站的工艺设计分析[J].居万美.中国石油和化工标准与质量.2015（22）
[2]平安铺LNG气化站自控系统设计[J].舒钦.科技创新导报.2018（28）
[3]液化天然气（LNG）气化站设计优化[J].张殿星.科技资讯.2015（16）
论文作者:魏清宇,卢泽森
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：储罐论文; 天然气论文; 管道论文; 火灾论文; 标准论文; 管网论文; 发生论文; 《基层建设》2019年第7期论文;