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摘 要:以1750m3液化天然氣(LNG)子母罐的安全保護系統(tǒng)為例,探討四級安全保障系統(tǒng)(自力式降壓調(diào)節(jié)閥—BOG壓力控制閥—安全閥—泄放閥和呼吸閥)的設(shè)置方式和工藝過程,從經(jīng)濟上分析了設(shè)置BOG壓力控制閥的必要性。?
關(guān)鍵詞:LNG儲罐;??安全保護;??自力式降壓調(diào)節(jié)閥;??BOG壓力控制閥;??安全閥
Setting of Four-level Safety Protection?System of Liquefied Natural Gas Tank
Abstract:Taking the safety protection system of?1750m3?liquefied natural gas(LNG)cluster tanks for?example,the setting mode and process flow of the fourlevel safety protection system composed of self-operated?depressurization regulating valve,BOG pressure control?valve,relief valve,discharge valve and breather valve?are described.The necessity for setting BOG pressure?control valve iS analyzed economically.
Keywords:liquefied natural gas tank;safety?protection;self-operated depressurization regulating?valve;BOG pressure eontrol valve:relief valve
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1 概述
由于LNG工廠、衛(wèi)星站、儲配站的產(chǎn)量或儲存量較大,均需要設(shè)置大容量的LNG儲罐,其安全可靠性要求較高,事故情況下造成的損失和影響也較大,因此設(shè)置一套安全、可靠、成熟、經(jīng)濟的儲罐安全保障系統(tǒng)尤為必要。本文以傳統(tǒng)1750m3LNG子母罐為例,介紹一套較為安全可靠、經(jīng)濟實用的安全保障系統(tǒng)——四級安全保障系統(tǒng)。
傳統(tǒng)1750m3LNG子母罐內(nèi)部設(shè)置7個子罐,每個子罐罐容為250m3,材質(zhì)為06Crl9Ni10,最高工作壓力為0.6MPa,設(shè)計壓力為0.66MPa,設(shè)計溫度為-196℃;母罐為平底拱蓋結(jié)構(gòu),幾何容積(子母罐夾層)為2515m3,材質(zhì)為Q345R,最高工作壓力為1kPa,設(shè)計壓力為3kPa;子母罐夾層保冷方式為填充珠光砂,并通入氮氣保持正壓。
2 LNG儲罐四級安全保障系統(tǒng)的設(shè)置
為使儲罐安全,防止超壓,確保穩(wěn)定、可靠供氣,設(shè)置了四級安全保障系統(tǒng),即自力式降壓調(diào)節(jié)閥—BOG壓力控制閥—安全閥—泄放閥和呼吸閥。該安全保障系統(tǒng)比常規(guī)安全保障系統(tǒng)增加了BOG壓力控制閥。
①第一級:自力式降壓調(diào)節(jié)閥
自力式降壓調(diào)節(jié)閥為機械式,設(shè)置于儲罐BOG管上,調(diào)節(jié)閥前壓力(即儲罐氣相壓力),見圖1。自力式降壓調(diào)節(jié)閥為儲罐氣相的第一道壓力調(diào)節(jié)閥,當氣相壓力達到或超過設(shè)定值時,氣體壓力推動膜片,促使閥口打開,排放閥前氣體,降低壓力;當氣相壓力小于設(shè)定值時,彈簧推動膜片,關(guān)閉閥口。
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設(shè)定壓力為0.6MPa,當儲罐壓力達到或者超過0.6MPa時,自力式降壓調(diào)節(jié)閥自動開啟,降低壓力,保證儲罐工作壓力維持在0.6MPa以下,滿足安全需要。
②第二級:BOG壓力控制閥
BOG壓力控制閥為氣動式薄膜凋節(jié)閥,設(shè)置于自力式降壓調(diào)節(jié)閥后、BOG總管的支管路上,進口與BOG總管連接,出口與放空主管連接,取壓點設(shè)置在BOG壓力控制閥前儲罐BOG管上,當取壓點壓力達到設(shè)定值時,閥門開啟,實現(xiàn)少量放散。BOG壓力控制閥的設(shè)置見圖2(圖2中EAG指安全放散氣體)。
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取壓點設(shè)定壓力為0.62MPa和0.63MPa。當儲罐由于某種原因(保冷部分失效、LNG翻滾等)導致蒸發(fā)量增大,儲罐氣相和BOG總管壓力持續(xù)升高。當取壓點壓力達到0.62MPa時,站控系統(tǒng)執(zhí)行聲光報警,提醒生產(chǎn)人員進行故障排除;如故障不能得到及時排除,儲罐氣相和BOG總管壓力仍繼續(xù)升高,當取壓點壓力達到0.63MPa時,BOG壓力控制閥開啟,實現(xiàn)少量持續(xù)放空,取壓點的壓力維持在0.63MPa。
由于BOG壓力控制閥為氣動式,通過站控系統(tǒng)實現(xiàn)對取壓點壓力的調(diào)節(jié),其安全、可靠性較傳統(tǒng)的機械式壓力調(diào)節(jié)閥高,能夠更好地實現(xiàn)系統(tǒng)要求的超壓放散功能。
另外,此BOG壓力控制閥與安全閥的區(qū)別在于:安全閥實現(xiàn)的是壓力保護功能。如出現(xiàn)事故工況,系統(tǒng)超壓,達到安全閥開啟壓力時,安全閥全部開啟,放空氣體直至系統(tǒng)壓力為0.54MPa(安全閥的回座壓力)時,安全閥才會關(guān)閉,停止放散,屬于間歇大量放散過程。BOG壓力控制閥是實現(xiàn)對壓力的調(diào)節(jié)和控制,可通過調(diào)節(jié)閥的閥門開度實現(xiàn)對系統(tǒng)壓力的保護,超壓氣體較少時,閥口少量開啟;超壓氣體較多時,閥口開度增大,增大放散量以實現(xiàn)取壓點穩(wěn)定在0.63MPa,屬于連續(xù)穩(wěn)定的少量放散過程。BOG壓力控制閥開啟的設(shè)定壓力值略低于安全閥的開啟壓力值,正是為了避免安全閥頻繁開啟引起大量放空,在安全閥開啟前就動作,實現(xiàn)壓力控制。
可見,設(shè)置BOG壓力控制閥適用于LNG系統(tǒng)少量超壓放散的情況,可以更好地避免因少量超壓導致安全閥開啟等情況,減少放空量。