由于LNG工廠、衛(wèi)星站、儲(chǔ)配站的產(chǎn)量或儲(chǔ)存量較大，均需要設(shè)置大容量的LNG儲(chǔ)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(jì)的儲(chǔ)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(jì)實(shí)用的安全保障系統(tǒng)——四級(jí)安全保障系統(tǒng)。
傳統(tǒng)1750m
3LNG子母罐內(nèi)部設(shè)置7個(gè)子罐，每個(gè)子罐罐容為250m
3，材質(zhì)為06Crl9Ni10，最高工作壓力為0.6MPa，設(shè)計(jì)壓力為0.66MPa，設(shè)計(jì)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2515m
3，材質(zhì)為Q345R，最高工作壓力為1kPa，設(shè)計(jì)壓力為3kPa；子母罐夾層保冷方式為填充珠光砂，并通入氮?dú)獗３终龎骸?/div>
2 LNG儲(chǔ)罐四級(jí)安全保障系統(tǒng)的設(shè)置
為使儲(chǔ)罐安全，防止超壓，確保穩(wěn)定、可靠供氣，設(shè)置了四級(jí)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(jí)：自力式降壓調(diào)節(jié)閥
自力式降壓調(diào)節(jié)閥為機(jī)械式，設(shè)置于儲(chǔ)罐BOG管上，調(diào)節(jié)閥前壓力(即儲(chǔ)罐氣相壓力)，見圖1。自力式降壓調(diào)節(jié)閥為儲(chǔ)罐氣相的第一道壓力調(diào)節(jié)閥，當(dāng)氣相壓力達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，氣體壓力推動(dòng)膜片，促使閥口打開，排放閥前氣體，降低壓力；當(dāng)氣相壓力小于設(shè)定值時(shí)，彈簧推動(dòng)膜片，關(guān)閉閥口。
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設(shè)定壓力為0.6MPa，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力達(dá)到或者超過0.6MPa時(shí)，自力式降壓調(diào)節(jié)閥自動(dòng)開啟，降低壓力，保證儲(chǔ)罐工作壓力維持在0.6MPa以下，滿足安全需要。
②第二級(jí)：BOG壓力控制閥
BOG壓力控制閥為氣動(dòng)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(jìn)口與BOG總管連接，出口與放空主管連接，取壓點(diǎn)設(shè)置在BOG壓力控制閥前儲(chǔ)罐BOG管上，當(dāng)取壓點(diǎn)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，閥門開啟，實(shí)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(diǎn)設(shè)定壓力為0.62MPa和0.63MPa。當(dāng)儲(chǔ)罐由于某種原因(保冷部分失效、LNG翻滾等)導(dǎo)致蒸發(fā)量增大，儲(chǔ)罐氣相和BOG總管壓力持續(xù)升高。當(dāng)取壓點(diǎn)壓力達(dá)到0.62MPa時(shí)，站控系統(tǒng)執(zhí)行聲光報(bào)警，提醒生產(chǎn)人員進(jìn)行故障排除；如故障不能得到及時(shí)排除，儲(chǔ)罐氣相和BOG總管壓力仍繼續(xù)升高，當(dāng)取壓點(diǎn)壓力達(dá)到0.63MPa時(shí)，BOG壓力控制閥開啟，實(shí)現(xiàn)少量持續(xù)放空，取壓點(diǎn)的壓力維持在0.63MPa。
由于BOG壓力控制閥為氣動(dòng)式，通過站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)取壓點(diǎn)壓力的調(diào)節(jié)，其安全、可靠性較傳統(tǒng)的機(jī)械式壓力調(diào)節(jié)閥高，能夠更好地實(shí)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(shí)現(xiàn)的是壓力保護(hù)功能。如出現(xiàn)事故工況，系統(tǒng)超壓，達(dá)到安全閥開啟壓力時(shí)，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(shí)，安全閥才會(huì)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(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的調(diào)節(jié)和控制，可通過調(diào)節(jié)閥的閥門開度實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)壓力的保護(hù)，超壓氣體較少時(shí)，閥口少量開啟；超壓氣體較多時(shí)，閥口開度增大，增大放散量以實(shí)現(xiàn)取壓點(diǎn)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(dòng)作，實(shí)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(dǎo)致安全閥開啟等情況，減少放空量。
