LNG接收站LNG储罐泄漏收集系统

LNG接收站LNG储罐泄漏收集系统

种亚龙

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摘要：国内LNG接收站自2006年广东深圳大鹏LNG接收站项目正式投产以来，中国沿海LNG接收站建设进入高峰期，目前已经投产LNG接收站22座，投用的16万方及以上容积的全包容LNG储罐约70座，大型LNG储罐泄漏收集处理系统是LNG接收站工艺安全中非常重要的一部分，落实工艺安全的重要举措就是要从源头—设计出发，预防事故的发生。回顾青岛2013年11月22日东黄输油管道泄漏爆炸特大事故，油气管道与排水暗渠交叉布置不合理，油气管道与排水暗渠交叉布置不合理，输油管道在排水暗渠里悬挂架设，存在原油泄漏进入排水暗渠的风险。

关键词：LNG接收站；LNG储罐；泄漏；收集系统；

引言

LNG接收站是国内进口LNG的主要中转枢纽，随着“碳达峰”和“碳中和”战略的实施，LNG接收站的规模和数量不断增加。运营监管单位的安全管理工作也越来越困难。在储罐发生泄漏爆炸时，应采取措施防止发生意外，减轻火灾后果影响。采用数值模拟进行火灾场景仿真，具有成本低、风险低、可重复性高等特点。

1LNG泄漏扩散规律

LNG泄漏发生后，LNG的扩散取决于泄漏处的工艺参数，即泄漏时的压力和温度，其中压力是LNG泄漏扩散特点的决定参数。当LNG泄漏压力较低时，如LNG接收站低压输送系统，其运行压力为13barG左右，LNG从低压输送系统阀门或法兰处泄漏后会蒸发一部分，使剩余LNG保持液态饱和状态；而当LNG泄漏压力较高时，如LNG接收站高压泵出口输送系统，其运行压力为90barG左右，LNG从高压输送系统阀门或法兰处泄漏后会迅速全部蒸发。因此在LNG接收站只有低压输送区域需要考虑LNG泄漏收集系统，而高压输送区域的LNG泄漏后会迅速蒸发，不需要设置LNG泄漏收集系统。在LNG接收站低压输送区域，当LNG发生少量泄漏时会迅速气化并在大气中较快挥发、稀释，一般不会造成严重后果。但是当LNG发生事故性大量泄漏时，会在地面形成流淌液池，大量LNG泄漏在地面上时，起初会迅速蒸发，然后当从地面和周围大气中吸收的热量与LNG蒸发所需的热量平衡时便衰减至某一固定的蒸发速度，该蒸发速度的大小取决于从周围环境吸收热量的多少。泄漏的LNG开始蒸发时，所产生的气体温度接近液体温度，其密度大于环境空气。LNG蒸发在未大量吸收环境中的热量之前，会沿地面形成一个流动层，当从地面或环境空气中吸收热量后温度升高，气体也开始上升和扩散，形成的蒸发气-空气混合物在温度继续上升过程中逐渐形成密度小于空气的云团。

2LNG储罐的安全技术应用策略

2.1储罐选型与基础

作为储存液化天然气的基础设施，本身具有较高的安全风险，在扩建过程中注意储罐的选型与基础，以此来满足厂家扩大储存规模的需求。天然气液化工厂应严格遵循规范标准对LNG储罐展开扩建，现阶段我国以真空绝热储罐、常压罐以及子母罐为主要选择，综合考虑天然气液化工厂的大规模、长时间储存特点，大多都会选择常压储罐。常压储罐中包含全容、单容与双容三种类型，具体选择哪种类型的储罐，会根据工厂占地面积、投资以及安全性确定。在选好储罐类型后，结合储罐外形构建基础，比如大型立式平底圆筒储罐，基础主要为高架式、落地式两种类型，其中高架式的空气流通效果更好，无需增加隔热设计，并且基础结构出现冷冻膨胀的现象较少，因此在LNG储罐扩建中，应采用高架式混凝土桩基基础。施工过程中在承台下方设计柱腿，除了支撑整个储罐外，还能发挥出一定促进空气流通的作用，储罐底部内外增加隔热层，主要选择热导率相对较小的材料，满足液化天然气储存过程中的温度条件。

2.2双安全壳设计

在LNG储罐的设计中应采取双安全壳设计形式，并且内胆与外胆可以独立容纳冷冻液，在LNG储罐的正常运行中，能够有效储存液化天然气。外罐不仅要容纳内罐，同时会存储由蒸发气体泄漏的物料，有利于保障LNG储罐安全，目前在国际上主要流行双层和全密闭LNG储罐设计，但是双安全壳的设计方案更具优势。天然气液化工厂LNG储罐扩建设计，应遵循国际与行业标准规范，严格控制储罐与其他区域的距离，避免储存液化天然气的过程中造成安全事故。通过实践表明双安全壳的设计完全能够满足LNG储罐使用要求，内外密闭性好、无需在储罐周围安装辅助溢流密闭系统，其中不仅增加了多道安全屏障，同时设计均达到了泄漏控制要求，因此双安全壳设计是应用最为广泛的安全系统。

3LNG储罐泄漏收集处理系统

LNG储罐泄漏收集系统主要包括LNG泄漏收集设施，泄漏的LNG与雨水的分离设施，泄漏LNG的处理设施三大组成部分。LNG收集设施的主要作用是在发生LNG泄漏事故时，LNG首先被聚集在罐顶收集区域或罐底收集盘内，以免LNG分散到钢结构上，对钢结构造成损坏，造成更严重的后果。聚集在收集区域的LNG通过下降导管引到雨水分离池内，雨水分离池是一个带有冰封功能的分离池，其作用是在LNG泄漏事故时使LNG不进到雨水沟，而通过LNG收集沟流到积液池内，在正常情况时LNG收集区域的雨水可以通过雨水分离池进到雨水沟，而不流到积液池。当发生LNG泄漏事故时，泄漏的LNG被收集到积液池，积液池内安装了低温探测器，检测到低温后，雨淋阀组自动启动高倍泡沫系统，将积液池中的LNG用泡沫覆盖，避免LNG大量蒸发，形成蒸汽云，造成潜在爆炸危险。

4基于声发射技术的储罐底板泄漏检测方法

声发射是材料内部突然释放应变能形成一种弹性应力波的物理现象。材料腐蚀产生穿孔或穿透性裂纹后，静压力介质通过泄漏孔向外泄漏过程的湍流、摩擦、碰撞即为声波现象，也是广义的声发射现象。若储罐底板存在泄漏的情况，介质流过泄漏孔时就会发出湍流噪声，当介质夹带颗粒状杂质时，信号更丰富。若泄漏通道暂时受到碎渣阻塞，其产生的“水击”效应也会发出噪声。若罐底板腐蚀较为严重或存在腐蚀薄弱区，则腐蚀过程会断续地产生声发射信号。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术即为声发射技术。利用声发射技术对储罐进行检测时，底板腐蚀或泄漏的声发射信号通过安装在壁板上的传感器采集后传递到声发射仪中，经过软件分析过滤处理，即可对泄漏或腐蚀区进行定位。现有无损检测技术中，声发射检测可在不影响常压储罐使用的情况下，在线对储罐的底板腐蚀状况进行评定，并通过声发射检测捕捉这种声发射信号来确定相应的泄漏区域，开罐后，再对该区域进行底板漏磁检测，确定缺陷具体位置及母材剩余厚度。该技术是目前储罐底板腐蚀、泄漏检测最为有效、快速的检测手段。

结束语

LNG储罐泄漏收集处理系统是LNG接收站工艺安全中的重要组成部分，本文对影响LNG泄漏收集处理系统的关键参数进行了分析。根据罐顶围堰高度的计算结果，围堰高度达到10mm才能使LNG顺利流到导液管中；LNG泄漏收集系统中设计雨水分离池能够有效避免LNG泄漏到雨水收集沟中，进而避免可燃气体泄漏到雨水暗渠中带来的重大安全风险。

参考文献

[1]孙子贻.液化天然气工厂生产工艺仿真系统开发[D].青岛：青岛科技大学,2021.

[2]王亮,曹媛.天然气液化工厂安全仪表系统的分析与研究[J].通用机械,2020(8):22-25,59.

[3]王中翊.LNG储罐泄漏扩散分析与抑爆研究[D].成都：西南石油大学,2018.

[4]阚文华.LNG液化厂存储设施安全性研究[D].成都：西南石油大学,2017.

[5]孔祥涛.液化工厂LNG储罐的仪表选型与控制方案设计[J].化工自动化及仪表,2017(3):312-314，322.