LNG储罐四级安全保障系统的设置

作者:顾栋 来源:中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 点击:  评论: 更新日期:2016年09月05日

 

摘 要:以1750m3液化天然气(LNG)子母罐的安全保护系统为例,探讨四级安全保障系统(自力式降压调节阀—BOG压力控制阀—安全阀—泄放阀和呼吸阀)的设置方式和工艺过程,从经济上分析了设置BOG压力控制阀的必要性。 
关键词:LNG储罐;  安全保护;  自力式降压调节阀;  BOG压力控制阀;  安全阀
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
 
1 概述
由于LNG工厂、卫星站、储配站的产量或储存量较大,均需要设置大容量的LNG储罐,其安全可靠性要求较高,事故情况下造成的损失和影响也较大,因此设置一套安全、可靠、成熟、经济的储罐安全保障系统尤为必要。本文以传统1750m3LNG子母罐为例,介绍一套较为安全可靠、经济实用的安全保障系统——四级安全保障系统。
传统1750m3LNG子母罐内部设置7个子罐,每个子罐罐容为250m3,材质为06Crl9Ni10,最高工作压力为0.6MPa,设计压力为0.66MPa,设计温度为-196℃;母罐为平底拱盖结构,几何容积(子母罐夹层)为2515m3,材质为Q345R,最高工作压力为1kPa,设计压力为3kPa;子母罐夹层保冷方式为填充珠光砂,并通入氮气保持正压。
2 LNG储罐四级安全保障系统的设置
为使储罐安全,防止超压,确保稳定、可靠供气,设置了四级安全保障系统,即自力式降压调节阀—BOG压力控制阀—安全阀—泄放阀和呼吸阀。该安全保障系统比常规安全保障系统增加了BOG压力控制阀。
①第一级:自力式降压调节阀
自力式降压调节阀为机械式,设置于储罐BOG管上,调节阀前压力(即储罐气相压力),见图1。自力式降压调节阀为储罐气相的第一道压力调节阀,当气相压力达到或超过设定值时,气体压力推动膜片,促使阀口打开,排放阀前气体,降低压力;当气相压力小于设定值时,弹簧推动膜片,关闭阀口。
 
设定压力为0.6MPa,当储罐压力达到或者超过0.6MPa时,自力式降压调节阀自动开启,降低压力,保证储罐工作压力维持在0.6MPa以下,满足安全需要。
②第二级:BOG压力控制阀
BOG压力控制阀为气动式薄膜凋节阀,设置于自力式降压调节阀后、BOG总管的支管路上,进口与BOG总管连接,出口与放空主管连接,取压点设置在BOG压力控制阀前储罐BOG管上,当取压点压力达到设定值时,阀门开启,实现少量放散。BOG压力控制阀的设置见图2(图2中EAG指安全放散气体)。
 
取压点设定压力为0.62MPa和0.63MPa。当储罐由于某种原因(保冷部分失效、LNG翻滚等)导致蒸发量增大,储罐气相和BOG总管压力持续升高。当取压点压力达到0.62MPa时,站控系统执行声光报警,提醒生产人员进行故障排除;如故障不能得到及时排除,储罐气相和BOG总管压力仍继续升高,当取压点压力达到0.63MPa时,BOG压力控制阀开启,实现少量持续放空,取压点的压力维持在0.63MPa。
由于BOG压力控制阀为气动式,通过站控系统实现对取压点压力的调节,其安全、可靠性较传统的机械式压力调节阀高,能够更好地实现系统要求的超压放散功能。
另外,此BOG压力控制阀与安全阀的区别在于:安全阀实现的是压力保护功能。如出现事故工况,系统超压,达到安全阀开启压力时,安全阀全部开启,放空气体直至系统压力为0.54MPa(安全阀的回座压力)时,安全阀才会关闭,停止放散,属于间歇大量放散过程。BOG压力控制阀是实现对压力的调节和控制,可通过调节阀的阀门开度实现对系统压力的保护,超压气体较少时,阀口少量开启;超压气体较多时,阀口开度增大,增大放散量以实现取压点稳定在0.63MPa,属于连续稳定的少量放散过程。BOG压力控制阀开启的设定压力值略低于安全阀的开启压力值,正是为了避免安全阀频繁开启引起大量放空,在安全阀开启前就动作,实现压力控制。
可见,设置BOG压力控制阀适用于LNG系统少量超压放散的情况,可以更好地避免因少量超压导致安全阀开启等情况,减少放空量。

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