LNG接收站库存管理与控制
李洲
[摘 要]LNG属于极易燃液体。一旦发生安全事故，后果不堪设想。安全设计是一个系统工程，需要多个专业相互配合，确保安全设计规范完整。本文从LNG 接收站的危险性和保护理念层面进行探讨。
[关键词]LNG接收站；安全管理；措施
中图分类号：TE88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0029-01
1、LNG接收站危险性分析
LNG有三个特点：一是低温；二是转化体积大；三是具有易燃性。LNG接收站主要由卸船、储存、BOG处理、输送、气化和槽车运输等单元组成。LNG运输和储存过程可能发生泄漏、火灾、爆炸、人身伤亡等事故。LNG接收站危险性主要体现在以下几方面：
（1）包容
LNG具有包容性的性质。在两个切断阀之间、无孔容器以至切断球阀阀腔内等部位形成死区，均有可能使压力随着温度的升高而增大，使得包容系统遭到破坏。
（2）翻滚
大量气体在短时间内从LNG储罐中释放的自发混合过程，即为翻滚。当新接收的LNG与储罐储存的LNG密度不同时，由于热量输入到储罐中，出现单元间的传热、传质及液体表面的蒸发，单元之间的密度将达到均衡且混合为一体。翻滚会导致储罐超压，需要采取特殊设计并采取有效预防措施。
（3）溢出
当压力容器或管道发生溢出时，LNG会以喷射流的方式喷洒至大气中，并且发生膨胀和蒸发。LNG倾倒至地面会剧烈沸腾，蒸发速率会迅速衰减到一个固定值（该值取决于地面的热性质和周围空气供热状况）。起初，蒸发气体的温度與LNG的温度几乎一样，密度比周围空气大。气体沿地面上的一个层面流动，直到气体从大气中吸热升温后为止。当气体与空气混合后，温度逐渐升高，其密度比周围空气逐渐变小时，这种混合物便向上运动。随着气体的溢出，大气中水蒸汽的冷凝作用将会产生“雾云”。
（4）火灾和爆炸事故
LNG泄漏的条件不同，会导致喷射火、池火、闪火等火灾。LNG压缩、冷凝、气化、计量及外输工艺设备等因介质泄漏被点燃会产生喷射火；LNG泄漏到地面或水面上形成液池后，被点燃会产生池火；LNG泄漏后经蒸发、扩散，在开阔地带会形成可燃蒸气云，遇到点火源会产生闪火；密闭空间内LNG蒸气云被点燃会产生蒸气云爆炸；LNG容器由于外部火灾或其他原因而破裂会引发爆炸事故。
2、安全设计理念
在温度等级方面，LNG与液氧、液氮和液氩相接近，与液态乙烯在易燃易爆性方面相似。针对易燃易爆特性，需要重点考虑采取相应的安全措施。
LNG接收站的安全设计需要采取一重或多重保护层，最终阻止安全事故发生。安全设计方面采取的保护层主要有：工艺控制层（包括基本调节、过程报警及操作人员监视及手动干预）、安全层（安全仪表系统）、主动保护层（物理保护、泄压阀、爆破片）、被动保护层（围堰、集液池）、应急响应层（消防）等组成。
3、LNG接收站的安全设计
LNG接收站安全设计可以从危险源识别、火灾危险性评估、量化风险评估、危险与可操作性分析、安全度等级等方面进行考虑和研究，全面系统地对整个过程潜在的危险源进行定性定量分析，对操作和设计中已采取的安全措施进行辨识和评价。
（1）本质安全设计
LNG储罐是LNG接收站的重要核心设备。储罐为安全可靠的预应力混凝土全容罐，可以承受内罐泄漏的LNG及其气体。一旦LNG泄漏，带来重大安全隐患。所以，LNG储罐管口必须设置在罐顶，另外，LNG泵一般采用罐内泵的形式。
除使用必要的法兰对工艺管道进行连接外，需要采用焊接的形式，减少泄漏源。切断阀门往往选用密封性能好的球阀。另外，为避免球阀阀腔关闭状态下形成包容死区，需要在阀腔设置泄压孔。接收站内LNG管道采用奥氏体不锈钢，常温安装，低温运行，由于前后温差高达180℃，冷收缩量和温度应力较大，需要使用“U”型弯，进一步补偿管道的冷收缩。
（2）预防事故安全设计
LNG储罐的安全控制是接收站各单元中的重中之重。LNG产地不同、批次不同，密度也不同，在储罐内混合后，会产生分层现象，时间较长会导致发生“翻滚”现象，给储罐的安全运行带来极大的安全潜在风险，同时会增加费用。
LNG进料方式有顶部进料和底部进料两种方式。如果新接收的LNG比存储的LNG密度大，采用顶部进料方式。在混合过程中，采用自动密度检测仪（LTD）测试密度，及时进行分层监测，随时掌握不同液位的密度变化情况。一旦监测到出现分层现象，及时开启LNG罐内泵回流系统，避免“翻滚”事故的发生。
（3）控制事故的安全设计
①安全仪表系统
LNG接收站建有安全仪表系统（SIS）。根据《石油化工安全仪表系统设计规范》要求，需要对组成安全仪表系统的传感器、逻辑运算器、最终执行元件独立冗余设计原则进行相应设计。
针对“水锤”效应，一般采用Flowmaster2等流体分析软件，综合研判管道设计压力和阀门安全切断要求，确定紧急切断时间，在保证安全前提下，尽可能降低卸料管道投资。
②泄压保护
要设置安全泄压措施。LNG接收站LNG管线两切断阀之间需要设置热膨胀安全阀。LNG储罐设有安全阀和破真空阀。一旦处于检修期间，同样需要保证LNG储罐具有充分的安全泄放能力。
③LNG泄漏控制设施
重点加强和完善设备、管道和阀门密封措施。在生产装置区除了需要设计可燃性气体检测火焰探测器和火灾报警系统外，还需要设置低温检测系统，用于及时监测LNG泄漏。
LNG事故收集系统由LNG泄漏收集区、导液槽和LNG集液池等组成。泄漏的LNG被收集到集液池内，有效限制了LNG蒸发，也降低了出现火灾时的热辐射危害。设置了高倍数泡沫系统，当低温探测器探测到LNG泄漏后，随即自动向收集池内喷射高倍数泡沫混合液，有效降低LNG蒸发速率。
④紧急排放设施
LNG接收站设有火炬系统，一般采取并联的方式，用于接收蒸发气总管超压排放的气体。火炬上游低点位置设有火炬分液罐，火炬集合管上接有一根低流量并连续供应的燃料气或氮气管道管线，火炬头自带防回火装置。
（4）减少和消除事故影响的安全设计
LNG接收站减少和消除事故影响的安全设计需要依靠消防系统。一般设有消防站、消防水系统（低压、中压、高压）、高倍数泡沫灭火系统、干粉灭火系统、固定式气体灭火系统、水喷雾系统、水幕系统、灭火器等消防设施。
4、结语
科学合理、稳定有效的安全设计是保证LNG接收站安全、可靠运行的核心因素。对危险性因素进行分析评估，定性定量确定危险因素，并根据国家相关标准规范和成熟的运行管理经验，采取准确有效的安全防范措施，保证安全设计系统全面到位，将有效保证LNG接收站安全平稳运行。
