LNG加气站技术培训

LNG加气站技术培训第1页/共58页一、LNG特性一、LNG（液化天然气）简介

天然气通过脱水、脱硫、去除杂质及重烃类，在常压下，冷却至约-162℃时，则由气态转变成液态，称为液化天然气（英文：LiquefiedNaturalGas），简称LNG。主要成分是甲烷（CH4含量75%-99%），无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积为同量气态天然气体积的1/625,其质量仅为同体积水的45%左右。LNG的燃点为650℃,着火点较高，所以更难点燃；LNG的爆炸极限为5-15%，且气化后密度很低，只有空气的一半左右，即使稍有泄漏，也会立即挥发扩散，在非受限空间内燃烧、爆炸的可能很低，安全性好。第2页/共58页二、LNG的主要物理参数及单位换算1.物理参数沸点 -166～-157℃（常压沸点：-162.15℃）燃点 650℃临界浮力温度 -107℃热值 36000KJ/m3～46000KJ/m3（约合：8600～11000kcal/Nm3）（当气态天然气温度高于-107℃时，气态天然气比空气轻，将从泄漏处上升飘走。当气态天然气温度低于-107℃时，气态天然气比空气重，低温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆炸物）第3页/共58页液体密度 420～460kg/m3(水1000kg/m3)气体密度 0.717kg/m3（1atm,2℃）汽化潜热 510KJ/kg甲烷含量 75～99%气液体积比 625:1（-162℃下）爆炸极限 5～15%第4页/共58页2.LNG换算关系 1公斤=1kg 1m3=1000L 1L=0.001m3=0.42-0.46kg 1kg=0.00217-0.00238m3=2.17-2.38L 1m3=420-460kgNm3(标准立方米)：是指在0摄氏度1个标准大气压（101.325kPa）下的气体体积LNG在常温下携带有大约836KJ／kg的冷量注：1cal=4.186J；1J=0.24cal；第5页/共58页第6页/共58页二、LNG加气站简介一、LNG汽车加气站简介LNG汽车加气站是专为LNG燃气汽车加气的专用加气站，可分成固定式加气站、撬装式加气站、移动式加气。按储罐总容积（V）的大小可分为：一级站（120<V≤180）、二级站（60<V≤120）、三级站（V≤60）。第7页/共58页站房式加气站占地面积较大，土地费用较高，现场安装施工，周期较长，设备安装费用高。但加气规模大，方便管理，运营费用较低。若城市处于LNG应用的初期,LNG汽车的数量少,LNG消耗量小,则成本回收周期长。这种建站方式适合已经有一定数量LNG汽车或政府资金支持的地区。第8页/共58页橇装式加气站占地面积小,土地费用低,设备集成在一个或多个橇块上,施工周期短,加气站的土建施工、设备安装费用少,建站整体造价低,易于成本回收。这种建站方式适合LNG加气站建设初期和用地的局限性。第9页/共58页移动式加气站流动性能强，不受地域限制，但储液量小，供应量有限；手续办理难度比较大；适宜前期抢占市场与救援。第10页/共58页三、LNG加气站的主要设备及用途LNG加气站设备简介第11页/共58页

•LNG加气站由LNG低温储罐、LNG潜液泵、LNG加气机、汽化器、阀门真空管道、仪表风系统、仪表自控系统等设备构成。

•LNG加气站的规模设置：一般以储罐的容积和加气机的数量确定，常见的LNG储罐有：30m3、50m3、60m3、100m3；常见的加气机配置有：单泵单机、单泵双机、双泵双机、双泵4机等。

•LNG加气站流程设计：卸车流程、调压流程、加气流程、待机流程。

•LNG加气站设置有可燃气体安全监控系统并且备有不间断电源。

第12页/共58页LNG加气站的主要装备第13页/共58页LNG汽车加气站主要设备1.LNG低温储罐（卧式、立式）•有效容积：30m3～100m3•工作压力（内容器/外容器）：1.15MPa/-0.1MPa•设计压力（内容器/外容器）：1.2MPa/-0.1MPa•设计温度（内容器/外容器）：-196℃/-19～50℃•主体材质（内容器/外容器）：0Cr18Ni9/16MnR•设计厚度（内容器/外容器）：12mm/8mm•充满率：92％•日蒸发率：≤0.2％（上线值）•绝热型式：高真空多层绝热•封口真空度：≤3X10-1Pa•真空夹层漏气率：≤6X10-7Pa.m3.s-1•真空夹层漏放气速率：≤6X10-6Pa.m3.s-1第14页/共58页2.LNG潜液泵•工作温度：-162℃•设计温度：-196℃•设计流量：227L/min（液态）•设计扬程：220m•最大扬程：255m•转速范围：1500-6000RPM•电机功率：11KW•电源：3相，380V，50HZ•泵壳绝热方式：高真空多层绝热•泵壳配置：安全阀、压力传感器、温度传感器、放空阀第15页/共58页第16页/共58页泵构造图第17页/共58页3.LNG加气机(流量计)1.防爆标志：Exd[ib]ibⅡBT42.计量准确度：1.5级3.重复性：计量准确度的0.54.额定工作压力：1.6MPa5.流量范围：0～260L/min6.环境温度：-30℃～55℃7.管路温度：-196℃～55℃8.电源：24VDC，波纹系数≤1.0%，4～20mA计量单位:KG第18页/共58页LNG加气机（加气枪）•最大加注压力1.72MPa•最大工作压力3.45MPa•加注流量200L/min•工作温度-196～50℃•平均连接时间低于2s第19页/共58页第20页/共58页第21页/共58页4.汽化器•单台处理量：300Nm3/h、200Nm3/h、150Nm3/h、50Nm3/h•进口介质：LNG•出口介质：NG/LNG•进口温度：高于或等于-162℃•出口温度：＞-146℃•最高工作压力：1.6MPa•设计压力：2.4MPa•设计温度：－196℃•主体材质：3003－H112第22页/共58页5.低温阀门第23页/共58页6.仪表风系统•提供加气站系统自控阀门和系统用气系统空压机－储气罐－过滤器－冷干机－过滤器排气量1.1m3/min容积1.5m3精度3μm精度0.01μm压力0.4～0.8MPa压力0.8MPa第24页/共58页7.真空管路

用于输送LNG，真空绝热的设计结构可有效减少液体在输送过程中的吸热蒸发，减少LNG的损耗。第25页/共58页8.仪表自控系统•PLC、工控机、变频器•控制图形软件•数据采集处理第26页/共58页第27页/共58页LNG加气站工艺流程LNG贮罐—安全阀（泄压）—加热器—放空管LNG槽车—卸气口—LNG泵—LNG贮罐LNG贮罐—LNG泵—售气机—LNG车载瓶LNG贮罐—LNG泵—LNG汽器—LNG贮罐（液相）第28页/共58页LNG加气站工艺流程图第29页/共58页四、LNG加气站的操作一、LNG加气站的加液操作运行前准备（一）检查确认所有阀门（除安全阀及仪表的根部阀、罐底阀）均处于关闭状态；（二）确认控制系统、报警系统等处于完好状态；（三）各工艺设施及仪器仪表参数在正常范围内；（四）空压机气压力应不低于0.5Mpa。加气机上电前的设备检查（一）新安装的加气机应检查加气机电源线、主控板各接线端子、显示板连线、主板与控制柜的通讯线要求连接正确，有无脱落和短路现象发生，如有则必须先正确连接后才能对加气机上电，以防止不当操作对加气机设备的损坏而造成不必要的损失。（二）打开加气机上部的显示窗口，看是否有进水现象，以防止电路板发生短路现象，如有应打开窗口，用干毛巾擦拭干净，并通风凉干后才能上电。（三）检查加气机各机械连接管道有无松动和脱落现象发生，如有则先用搬手紧固后才能进行加气操作，以防伤害操作工人。（四）通电后检查加气机是否能正常显示，并进入加注空闲状态。（五）检查加气枪和回气枪是否连接完好，密封性是否良好。第30页/共58页加气操作过程（一）佩戴好安全手套，并指挥驾驶员把汽车驶入加注机前指定的位置停车并熄火，等待驾驶员下车打开加气接口窗，并交出钥匙交给加气人员暂时保管，等待加气结束时还给司机锁好加气接口窗，才能上车启动发动机，防止拉断加气枪的事故发生。（二）将加注机底部的接地端子引线接到汽车钢瓶上，并保持良好的接触（接地电阻要求≦4欧）。（三）使用装有高压空气的枪头冲洗加注枪头和回气枪头，将枪头内部的冷凝水蒸气吹出，防止因加注机高压液体将其压入钢瓶面导致冰堵现象发生，并依次将加注枪插入车载LNG钢瓶进液口，回气枪插入车载LNG钢瓶回气口（闷充时就不用回气枪了，一般只有第一次加气的瓶或气压过高的瓶才会用到回气管，平时都只用加气枪管子就行了，）。第31页/共58页（四）将钢瓶上的回气阀完全打开，操作人员回到加注机操作平台上，对加注机进行设置，做好加注前的一切准备工作，具体操作步骤如下：1．按一次操作面板上的“定量”按钮，输入定量值“100”单位为“㎏”，并按“确认”键，再按“加气”键进入小循环“预冷”状态，此时液晶屏上将显示：“进气温度”、“进气密度”、“进气增益”，此时工作人员不允许再操作键盘。2．等待加液机管道内的液体温度和密度达到设定值时，加注机将自动打开加注枪进入加注状态，并在加注机左右两侧的液晶屏上刷新当前加注状态：“加液量”、“加液金额”和“单价”，在键盘旁边LCD显示屏上显示：“进气流量”、“”、“回气流量”、“回气增益”。3．加注到定量值时，加注机会自动关闭加注枪上的汽动阀门停止加液，并把本次加注的加液量，加液金额和单价显示在加注机左右两侧的液晶屏上。4．关闭钢瓶上的回气阀门，并记录钢瓶上压力表显示当前加注后钢瓶内部压强、加液总量、加液金额、单价等参数。依次拔下回气枪、加注枪、静电接地线并插回到加注机上相应的位置上。第32页/共58页5．使用橡皮锤敲击钢瓶上的回气口单向阀，把回气软管内的气体全放掉，以防止因汽车在行驶过程中因温度升高导致软管内的压强过高而损坏软管。6．使用装有高压空气的枪头冲洗车载LNG钢瓶进液口和车载LNG钢瓶回气口，防止因温度过低而导致空气中的水蒸气冷凝而结冰堵塞管道口，并盖上盖子，结束本次加注过程。7．请驾驶员关好加气门窗，并将汽车驶离加注机。紧急情况下的停气操作（一）站区内突然发生火灾、爆炸、管线破裂；（二）设备、阀门、管线、法兰泄漏、破裂；（三）防爆用电设施意外；（四）紧急停气时，先切断紧急切断阀，关闭气源，再关其他相关阀门，开放空阀放散，然后汇报站长。第33页/共58页二、LNG加气站卸车操作作业程序（一）液化天然气槽车进站后，引导监督其按指定卸车位停靠，接好接地线，垫好防溜木块；（二）检查槽车罐与储罐压力及液位，确定卸车方案：当储罐压力高于槽车压力时，宜采用顶部进液；否则反之。如压力相近，可用上部或下部进，也可同时进；（三）检查液化天然气液相、气相卸车软管完好状况；（四）检查储罐区内储罐内压力，液位；（五）按液化天然气充装流程检查卸车台至储罐的所有阀门开关位置是否正常；（六）以上各点准确无误后，站内操作员检查槽车压力、温度、液位并记录；（七）正确连接各管路，卸车区至罐区的操作由站内操作员进行，槽车至卸车台操作由槽车押运员进行。充装过程中，巡回检查所有工艺阀门、管线、仪表工况，作好记录工作，并注意避险；第34页/共58页（八）具体卸车操作：（1）打开储罐与槽车的气相连接阀门，进行平压，平压完毕后关闭阀门，给槽车增压，将槽车压力增高至储罐压力加0.2Mpa；（2）确认槽车压力达规定后，关闭气液相连通阀，正确开启进液阀门；（3）观察进液管，如结霜并有流液声，表示卸车正常；如接头等泄露，立即停止卸车操作，排除险情；（4）观察槽车及储罐的压力及液位变化情况，通过储罐的减压及槽车增压操作，保持压差在0.2Mpa左右；（5）待液化天然气卸完后，关闭液相管进口阀门及储罐进口切断阀前阀门。（6）给槽车降压，将槽车与储罐的气相管连接阀门打开，将槽车内气体送到储罐或外输管线，当槽车内压力降到0.3Mpa时，应停止操作。第35页/共58页（九）卸车完后，站内操作员关闭卸车台低温阀门、罐底阀门，检查监督押运员：（1）关闭槽车内相关阀门；（2）如管内留有残液应安全排除，切防伤人；（3）卸下软管，收好接地线及防溜木块。（十）将储罐上部进液阀处于开启状态，使液相管内残留液体自然缓慢汽化后进入罐顶内；液相管上的结霜全部化掉后即说明内部液体已全部汽化，可关掉储罐顶部进液阀；（十一）双方签字并交接有关单据及必要的气质报告，槽车驶离站区。第36页/共58页注意事项（一）槽车站内速度不超过5Km/hr；（二）槽车罐充装压力（增压器压力）控制在0.6Mpa±10%；（三）储罐内压力严禁超限高于0.4Mpa；（四）下列情况下不得卸车：（1）站内有动火作业；（2）雷雨天气；（3）站内有漏气现象；（4）站内其他不安全因素；（5）槽车无安全保护设施不得进入站区（防火帽、接地链等）；（6）卸车期间不得移动车辆、维护保养车辆；（7）卸车期间必须有人职守巡查；（8）防止漏液冻伤；（9）有其他重大危险情况按应急方案处理。第37页/共58页五、设备保养及常见故障处理方法一、设备保养日常保养1检查确认设备上各附件是否齐全。2检查设备、管线是否有泄漏情况，及时处理出现的泄漏。3检查设备防腐情况，及时对设备进行除锈防腐维护。4确认紧急切断阀系统状况是否完好。5检查仪器仪表的显示和警戒线是否正确、清晰6检查静电、接地设施无松脱、完好。7消除设备周边环境火险隐患。第38页/共58页

设备定期保养1.每周检查一次法兰与阀门、阀门与阀门、法兰与法兰间紧固情况。2.每周检测一次紧急切断系统的动作状况。3.每周对液位计进行检查维护，防止气阻。4.安全阀每年送检一次；5.压力表每半年送检一次；6.加气软管，回气软管每年检验一次；7.静电接地系统每半年检测一次；8.发电机、消防水泵每月试车一次；9.漏气报警系统每月试车一次；10.气站消防演习每季度进行一次。第39页/共58页二、故障处理LNG储罐压力过高

1.打开降压流程卸压，观察压力表，若压力不下降，证明压力表失灵，更换压力表。2.充装时LNG槽车增压太高，卸压至正常。3.若压力频繁过高，可能是LNG储罐保冷性能下降，报告调度中心，联系生产厂商处理。安全阀起跳1.LNG储罐安全阀起跳，手动放空，加速卸压，分析超压原因。2.管路系统安全阀频繁起跳，及时打开上下游阀门，平衡压力。3.重新调校安全阀，关闭安全阀根部阀后拆下安全阀，送检验所进行校验，校验合格后安装到原位置，打开安全阀根部阀，投入使用。第40页/共58页法兰泄露

1.使用防爆扳手紧固泄露的法兰。2.适量紧固后仍泄露，则关闭该泄露法兰的上下游阀门，卸压至200Pa-500Pa，更换垫片，重新紧固后试压。

电磁阀泄漏

1.电磁阀螺纹接口漏气，使用厂家提供密封胶封堵。2.阀芯、阀体泄漏，更换阀芯、阀体。第41页/共58页低温阀门泄漏1.低温阀门内漏，先用防爆扳手紧固。1.1.若仍泄漏，更换阀内聚四氟密封垫。1.2.若仍泄漏，更换阀门。2.低温阀门外漏，先用防爆扳手紧固。2.1若仍泄漏，更换阀杆填料。阀门冻住1.使用清洁无油的温水或热氮气解冻后，再进行操作。第42页/共58页六、LNG加气站安全问题及对策1.

LNG潜在的危险性 (1)低温的危险性：LNG少量泄漏容易扩散，大量泄漏便会在低洼地段集聚形成爆炸混合气体。LNG的低温危险性还能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而损坏设备和低温冻伤操作者。(2)BOG的危险性：虽然LNG存在于绝热的储罐中，但外界传入的能量均能引起LNG的蒸发，这就是BOG（BoilofGas）蒸发气体。故要求LNG储罐有一个极低的蒸发率，要求储罐本身设有合理的安全放空系统，否则BOG将大大增加，严重者使罐内温度、压力上升过快，直至储罐破裂。

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（3)着火的危险性：天然气在空气中百分含量在5%～15%（体积%）时，遇明火可产生爆燃。因此，必须防止可燃物、点火源、氧化剂（空气）这三个因素同时存在。(4)翻滚的危险性：通常储罐内的LNG长期静止将形成两个稳定的液相层，下层密度大于上层密度。当外界热量传入罐内时，两个液相层引发传质和传热并相互混合，液层表面也开始蒸发，下层由于吸收了上层的热量，而处于“过热”状态。当二液相层密度接近时，可在短时间内产生大量气体，使罐内压力急剧上升，这就是翻滚现象。第44页/共58页

（5）对人生理上的影响：人暴露在体积分数为9％以上的CH4气氛中会引起前额和眼部有压迫感，但只要恢复呼吸新鲜空气，就可消除这种不适的感觉。如果持续地暴露在这样的气氛环境下，会引起意识模糊和窒息。甲烷是一种普通的窒息性物质。

虽然LNG蒸气是无毒的，如果吸进纯的LNG蒸气，人迅速失去知觉，几分钟后死亡。当大气中的氧的含量逐渐减少时，工作人员有可能察觉不到，慢慢地窒息，待到发觉时已经很晚了。LNG缓慢窒息的过程分成4个阶段，见表1。第45页/共58页表1LNG对人窒息的生理特征阶段氧气的体积分数生理特征第一阶段14％～21％脉搏增加，心跳加快，影响呼吸第二阶段10％～14％判断失误，迅速疲劳，对疼痛失去知觉第三阶段6％～10％恶心，呕吐，虚脱，造成永久性脑部伤害第四阶段<6％痉挛，呼吸停止，死亡

当空气中氧气的体积分数低于10％，天然气的体积分数高于50％，对人体会产生永久伤害。在这情况下，工作人员不能进入LNG蒸气区域。第46页/共58页

三、LNG紧急事故的安全对策 1、溢出或泄漏 LNG溢出能使现场的人员处于非常危险的境地。这些危害包括低温灼烧、冻伤、体温降低、肺部伤害、窒息等。在意外情况下，如果系统或设备发生LNG溢出或泄漏，LNG在短时间内将产生大量的蒸气，与空气形成可燃的混合物，并将很快扩散到下风处。于是在LNG溢出的附近区域均存在发生火灾的危险性。 （1) 围堰是用于液化天然气储罐发生泄漏时，防止LNG扩散的设施。围堰内的容积应足够容纳储罐内的液态天然气。第47页/共58页

2、LNG泄漏或溢出的预防

焊缝、阀门、法兰和与储罐壁连接的管路等，是LNG容易产生泄漏的地方。当LNG从系统中泄漏出来时，冷流体将周围的空气冷却至露点以下，形成可见雾团。通过可见的蒸气云团可以观测和判断有LNG的泄漏。

当发现泄漏后，应当迅速判断装置是否需要立即停机，还是在不停机的情况下可将泄漏处隔离和修复，事先应当制定评估泄漏的标准并决定相应的措施。另外，安全规程中必须防止人员接近泄漏的流体或冷蒸气，并尽量减少蒸气接近火源。工厂应当安装栅栏、警告标志、可燃气体检测器等设备。第48页/共58页

四、紧急状态的应对措施

为了控制LNG溢出和预防火灾，紧急反应主要有探测、设备停机、控制及灭火四个方面。 1．探测

快速鉴定LNG排放(液体或蒸气)的类型、溢出位置、溢出后的扩散情况、LNG蒸气或火势的移动方向，这些都是很重要的。可以通过人工检查或探测器来确定LNG泄漏，另外通过声音(液体或气体的流动)、沸腾、结霜、气味(如果加了气味的话)可以帮助工作人员检查到LNG的泄漏。 2．设备停机

当LNG系统发生泄漏时，停止设备运转可以阻止LNG进一步泄漏。当监测系统发出警报时，设备会自动关闭或由工作人员关闭，并控制不要产生点火源。发生事故的区域要进行隔离。

第49页/共58页3．控制

控制排放出的LNG或火势，可以减少财产的损失和人员的伤亡。排放出的LNG应当被引到没有点火源和不会受低温液体伤害的区域。可以通过围堰、壕沟、坡槽或其它方法来控制LNG的排放。用高膨胀率的泡沫可以控制LNG的气化率。 4．消防

消防的主要目的是扑灭火源或防止火焰扩散。消防装备主要使用化学干粉灭火器、高膨胀泡沫灭火器或其它装备。表2列出了LNG火灾的灭火方式。第50页/共58页

表2LNG火灾的灭火方式

灭火方式 效果使用方法说明化学干粉(碳酸钾)效果最好应用在火的根部。不能直接喷在火焰上方。利用化学反应来灭火。需要熟练的操作。如果有障碍物的话，灭火是不可能的化学干粉(碳酸钠)可以使用应用在火的根部。不能直接喷在火焰上方。利用化学反应来灭火。需要熟练的操作。如果有障碍物的话，灭火是不可能的高膨胀率泡沫(Hi-Ex)不能灭火，但可以控制直接喷到火焰和未点燃的LNG上面，以减少LNG溢流并发生点燃的机会使LNG与火焰隔绝，减小火焰大小，从而使蒸发率减小水不能灭火，但可以控制仅用来保护临近的财产设备和在附近的人员。不能喷到LNG上面。可以以水雾形式喷到蒸气中，帮助LNG蒸气团的缩小控制没有气体源的火焰。也可以用来冷却附近的设备。水雾喷到LNG中会增大蒸发率和火焰高度二氧化碳(C02)不能灭火，但可以控制在火焰上方使用，不要直接喷在火焰上

可以控制但不能灭火。直接喷到LNG上将增大蒸气和火焰的高度，对于没有气体的火灾比较合适第51页/共58页

五、加强施工和运行管理防患于未然 1、LNG站应有完善的运行功能（措施）笔者认为，不论是工业用LNG站还是民用LNG站，不论是日常供气还是调峰供气，不论规模、容量大小，LNG站都应有以下较完善的使用功能（措施）：卸车功能、储存功能、LNG储罐增压功能、气化功能、气化器组相互切换功能、BOG释放接收功能、紧急情况安全放空功能、异常情况紧急切断功能、LNG泄漏溢出后的处理功能等，还应具有LNG装车功能，以保证在异常情况可将BOG再液化。2、LNG站应有可靠的安全措施除LNG储罐本身具有的安全措施外，工艺管线中要设置安全阀、压力表、紧急切断阀、降压调节阀等安全措施；消防安全方面，要设置消防水池、消防水泵、LNG储罐喷淋降温设施、LNG泄漏导出防护设施。应设置可靠的防雷、防静电设施；设置必要的保冷措施和燃气加臭措施（民用户）。此外还要设置异常情况停气安全连锁系统。第52页/共58页3、LNG站的储存设备、气化设备、输送设备制造安装质量要精良LNG储罐作为LNG站中的关键设备，本身制造质量要达到设计文件、合同文件和国家有关压力容器制造标准、规定要求，决不能偷工减料；LNG设备施工，应保证焊口质量，按规程、设计文件要求检验；LNG的输送设备设施，如LNG气相、液相工艺管道，要选取用符合要求的管材，按要求焊接、检验；低温阀门、阀件也应符合要求。甚至LNG管道支架对安全也有非常重要影响，它们在遭遇明火或接触到溢出的低温液体时，应当有足够的承受能力，或有相应的保护措施来避免其不受火灾或溢出的低温液体的破坏。

第53页/共58页4、LNG站的安