2 平面布置

　　为了确定能保护边界线以外的人身和财产安全的初步半面布置，必需进行气体扩散和火焰辐射研究，这对位于居民区附近的供气站成为重要。

　　发生LNG泄漏事故的十要危险是火灾和热辐别。如果在汇漏事故的早期阶段没有遇到明火，则沸腾的LNG产生的气体与空气混合时被带到下风侧。这个气闭一直存在爆炸的可能性，直至空气将具稀释到爆炸下限以下。

　　对供气站边界线以外的人身和财产的影响，NFPA59A已经做了明确的安全要求。这些要求限制了在边界线的辐射量，同时将可燃气体散发到边界线以外的可能性降到最低。现在各种计算机程序能够模拟LNG储存设施周围的火灾辐射和气体扩散危险。可燃气体研究机构无偿提供如：LNGFIRE和DEGAIS(气体扩散浓度)的程序，这两个软件都可从互联网下载。

　　DEGADIS能预测在溢流事故中气体扩散的距离。而LNGFIRE能计算LNG储存设施火灾辐射距离，采用的方法是建立在公共的可获得数据和LNG火灾经验介绍的基础上。这两个程序发表在NFPA59A(1996)上。

　　在LNG特性中，一个固有的安全因素是甲烷含量高。在空气温度为700F(21℃)时，它的临界浮力温度为-1660F(-110℃)。在这个温度以上时，甲烷比空气轻，将从泄漏处上升飘走。同其他成分(如LPG)相比，甲烷也有一个较宽的爆炸范围(5-15%)。尽管下限较高，但由于它的自然浮力和快速的扩散，积存可燃混合气体的可能性很小。尽管如此，气体扩散研究是必需的，并且是扩大区域规划成果的一个关键部分。

　　3 控制方式

　　根据每个项目的特定要求、操作灵活性和客户的需要，每一个供气站都是不尽相同，不同的设备和控制流程都有相当大的差异。因此，这个例子仅代表诸多可能出现的流程之一，目的是用来举例说明而已，图中所示的仅是主要的控制回路和仪表。尽管这个控制流程是比较简单的，但是为了安全操作，针对以下日常有潜在危险的工序卸车和气化，进行了详尽设计。

　　3.1 LNG卸车

　　在日常操作中，各种不稳定状态时有发生，这就是潜在的危险。如果卸车管线中存在这种情况，将会导致两种结果：急冷和水击。

　　不仅对于初次启动，而且在每次卸车操作时，发生急冷都是危险的，尤其是在没有装再回流管线的情况下(在此篇文章发表之前，在1998/99年冬季PTQ上发表的《降低LNG供气站运行成本》一文中对回流管线已作介绍)。

　　这些管线在卸车期间保持卸车管线冷却，从而避免了需要在每次卸车前冷却卸车。

　　冷却的一个结果是挠曲现象。它是由于在管道的顶部和底部形成温度梯度，导致管道在支架间挠曲，由于应力高，挠曲现象可以导致事故。在卸车前可以.通过正确的冷却工艺来避免这个现象的发生。通过冷气对输送管线进行预冷却，可以将对管线的热冲击降到最小。气体预冷却管线工艺，包括用LNG填充管道和用闪蒸气对储罐进行第一次增压。这包括将流体从储罐后面通过顶部填充管线和输送管线连接起来，然后通过冷却旁通到气体回流管线并通过集气管到气体压缩机。

　　另一个经常发生的不稳定的状态是由于水击造成的。水击是由于流体的流速突然发生改变。改变流体的流速需要一个瞬时的流体压力。由于快速关闭或开启阀门或停泵将导致这些变化可能发生。就设计而言，需要对这些事件进行一个完整的冲击分析。

　　各种计算机程序可以在配管设计时计算水击的冲击力。对于减小压力波动，使其保持在管道安装允许的应力范围内，阀门关闭次数是一个重要的变量。因此，阀门的操作对于管道安全设计和运行产生重要的影响。

　　3.2 LNG气化

　　由于气化器操作自身潜在的危险，在火焰加热器里，易挥发的液体在高压下进行气化，所以应采取多种安全措施来防止这些潜在的危险。

　　通过可燃气体、火灾报警和ESD系统，也可通过燃气管线上的高温开关和所有外送泵失灵的信号来关闭所有运行的气化器。每一个气化器也有独立的关闭系统，由以下条件驱动：

　　-送风故障失灵

　　-烟道温度高

　　-出口温度低或高

　　-出口压力高

　　-燃气压力低

　　-烟道中的可燃气体

　　具备以上任何条件，气化器停车驱动系统将联锁，切断气化器的主燃气管线，并放空，关闭气化器的LNG进出口管线的切断阀。如果所有的气化器被停车，那么所有运行的LNG外送泵也被停车，并关闭人口阀。

　　4 储罐

　　目前应用的绝大多数LNG储罐可分为两类：单容积和全容积，两种储罐的结构如图3所示。

　　近年来，大部分LNG储罐设计成全容积式。单容积和全容积储罐都是双壁储罐，然而，在事故状态下，两种储罐容纳液体和气体的能力是不同的。

　　在单容积储罐设计中，外部储罐仅为容纳气体设计。在这种结构中，内部储罐的事故将导致外部储罐的事故。常规的内置储罐是用9%镍钢制造，而外置罐用碳钢制造。外置储罐的设计是用来隔离和容纳气体(不是液体)，因此这种结构需要两级容器。

　　全容积储罐的内置储罐与单容积储罐的设计是一样的，都是自立式9%镍钢罐。然而，周围的预应力混凝土罐是用来容纳气体和液体。常规的混凝土罐也有一个碳钢衬层，并有一个狭窄的9%镍钢衬板来保护底部边角免受热冲击。在内外罐之间用珍珠岩隔热材料填充。

　　4.1 储罐安全措施

　　LNG储罐具有很多安全设计特征，例如：

　　-储罐周围的混凝土墙能容纳全部或更多的LNG储罐存储量

　　-储罐的所有开口例如液体输入和输出管线以及仪表安装都穿过顶盖，也就是说，在预应力混凝土外壳和9%镍钢底部没有开口

　　-压力和动态变送器以及热电偶检测储罐的各个部分。任何不正常的运行状态都将被检测和报警-全厂运行联锁设计用来防止储罐不安全工作和过满以及超压

　　-压力控制阀和PSVs

　　4.2 翻滚

　　在LNG储存中，翻滚是一个主要的安全问题。通过进一步研究，该现象已被人们很好地认识，在储罐中它将引起大量的气体突然转变并导致罐结构破坏，因输送到储罐的LNG成分不同而导致的分层引起翻滚。由于热量损失，超过一个周期的时间，LNG的底层将变的特别热。当这个过饱和底层(由于静压头不会气化)因温度相同而突然升到顶部时，将会迅速产生大量的气体。

　　计算机模型已经发展到能够预测突变发生的时间、分层和气体释放率。然而，在突变时的气体释放率峰值很难精确预测。因此，为避免突变的发生，在设计时预防是必要的。

　　显然，要避免突变的一个方法是只卸到空罐里或通过分离等浓度液体。但此法将成倍增大储罐的投资，事实上这个选择已经受到限制。

　　使用的一些类似方法是把不同品质的LNG分开储存，使用人口喷射器促进LNG混合;通过泵将剩余部分进行再循环顶部进入浓度大的，底部进入浓度小的。

　　对于这些方法每一种都有其局限性，应根据项目的具体情况，经过仔细的思考后再做决定。