液化天然氣發電的應用及氣化站的安全操作

摘 要:本文論述了LNG液化天然氣的安全知識，LNG液化天然氣發電的主要特點和實際應用，并總結在安全技術管理方面的經驗。

關鍵詞:液化天然氣特點發電應用安全管理

中圖分類號:TM62文獻標識碼:A文章編號:1674-198X(2011)09(c)-0096-02

1 概述

LNG使用高效，經濟，在發電中，天然氣的熱能利用率可達55%，高于燃油和煤，尤其是對調峰電廠而言，天然氣取代燃油的優勢非常明顯，用于發電是目前LNG的最主要工業用途。

海南電網清瀾電廠作為一個調峰調頻火力電廠，于2005年由輕柴油發電改為液化天然氣發電。作為國內首批使用液化天然氣發電的企業，在液化天然氣的氣化站建設、氣化站和火電廠的連接建設方面走到了全國的前列，并總結了非常好的實用經驗。

2 LNG安全知識

LNG 是liquefied natural gas 的縮寫，即液化天然氣。當天然氣在大氣壓下，冷卻至約-162攝氏度時，天然氣由氣態轉變成液態，稱為液化天然氣。液化天然氣無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。天然氣是一種易燃易爆的可燃氣體，其主要成分是甲烷，其爆炸極限約為5%～15%。LNG汽化站系統的主要設備及管線通常處于LNG帶壓低溫運行狀態，這些設備管線中的一部分采用雙層真空絕熱結構或保溫結構，但是也有部分設備和管線沒有采取任何的保溫措施，其表面溫度很低;同時，在一些特殊情況下操作人員有直接接觸LNG的可能。因此操作人員在操作過程應注意下列安全事項。

2.1 穿戴工服和防護鏡

操作人員由于不慎使皮膚和眼睛接觸到LNG，將會造成類似于燙傷的凍傷。因此，操作人員在作業過程中，尤其在連接和斷開接頭時，更應穿戴工服和防護鏡。小心操作，防止LNG的溢出、散落和泄露。在任何可能接觸LNG液體、氣體和低溫設備管線的場所，都要注意保護眼睛和皮膚，避免與其相接觸。在操作本系統的過程中，應戴干凈的易于脫掉的保暖手套，穿長袖子的上衣和寬口的長褲，并且應使褲口將鞋子掩蓋起來。

如果操作人員的皮膚和眼睛不慎接觸到LNG液體和氣體，應將與LNG接觸的部位浸泡在溫水中(41～46℃)。絕對不能使用溫度很高的熱水。

2.2 保持設備區有良好的通風

盡管LNG本身沒有毒性，但是在封閉的區域內因為通風不好可以導致窒息。由于天然氣無色、無味、無嗅，人體不能靠自身的器官來感覺天然氣的存在。如果沒有良好的通風環境，天然氣可將空氣中的氧氣置換掉，形成不能生存的缺氧區域。

正常情況下，空氣中的氧氣含量為21%，不論因為燃燒還是因為氧氣被置換形成的缺氧空氣，對人體都是非常有害的，因此LNG汽化站應有相應的預防措施。

當人處于含氧量僅為8%～12%的空氣中時，人的神經系統將會受到傷害。事實上，人在根本沒有警覺的情況下，會立即失去知覺。當空氣中的氧含量低于16%時，通常燃燒的火焰會熄滅。含氧量再低時，人就會喪失方位感。一系列的癥狀為嗜睡、疲倦、無方向感、錯覺，以及產生莫名的興奮等，進而喪失對危險的警覺。

一旦人處于含氧量為12%或更低的空氣中時，就立即失去知覺，也無法救助。含氧量的劇變或氧氣逐漸消耗均可以導致這種情況發生。

大多數工作在缺氧條件下的人們，一般將“同伴互救”的方法作為有效的保護方法。很明顯，若施救的人員沒有配相應氧氣系統，一旦進入該危險區域，也會發生同樣的事情。最好的辦法就是配氧氣系統，再實施救護。如果設備區域通風良好，不配氧氣系統也可進行同伴互救，假如不能判斷該區域是否缺氧，則:

①在進入該區域前在同伴監視的條件下應使用便攜式氧氣檢測器檢測氧含量合格后其它人方可進入。

②同伴互救，在緊急情況下，如果需要救助一個人，應由兩人以上同時施救。

③配氧氣呼吸器，進行操作。

注意回收放空的天然氣進入燃料系統，如果不能回收放空的天然氣，則必須設置一適當的放空集管，直接將天然氣引向高空放空。

2.3 注意卸壓、排空

LNG汽化站是一個壓力儲運系統，LNG可以汽化使系統壓力升高。在松開檢修部件之前，必須將所涉及到的設備管線降壓隔離開，并且采用安全的方式將其內的LNG卸壓放空。如果沒有安全卸壓排空就開始作業，很可能造成人員傷亡。外置的閥門和法蘭可能溫度極低，人員在操作時應注意穿戴相應的防護用品。因維修需要松動或打開系統某一部件時，必須將其內部卸壓或放空。

切忌在管線內形成LNG的“死區”，例如兩個閥門之間的管線“死區”內封閉的LNG因吸收熱量而汽化，造成管線超壓而破裂。

2.4 注意防火、防爆、防靜電

天然氣是易于燃燒的氣體，因此在LNG的儲運、生產的裝置區禁止吸煙、明火和使用非防爆的電器設備。LNG一般帶壓儲運，以防止空氣或其它氣體串入。確保LNG設備遠離明火和消除靜電。

避免使用生熱和火花的非防爆工具，確實需要使用時，則需用便攜式可燃氣體檢測儀先行檢測，以確保安全。

2.5 懸掛警示牌

低溫容器，無論固定式或移動式，時刻處于不可預見的變化環境中。無論何時，無論低溫容器本身或其安全附件被涉及到某一事故，應用一警示牌，寫明安全事項。低溫容器常規檢查時，也應懸掛警示牌。

3 LNG發電的應用

海南電網清瀾電廠作為我國首批使用LNG液化天然氣發電的聯合循環火力發電廠，在改善海南電網結構，優化電力供應方面起到了重要的作用。其首期LNG儲罐容積為3×100m3，二期LNG儲罐容積為1×1750m3。

(1)工藝流程圖(如圖1)

(2)工藝流程簡介

①主工藝流程

經槽車運來的LNG通過站內設置的三個卸車臺，經卸車操作分別進入各LNG儲罐內儲存，儲罐內的LNG經三臺三列往復式柱塞增壓泵升壓后進入空溫式汽化器，汽化器的最大汽化量能夠滿足電廠三臺燃機同時滿發的供氣需求，汽化后的天然氣經計量、調壓、精過濾裝置外輸至電廠燃氣發電機組，燃氣發電機組的燃氣入口壓力范圍38～47MPa，溫度要求不低于0℃。

②BOG回收流程

LNG儲罐及部分流程管路中的LNG吸收外部熱量后會形成一定數量的BOG，這些低溫氣體經BOG加熱器加熱至常溫，由系統中的低壓緩沖管收集，當緩沖管內的壓力達到0.48MPa時，控制系統報警，人工啟動BOG壓縮機，緩沖管內的天然氣被壓縮至系統的高壓天然氣緩沖管，最高工作壓力為5.5MPa，當低壓緩沖罐中的天然氣壓力低于0.15MPa時，BOG壓縮機自動停機。

③EAG放空流程

站內LNG設施由于溫度、壓力變化、操作等原因泄放出的EAG，經空溫式EAG加熱器加熱后，進入站內常溫天然氣放散系統放空。

④儀表風系統

儀表風主要為站內氣動儀表、閥門提供氣源，全站儀表風用量為6m3/h。本站的儀表風來源為電廠已有的儀表風系統>

⑤LNG子母罐的夾層充氮系統

夾層充氮保持子母罐的夾層在微正壓狀態，避免空氣中的濕氣進入夾層，保證保溫效果，盡量減少BOG氣體的產生。

4 LNG氣化站的主要設備

(1)LNG儲罐:三臺100m3/0.6MPaLNG儲罐， 一臺1750m3/0.6MPaLNG子母罐。用于儲存LNG。

(2)LNG泵:TBP4000-25000/55型低溫液體泵，用于將LNG的壓力提高后送入主氣化器。

(3)汽化器:汽化站共有不同功用的汽化器(組)三套，分別是主汽化器組、BOG加熱器和EAG加熱器，它們都為空溫型、星形鋁翅片結構，分別對主流程、BOG回收流程及EAG放空流程中的LNG或低溫天然氣汽化、升溫。主汽化器是由8臺3750/4125Nm3/h～5.5MPa-LNG空溫式汽化器并聯組成的一個汽化器組。

(4)BOG壓縮機:兩臺，用于將低壓匯管中收集的BOG氣體回收到高壓匯管。

5 LNG氣化站維護與安全

(1)系統閥門管件應保持清潔、完整，閥門應能開關靈活，填料部分如有微漏，應壓緊填料壓蓋。如閥門的閥芯不能關閉嚴密，應更換閥芯密封墊。

(2)儀表應保持清潔完好，并按規定進行定期校驗。

(3)所有閥門的開啟或關閉，都應文明操作，不得用鐵錘敲打。

(4)在正常使用的情況下，每年應對全部閥門管件及儀表進行一次檢查和維護，對易損件(如閥門密封墊)進行更換。

(5)供氣站的使用區域內，不得有火種火源，必須按設計要求配備合適的消防器材。

(6)非經過培訓的操作人員，不得上崗進行操作。現場嚴禁吸煙。

(7)對閥門的檢修工作，應盡量安排在年度檢修計劃中，如因特殊情況，需及時進行檢修，也應安排在系統內液體和氣體排盡的條件下并充分置換后進行。

(8)檢修工作中，需要動火時，應檢查并確認動火處的管道內已將殘余的LNG排清，并用氮氣進行吹掃，將管內氣體取樣分析，安全部門確認后，方可施工。

6 結語

海南電網清瀾電廠為我國首批使用液化天然氣發電的電廠，其作為燃氣輪機和聯合循環電廠，不僅效率高，而且機動性好，從機組起動到滿負荷運行時間短，既可作基本負荷運行，也能作調峰調頻運行。

參考文獻

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