緊急情況下氮氣代替空氣的可行性分析

水明星 陳林斌（中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100）

緊急情況下氮氣代替空氣的可行性分析

水明星 陳林斌（中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100）

為避免空氣壓縮機組故障導致儀表空氣壓力下降，觸發(fā)連鎖，引起LNG接收站全場停車，提出在緊急情況下氮氣代替儀表空氣。通過對氮氣物理性質(zhì)、存在的風險、用量的匹配以及在工藝上接入氮氣的可行性分析，得出氮氣在緊急情況下可以代替儀表空氣的結(jié)論。

LNG接收站；緊急情況；氮氣；代替；儀表風

LNG接收站氣動閥門由壓縮空氣提供動力?？諝鈮嚎s機（以下簡稱空壓機）將空氣過濾、除水、加壓后輸入儀表風管線。LNG接收站與礦石碼頭相鄰，空氣濕度大，冬季溫度低，由于地理位置的特殊性，空氣中夾雜鐵礦石粉末，對空壓機運行造成了很大威脅。在實際生產(chǎn)過程中，空壓機系統(tǒng)出現(xiàn)多次故障無法啟動，當儀表風壓力持續(xù)下降，達到聯(lián)鎖設(shè)定值時將使全場停車，將會給接收站帶來巨大的損失。如何使儀表風壓力維持穩(wěn)定，爭取搶修時間，保證接收站平穩(wěn)運行，在緊急情況下用氮氣代替儀表風是一個不錯的選擇。

1 儀表風簡介

LNG接收站壓縮空氣有兩個用途，一個是供現(xiàn)場所有啟動閥門使用，稱為儀表風。一個是用于現(xiàn)場空氣吹掃，稱為工廠風。其中儀表風設(shè)有壓力低低連鎖，當觸發(fā)該連鎖時，全廠停車。

2 氮氣系統(tǒng)簡介

LNG接收站外購液氮，儲存至液氮儲罐。氣化后并入管網(wǎng)供下游用戶使用。

2.1 氮氣的物理性質(zhì)

氮氣無色、無味、無毒、無嗅，屬于惰性氣體，化學性質(zhì)較穩(wěn)定，只有在高溫、高壓或催化劑作用下能發(fā)生化學反應(yīng)，難溶于大部分介質(zhì)，常壓下液化點為-196℃，低于LNG的-162℃。氮氣系統(tǒng)主要為LNG接收站氮氣管網(wǎng)提供純凈氮氣，供設(shè)備及管線的密封、保壓和吹掃。

2.2 氮氣的用途

LNG接收站氮氣消耗包括連續(xù)消耗和非連續(xù)消耗。其中連續(xù)用戶有BOG壓縮機負荷調(diào)節(jié)和氮封、火炬供氮防止回火、卸料臂和氣相返回臂的回轉(zhuǎn)接頭吹掃。非連續(xù)用戶有卸料臂和氣相返回臂及其附屬管線的吹掃排凈、檢維修時管線或設(shè)備的吹掃和惰化、高、低壓泵儀表電纜穿線管和電源電纜穿線管氮封，公用工程站。

2.3 氮氣的風險及預防措施

2.3.1 低溫性

人一旦接觸液氮，皮膚會被低溫凍傷；若皮膚表面潮濕，所揮發(fā)的氣體會附著在皮膚表面，導致皮膚撕裂。

液氮系統(tǒng)設(shè)置自動的自增壓系統(tǒng)，罐中液態(tài)氮經(jīng)過空溫式氣化器后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。氣化后進入氮氣管網(wǎng)。在卸裝液氮和巡檢過程中為防止因液氮泄漏造成的傷害，必須嚴格佩戴PPE，比如護目鏡、防凍手套、防凍圍裙等。

2.3.2 窒息性

空氣中氮氣含量過高，使吸入氣氧分壓下降，引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高時，患者最初感胸悶、氣短、疲軟無力；繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩(wěn)，稱之為“氮酩酊”，可進入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度，患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

為避免窒息的發(fā)生，操作人員必須站在上風向進行操作。

3 氮氣用量及儀表風用量

3.1 氮氣用量

接收站在各工況下的氮氣用量經(jīng)過長時間統(tǒng)計，其用量見表1。

表1 接收站各工況下氮氣用量

從上表可以看出，在大量使用氮氣的情況下，氣化量可達1100-1200Nm3∕h。

3.2 儀表風用量

根據(jù)接收站儀表風持續(xù)用量，基本維持在700-800Nm3∕h，氮氣最大流量1200 Nm3∕h。因此氮氣系統(tǒng)完全可保持儀表風管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。

液氮系統(tǒng)配備兩個儲罐，每個液位最高7m，共14m。若氮氣流量維持在1100-1200 Nm3∕h，最大用量下液位每天總共下降4m，聯(lián)系液氮槽車第二天到?？蔀閾屝蘅諌簷C爭取足夠的時間。

4 氮氣接入儀表風系統(tǒng)工藝流程

在用量滿足的情況下，氮氣在緊急情況下可代替壓縮空氣，在工藝上需進行變更。根據(jù)儀表風的工藝流程，同時接收站24小時生產(chǎn)，因此儀表空氣不能停，在改造時，通過儀表空氣儲罐旁路管線供應(yīng)到廠區(qū)，將儀表空氣儲罐隔離，然后進行氮氣管線并入。如圖2所示。

圖2 氮氣接入儀表空氣工藝流程

5 結(jié)語

空壓機是LNG接收站最重要的設(shè)備之一，由于運行環(huán)境差，空氣中帶有鐵礦粉，同時夏季濕度大，冬季溫度低，給空壓機的運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在嚴格執(zhí)行空壓機維護保養(yǎng)計劃，延長使用壽命的同時，必須考慮空壓機組無法運行的情況。氮氣屬于惰性氣體，在預防窒息的風險后使用范圍較廣。當在空壓機組出現(xiàn)故障，無法滿足下游壓力時，可代替儀表空氣，工藝流程上也具有可行性。因此該方法可行。

水明星(1980-)，男，漢族，經(jīng)濟師，本科，畢業(yè)于對外經(jīng)濟貿(mào)易大學采購與項目管理專業(yè)。主要負責審計、采購、法律法規(guī)、財務(wù)管理。