浅议LNG低温储罐安全阀泄放量的确定

刘书华 广东寰球广业工程有限公司 广州 510655

浅议LNG低温储罐安全阀泄放量的确定

刘书华*广东寰球广业工程有限公司 广州 510655

介绍LNG低温储罐安全阀泄放量的计算公式，结合实际工程项目详细列出计算过程，提出LNG储罐安全阀泄放量的取值。

LNG低温储罐安全阀设计泄放量

为适应我国天然气市场日益增长的需求、优化能源结构及环境保护的需要，我国大规模建设LNG接收站。LNG储罐是接收站中的关键设备，一般采用低温常压储罐。本文主要介绍如何确定LNG低温储罐安全阀泄放量，实例介绍计算过程。

LNG低温储罐的设计压力基本上为微正压，由于LNG储罐投资成本高，保护储罐是设计要考虑的头等大事，工程设计时，一般都会采用以下几种措施来避免LNG储罐超压:

(1)通过调节BOG压缩机负荷维持罐压。

(2)通过BOG调节阀排至火炬系统泄压。

(3)通过安全阀直接泄放至大气。

安全阀作为储罐最后一道保护措施，其选型非常重要，准确确定安全阀的泄放量是关键，计算公式直接影响安全阀的选型。如果计算的泄放量偏小，当LNG储罐超压时，安全阀不能迅速将气体排出会损坏储罐，给业主带来巨大损失;当泄放量偏大，安全阀投资成本偏高，给业主带来不必要的浪费。

1 泄放量的确定

根据规范EN 1473－2007 LNG储罐泄压装置泄放量考虑以下几种情况产生的气体量:①热量输入造成的气化;②充装造成的排气;③充装时的闪蒸;④大气压的变化;⑤浸没泵造成的再循环;⑥控制阀失灵;⑦翻滚;⑧火灾。

LNG低温储罐在正常操作中前6种引起储罐超压的工况都有可能同时发生，这些同时发生的工况泄放量之和作为BOG气体去火炬系统调节阀最大通过量的设计依据。

翻滚是一种极端工况，在大气压下，LNG沸点在－161℃左右，极容易气化，且1体积的LNG大约可气化成620体积的气体。当不同密度的LNG在储罐内产生分层，会迅速上下翻动混合，瞬间大量气化。火灾和翻滚工况均为非正常工况条件，不应该考虑同时发生，因此在计算安全阀的泄放量时，只考虑外部火灾工况或翻滚工况，比较此两种工况下的BOG量，取两者中较大值。

1.1 外部火灾工况

根据GB/T 20368－2006的规定，泄放量计算公式为:

式中，H为输入总热量，W;Hn为冷罐的正常漏热量，W;F为环境因子;A为储罐与火焰接触的湿表面积，m2，对于大型储罐，与火焰接触的湿表面积应为地面以上到9.15 m高度的面积。

1.2 翻滚工况

液体翻滚泄放量的计算比较复杂，按照标准EN 1473－2007规定:

BOG正常气化量=满罐LNG体积×LNG储罐日蒸发率(以纯甲烷计)

比较两种工况的泄放量值，LNG储罐超压设计安全阀泄放量按照两者中较大值来确定。注意当两种工况的计算公式中泄放量的单位不同时，应该换算成相同的单位后再比较。

2 工程实例

该工程为LNG接收站项目，两个80000 m3低温常压、吊顶单包容双壁金属罐，储罐内罐壁高34.32 m，储罐最高液位33.1 m，储罐内径58 m，LNG贫液密度469 kg/m，富液密度432 kg/m，安全阀设定压力为14.7 kPa，LNG储罐基础高600 mm。

环境因子F取1，LNG日蒸发率取0.08%。

2.1 外部火灾工况

LNG泄压状态下的潜热HL为508.52 kJ/kg。

满罐LNG体积V=3.14×29×29×33.1=87408.5 m3Wn=BOG正常气化量=满罐LNG体积×LNG储罐日蒸发率

2.2 翻滚工况

比较两种工况，W火灾＞W翻滚，即火灾时的BOG量大于翻滚时的BOG量，因此超压设计安全阀泄放量按照火灾工况来确定，其泄放量为209795.6 kg/h。

3 结语

LNG低温储罐的安全阀泄放量应考虑火灾和翻滚两种非正常工况下的BOG的量，取二者中的大值。

1 GB/T 20368－2006，液化天然气(LNG)生产/储存和装运［S］．

2 CEN/TC282．BS EN 1473:2007 installation and equipment for liquefied natural gas，design of onshore installations［S］．Brussels:European Committee for Standardization，2007．

3 Technical committee on Liquefied Natural Gas．NFPA59A: 2006 standard for the production，storage and Handling of liquefied natural gas(LNG)［S］．Quincy:National Fire protection Association，2006．

4 刘浩等．LNG低温储罐压力安全系统设计［J］．化工设计，2007，17(1):7－16．

Introduce the calculating formula of the relief capacity of PSV for LNG low-temperature tanks and show the calculating process in detail referring to the practical engineering projects．Put forward the capacity of PSV for LNG low-temperature tanks．

Discussion on determination of Relief Capacity of PSV for LNG Low-temperature Tank

Liu Shuhua
(Guangdong Huanqiu-Guangye Contracting＆Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou 510655)

LNG low-temperature tankpressure safety valve designrelief capacity

*刘书华:工程师。2003年毕业于沈阳化工学院化学工程与工艺专业。从事化工设计工作。联系电话:(020)38042281，E－mail: g1133lsh@cnpc.com.cn。

(修改回稿2011－07－07)