1 概述

　　液化天然氣氣化站(以下稱LNG氣化站)，作為中小城市或大型工商業(yè)用戶的燃氣供應氣源站，或者作為城鎮(zhèn)燃氣的調峰氣源站，近年來在國內得到了快速發(fā)展。

　　LNG氣化站是一種小型LNG接收、儲存、氣化場所，LNG來自天然氣液化工廠或LNG終端接收基地，一般通過專用汽車槽車運來。本文僅就LNG氣化站內儲罐、氣化器、管道系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等裝置的安全設計進行探討。

　　2 LNG儲罐

　　2.1 LNG儲罐的工藝設計

　　LNG儲罐是LNG氣化站內最主要的設備。天然氣的主要成分甲烷常溫下是永久性氣體，即在常溫下不能用壓縮的方法使其液化，只有在低溫條件下才能變?yōu)橐后w。LNG儲罐的工作壓力一般為0.3～0.6MPa，工作溫度約-140℃，設計壓力為0.8MPa，設計溫度為-196℃[1]。

　　LNG氣化站內150m3及以下容積的儲罐通常采用雙層真空絕熱結構，由內罐和外罐構成，內罐材質為0Cr18Ni9不銹鋼，外罐材質為16MnR壓力容器用鋼。內罐和外罐之間是由絕熱材料填充而成的絕熱層。當外罐外部著火時絕熱材料不得因熔融、塌陷等原因而使絕熱層的絕熱性能明顯變差。目前生產(chǎn)廠家所用的絕熱材料一般為珠光砂，填充后抽真空絕熱。為防止周期性的冷卻和復熱而造成絕熱材料沉積和壓實，以致絕熱性能下降或危及內罐，宜在內罐外面包一層彈性絕熱材料(如玻璃棉等)，以補償內罐的溫度形變，使內外罐之間的支撐系統(tǒng)的應力集中最小化。支撐系統(tǒng)的設計應使傳遞到內罐和外罐的應力在允許極限內。儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率反映了儲罐在使用時的絕熱性能，其定義為低溫絕熱壓力容器在裝有大于50%有效容積的低溫液體時，靜止達到熱平衡后，24h內自然蒸發(fā)損失的低溫液體質量與容器的有效容積下低溫液體質量的比值。一般要求儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率≤0.3%[1、2]。除絕熱結構外，儲罐必須設計成可以從頂部和底部灌裝的結構，以防止儲罐內液體分層。

　　2.2 LNG儲罐的布局

　　根據(jù)GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》的規(guī)定，儲罐之間的凈距不應小于相鄰儲罐直徑之和的1/4，且不應小于1.5m。儲罐組內的儲罐不應超過兩排，儲罐組的四周必須設置周邊封閉的不燃燒實體防護墻，儲罐基礎及防護墻必須保證在接觸液化天然氣時不被破壞。LNG罐區(qū)的設計應通過攔蓄設施(堤)、地形或其他方式把發(fā)生事故時溢出的LNG引到安全的地方，防止LNG流入下水道、排水溝、水渠或其他任何有蓋板的溝渠中。儲罐防護墻內的有效容積V應符合下列規(guī)定：①對因低溫或因防護墻內一儲罐泄漏、著火而可能引起的防護墻內其他儲罐泄漏，當儲罐采取了防止措施時，V不小于防護墻內最大儲罐的容積。②當儲罐未采取防止措施時，V不小于防護墻內所有儲罐的總容積。

　　2.3 儲罐抗震、防雷、防靜電設計

　　GB 50223—2004《建筑工程抗震設防分類標準》規(guī)定，20×104人以上城鎮(zhèn)和抗震設防烈度為8、9度的縣及縣級市的主要燃氣廠的儲氣罐，抗震設防類別劃為乙類。美國NFPA59A《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運標準》(2001年版)規(guī)定，LNG氣化站內設施及構筑物的抗震設計應考慮操作基準地震(OBE)和安全停運地震(SSE)兩種級別地震的影響。操作基準地震(OBE)是指設施在其設計壽命期內可承受的可能發(fā)生的地震，即在該級別地震發(fā)生時，設備將保持運行。安全停運地震(SSE)是指氣化站所在地罕見的強烈地震，設施設計應能保存LNG并防止關鍵設備出現(xiàn)災難性故障，不要求設施在發(fā)生SSE后保持運行。LNG罐區(qū)防護墻及其他攔蓄系統(tǒng)的設計至少在空載時能承受SSE級別的荷載，要求在發(fā)生SSE之后，LNG儲罐可能會出現(xiàn)故障，但防護墻和其他攔蓄系統(tǒng)必須保持完好。凡是失效之后可能會影響到LNG儲罐完整性的系統(tǒng)和構件，以及隔離儲罐并保證它處在安全停運狀態(tài)所需要的系統(tǒng)組件，必須能承受SSE而不發(fā)生危險。LNG儲罐應按照OBE進行設計，并按照SSE進行應力極限校核。在工廠內制造的儲罐，其設計安裝應符合ASME《鍋爐和壓力容器規(guī)范》(2007年版)的要求，儲罐和支座的設計還應考慮地震力和操作荷載的組合作用，使用儲罐或支座設計規(guī)范標準中規(guī)定的許用應力增量。

　　LNG氣化站的儲罐區(qū)設置地下避雷接地網(wǎng)，LNG儲罐的支柱與避雷接地網(wǎng)連接，LNG儲罐上無須設置防雷保護裝置。站區(qū)的防雷設計應符合GB 50057—94《建筑物防雷設計規(guī)范》(2000年版)中“第二類防雷建筑物”的有關規(guī)定。防靜電設計應符合HG/T 20675—1990《化工企業(yè)靜電接地設計規(guī)程》的要求。