LNG分層與翻滾與消防輔助

一、LNG分層與翻滾

1、分層與翻滾原理

液化氣分層的主要原因是密度的差異。密度差異較大的LNG進入同一儲罐內并存放較長時間，容易引起分層。密度較大的LNG由于重力的作用積聚在儲罐底部，而密度小的LNG停留在儲罐上部，形成上下兩層相對單獨的對流。底部LNG受到上部LNG的作用，未達到飽和狀態，因此蒸發速度相對于上部LNG較慢。由于儲罐不可能絕熱，外界熱量總會不斷由外而內地傳遞，底部LNG獲得的熱量使溫度升高，同時一部分氮氣等重組分的揮發，使LNG的密度減小，底部的LNG會逐漸由未飽和狀態過渡到飽和狀態，隨著氮氣等重組分的揮發，外界熱量的持續進入，下層LNG的溫度逐漸升高，密度逐漸減小，當底部LNG的密度等于上部LNG的密度時，在原來分層的界面處會出現強烈的擾動，上、下兩層LNG形成強烈的對流，下層的飽和狀態會變成超飽和狀態，進而產生大量的蒸氣，同時劇烈的對流導致儲罐壓力急劇上升，分層被破壞，形成所謂的“翻滾”。

2、分層檢測

由于LNG分層是引發翻滾的前提，因此，在實際操作過程中檢測和防止LNG分層非常重要。一般可以采取下列方法：

(1)沿LNG儲罐的高度設置多個測溫點，垂直間距不大于2m。當相鄰的2個測溫點溫差達到0.8℃時，說明儲罐出現了分層現象。

(2)來船之前根據船方資料判斷船方的LNG與儲罐內剩余LNG之間的密度差，如果差值較大，要選擇合理的卸料方式，應考慮出現翻滾的可能性，盡量優化卸料方式。

3、預防控制措施

當船運LNG注入儲罐時，LNG在卸料時可以采取頂部卸料和底部卸料兩種不同方式。這樣的設計可使不同密度的LNG以不同的方式進入儲罐。通常，為防止儲罐內LNG發生分層和翻滾，密度大的LNG從上部進入，密度小的LNG從下部進入。卸料的同時也要考慮儲罐壓力的變化，一般密度差很小時，采用底部卸料方式，此方法適用于期 貨貿易來船，因為期 貨貿易的LNG多數來自同一產地。同時，也可通過LNG低壓泵使罐內LNG循環到上部或底部，或采用倒灌流程，從而防止分層、翻滾現象的產生。

夏季下游用戶用氣量較小時，LNG在儲罐中停留的時間會很長，由于外界熱量的大量引入使LNG蒸發，從而使罐內的LNG密度變大，這時再次卸船時，就有可能形成LNG的分層。即使來自同一產地也要加強監測，選擇合適的卸料方式。

在實際操作過程中，可以采取一些方法防止LNG的分層和翻滾：

(1)根據LNG的密度等因素，選擇不同的卸料方式或是組合卸料方式。

(2)設置自循環和倒罐流程，一旦發現情況立刻執行相關操作。

(3)采用的儲罐儀表系統和第三方軟件對罐內LNG的狀態進行分析，在整個罐壁高度上進行溫度、密度檢測，采集相關數據并通過軟件計算、擬合。

二、消防和輔助設施

整個LNG接收站的消防設施包括水噴淋系統、干粉滅火系統和泡沫系統，并以可燃燒氣體探測、煙感、溫感、低溫監測等設備為依托。

水噴淋系統一般位于設備周圍，當檢測到火災或者低溫信號后就會自動進行水噴淋。干粉滅火一般位于儲罐的閥平臺，防止閥打開后的火災，泡沫系統通常和集液池配合使用，目的在于防止LNG在集液池中過快蒸發。

低溫監測探頭的警報是判斷LNG泄漏的直接有力的依據，可燃燒氣體探測、煙感和溫感警報的出現則表明火災發生。