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用戶的燃氣供應氣源站，或者作為城鎮燃氣的調峰氣源站，近年來在國內得到了快速發展。

　　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、消防系統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為液體。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的應力集中最小化。支撐系統的設計應使傳遞到內罐和外罐的應力在允許極限內。儲罐靜態蒸發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。一般要求儲罐靜態蒸發率≤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GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》的規定，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罐區的設計應通過攔蓄設施(堤)、地形或其他方式把發生事故時溢出的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》規定，20×104人以上城鎮和抗震設防烈度為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、儲存和裝運標準》(2001年版)規定，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生的地震，即在該級別地震發生時，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災難性故障，不要求設施在發生SSE后保持運行。LNG罐區防護墻及其他攔蓄系統的設計至少在空載時能承受SSE級別的荷載，要求在發生SSE之后，LNG儲罐可能會出現故障，但防護墻和其他攔蓄系統必須保持完好。凡是失效之后可能會影響到LNG儲罐完整性的系統和構件，以及隔離儲罐并保證它處在安全停運狀態所需要的系統組件，必須能承受SSE而不發生危險。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范標準中規定的許用應力增量。

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