LNG分层与翻滚与消防辅助

一、LNG分层与翻滚

1、分层与翻滚原理

液化气分层的主要原因是密度的差异。密度差异较大的LNG进入同一储罐内并存放较长时间，容易引起分层。密度较大的LNG由于重力的作用积聚在储罐底部，而密度小的LNG停留在储罐上部，形成上下两层相对单独的对流。底部LNG受到上部LNG的作用，未达到饱和状态，因此蒸发速度相对于上部LNG较慢。由于储罐不可能绝热，外界热量总会不断由外而内地传递，底部LNG获得的热量使温度升高，同时一部分氮气等重组分的挥发，使LNG的密度减小，底部的LNG会逐渐由未饱和状态过渡到饱和状态，随着氮气等重组分的挥发，外界热量的持续进入，下层LNG的温度逐渐升高，密度逐渐减小，当底部LNG的密度等于上部LNG的密度时，在原来分层的界面处会出现强烈的扰动，上、下两层LNG形成强烈的对流，下层的饱和状态会变成超饱和状态，进而产生大量的蒸气，同时剧烈的对流导致储罐压力急剧上升，分层被破坏，形成所谓的“翻滚”。

2、分层检测

由于LNG分层是引发翻滚的前提，因此，在实际操作过程中检测和防止LNG分层非常重要。一般可以采取下列方法：

(1)沿LNG储罐的高度设置多个测温点，垂直间距不大于2m。当相邻的2个测温点温差达到0.8℃时，说明储罐出现了分层现象。

(2)来船之前根据船方资料判断船方的LNG与储罐内剩余LNG之间的密度差，如果差值较大，要选择合理的卸料方式，应考虑出现翻滚的可能性，尽量优化卸料方式。

3、预防控制措施

当船运LNG注入储罐时，LNG在卸料时可以采取顶部卸料和底部卸料两种不同方式。这样的设计可使不同密度的LNG以不同的方式进入储罐。通常，为防止储罐内LNG发生分层和翻滚，密度大的LNG从上部进入，密度小的LNG从下部进入。卸料的同时也要考虑储罐压力的变化，一般密度差很小时，采用底部卸料方式，此方法适用于期 货贸易来船，因为期 货贸易的LNG多数来自同一产地。同时，也可通过LNG低压泵使罐内LNG循环到上部或底部，或采用倒灌流程，从而防止分层、翻滚现象的产生。

夏季下游用户用气量较小时，LNG在储罐中停留的时间会很长，由于外界热量的大量引入使LNG蒸发，从而使罐内的LNG密度变大，这时再次卸船时，就有可能形成LNG的分层。即使来自同一产地也要加强监测，选择合适的卸料方式。

在实际操作过程中，可以采取一些方法防止LNG的分层和翻滚：

(1)根据LNG的密度等因素，选择不同的卸料方式或是组合卸料方式。

(2)设置自循环和倒罐流程，一旦发现情况立刻执行相关操作。

(3)采用的储罐仪表系统和第三方软件对罐内LNG的状态进行分析，在整个罐壁高度上进行温度、密度检测，采集相关数据并通过软件计算、拟合。

二、消防和辅助设施

整个LNG接收站的消防设施包括水喷淋系统、干粉灭火系统和泡沫系统，并以可燃烧气体探测、烟感、温感、低温监测等设备为依托。

水喷淋系统一般位于设备周围，当检测到火灾或者低温信号后就会自动进行水喷淋。干粉灭火一般位于储罐的阀平台，防止阀打开后的火灾，泡沫系统通常和集液池配合使用，目的在于防止LNG在集液池中过快蒸发。

低温监测探头的警报是判断LNG泄漏的直接有力的依据，可燃烧气体探测、烟感和温感警报的出现则表明火灾发生。