一种LNG泄漏应急收集系统的制作方法

本发明涉及一种将液化天然气（LNG）站场内泄漏的LNG液相回收再利用、气相稀释后安全放散的工艺方法，具体涉及一种LNG泄漏应急收集系统，属于LNG泄漏事故应急处置技术领域。

背景技术：

LNG已成为目前无法使用管道天然气城镇的主要气源之一，也常用作大中型城市的应急调峰气源。LNG站场储存有大量LNG，其储罐或液相管道一旦发生泄漏，泄漏的LNG将快速气化并扩散。由于LNG蒸汽云温度低，蒸汽云内裹挟有大量冷凝水蒸汽，其密度比空气大，导致LNG蒸汽云不易扩散，极易在LNG泄漏点附近地面上形成大范围的可燃性气体聚集区。一旦遇明火点燃，将产生闪火、池火甚至爆炸等严重事故，给LNG站场及其周围人民群众的生命财产安全造成重大危害。

在目前国内外LNG站场设计与运营管理实践中，针对LNG泄漏事故下的应急处置设施与措施，通常采用在储罐周围设置拦蓄围堰或集液池，将泄漏LNG拦蓄在围堰或集液池内，再用高倍数泡沫覆盖在LNG液池上，以减缓LNG蒸发速率，减少可燃蒸汽云扩散面积。也有极少数LNG站场采用水幕等装置来阻挡可燃蒸汽云的扩散方向，并通过水流冲击来加快可燃蒸汽云的稀释速率。

但现有方法存在以下不足：1）针对事故泄漏出的LNG，仅仅是将其拦蓄在围堰或集液池中，再被动地用高倍数泡沫覆盖等方法来降低其蒸发速率，而没有将其进行回收储存。显然，已经泄漏出的LNG将持续蒸发扩散，直至全部蒸发完毕。这种应急处置方式耗时长，且发生火灾、爆炸等次生事故的风险并没有从根本上得到有效缓解与控制。2）泄漏的LNG液相没有进行有效的回收再利用，既污染环境，也浪费能源。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种LNG泄漏应急收集系统，将LNG站场内事故泄漏的LNG液相回收再利用、气相收集稀释后安全放散。该系统工艺简单，可显著减少可燃蒸汽云产生量与扩散面积，且对LNG液相进行回收再利用，尽可能地减少对环境的影响与应急处置时间，保障应急处置过程的安全可靠。

为达上述目的，本发明的技术方案如下：

一种LNG泄漏应急收集系统，主要包括收集槽、汇流渠、集液池、液相回收装置、气相收集放散装置；收集槽布置于储罐周围和LNG液相管道的下方，用于收集事故泄漏的LNG液相；汇流渠与相应的收集槽连通，用于将所收集的LNG汇流至集液池；液相回收装置布置于集液池底部，用于将收集的LNG液相泵送至无故障的LNG储罐或槽车中回收再利用；气相收集放散装置布置于集液池上方地面上，用于收集集液池内产生的可燃蒸汽云，并将可燃气体浓度控制至1%以下，再通过LNG站场放散管安全排放至大气中。

液相回收装置主要包括过滤器、LNG潜液泵、LNG储罐或槽车；过滤器、LNG潜液泵均布置于集液池池底，LNG潜液泵进液口处安装有止回阀；LNG潜液泵与LNG储罐或槽车之间安装有止回阀、上进液阀、下进液阀，通过控制上进液阀、下进液阀可以选择所回收的LNG由上进液口或下进液口注入LNG储罐或槽车内，防止LNG储罐或槽车内不同高度处的LNG由于密度不同产生翻滚现象。

气相收集放散装置主要包括风机Ⅰ、气幕喷嘴、吸风罩、电热式水浴加热器、风机Ⅱ、风机Ⅲ、阻火器、放散管；风机Ⅰ通过管道将空气输送至气幕喷嘴；气幕喷嘴和吸风罩对称布置于集液池上方两侧地面上；吸风罩与电热式水浴加热器中间依次安装有止回阀、温度传感器；电热式水浴加热器设有旁通管路，通过调节两个电动球阀来实现加热装置旁通管路的打开或关闭；加热装置及其旁通管路后安装风机Ⅱ，抽吸集液池内产生的LNG蒸汽云；风机Ⅱ与阻火器之间安装有止回阀，在止回阀前安装有温度传感器、浓度传感器；在止回阀和阻火器之间的管道上接入电动球阀和风机Ⅲ；阻火器之前安装有浓度传感器，其后连接放散管；电热式水浴加热器、风机Ⅲ及相关电动球阀的开关控制信号、温度传感器的温度信号、浓度传感器的浓度信号均传输至PLC自控系统。

气相收集放散装置的温度和浓度调节控制方法在于：

步骤1 判断温度传感器（17）传给PLC自控系统（30）的温度值T1是否 ≥ T0+5℃，其中T0为LNG蒸汽云在当地大气压力下的露点温度，若是，则转至步骤2；若否，则转至步骤3；

步骤2 打开电动球阀（19），关闭电动球阀（18）和电热式水浴加热器（20），并转至步骤6；

步骤3 打开电动球阀（18）和电热式水浴加热器（20），关闭电动球阀（19），并转至步骤4；

步骤4 判断温度传感器（22）传给PLC自控系统（30）的温度值T2 是否 ≥ T0+5℃，若是，则转至步骤6；若否，则转至步骤5；

步骤5 升高电热式水浴加热器（20）的加热温度，转至步骤4；

步骤6 判断浓度传感器（23）传给PLC自控系统（30）的体积浓度值C1是否 ≤ 1%，若是，则转至步骤9；若否，则电动球阀（25）和风机Ⅲ（26）打开，并转至步骤7；

步骤7 判断浓度传感器（27）传给PLC自控系统（30）的体积浓度值C2是否 ≤ 1%，若是，则转至步骤9；若否，则转至步骤8；

提高风机Ⅲ（26）的转速和送风量，并转至步骤7；

步骤9 维持现有控制状态，完成一次吸风管内防冻堵与气体爆炸范围的判断与控制；PLC自控系统设定一定的时间间隔，间隔启动吸风管内防冻堵与气体爆炸范围的判断与控制。

风机Ⅰ、风机Ⅱ、风机Ⅲ均采用本安型防爆电机；液相回收装置、气相收集放散装置所用管道均采用钢管，法兰连接处用金属线跨接，并安装防雷接地线；集液池内设置移动式潜水泵，若池内有积水及时排出。

本发明由于采用以上技术方案，具有以下优点：

利用液相回收装置对事故泄漏的LNG液相进行回收，将显著减少LNG蒸发量与可燃蒸汽云扩散面积，既回收利用了资源，也从根本上降低了站场及周边发生火灾、爆炸事故的风险。采用LNG潜液泵将集液池内汇集的LNG液相泵送至无故障的储罐或槽车中，泵前安装过滤器保证了回收到储罐或槽车中的LNG清洁可用，泵后设计两条管线避免在LNG储罐或槽车内发生强烈的LNG翻滚现象。

利用气相收集放散装置收集集液池内产生的可燃蒸汽云，稀释至爆炸下限的20%以下（即小于1%），再通过LNG站场的放散管安全排放，从根本上减少了可燃蒸汽云的扩散量与扩散面积，有效保障了站场及周边人民群众的生命财产安全。采用吹吸法收集集液池内可燃蒸汽云，保证了可燃蒸汽云的收集效果。利用电热式水浴加热器对吸风管内收集到的低温可燃蒸汽云进行加热，避免了吸气管道和设备由于低温冻堵而无法正常运行。

将LNG泄漏应急处置方式由传统的被动抑制变成了主动的回收再利用或安全放散，使得LNG站场中泄漏事故的应急处置更加安全、可靠和快捷。

附图说明

图1为本发明一种LNG泄漏应急收集系统的工艺流程图；

图2为本发明一种LNG泄漏应急收集系统的吹吸式气幕结构示意图；

图中：1、收集槽；2、汇流渠；3、集液池；4、液相回收装置；5、过滤器；6、止回阀（Z1）；7、LNG潜液泵；8、止回阀（Z2）；9、上进液阀；10、下进液阀；11、LNG储罐或槽车；12、气相收集放散装置；13、风机Ⅰ；14、气幕喷嘴；15、吸风罩；16、止回阀（Z3）；17、温度传感器（TI-01）；18、电动球阀（M1）；19、电动球阀（M2）；20、电热式水浴加热器；21、风机Ⅱ；22、温度传感器（TI-02）；23、浓度传感器（CI-01）；24、止回阀（Z4）；25、电动球阀（M3）；26、风机Ⅲ；27、浓度传感器（CI-02）；28、阻火器；29、放散管；30、PLC自控系统。

图中：a、送气管；b、送风口过渡接头；c、渐缩型喷口；d、送风整流栅板；e、前挡风板；f、后挡风板；g、吸风口过渡接头；h、吸风管；i、吸风整流栅板；j、左挡风板；k、右挡风板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。

如图1所示，本发明为一种LNG泄漏应急收集系统，主要包括收集槽（1）、汇流渠（2）、集液池（3）、液相回收装置（4）、气相收集放散装置（12）；收集槽（1）为布置于储罐周围和LNG液相管道下方的混凝土砌筑的地面浅沟，用于收集事故泄漏的LNG液相；汇流渠（2）由混凝土砌筑，与相应的收集槽（1）连通，用于将所收集的LNG汇流至集液池（3）；液相回收装置（4）布置于集液池（3）底部，用于将收集的LNG液相泵送至无故障的LNG储罐或槽车（11）中回收再利用；气相收集放散装置（12）布置于集液池（3）上方，用于收集可燃蒸汽云，并将收集的可燃气体浓度控制至1%以下，再通过LNG站场放散管（29）安全排放至大气中。

液相回收装置（4）主要包括过滤器（5）、LNG潜液泵（7）、LNG储罐或槽车（11）；过滤器（5）、LNG潜液泵（7）均布置于集液池（3）池底， LNG潜液泵（7）进液口处安装有止回阀（6）；LNG潜液泵（7）与LNG储罐或槽车（11）之间安装有止回阀（8）、上进液阀（9）、下进液阀（10），通过开关上进液阀（9）、下进液阀（10）可以选择所回收的LNG由上进液口或下进液口注入LNG储罐或槽车（11）内；液相回收装置（4）的工作过程为：当集液池（3）内收集到一定深度的LNG后，止回阀（6）在前后压差作用下自动打开，池内LNG流入泵内开始对LNG潜液泵（7）进行预冷，当LNG潜液泵（7）的预冷达到设定温度-110℃后，再继续预冷5分钟，LNG潜液泵（7）自动开启，将集液池内的LNG泵入LNG储罐或槽车（11）内。

如图1和图2所示，气相收集放散装置（12）主要包括风机Ⅰ（13）、气幕喷嘴（14）、吸风罩（15）、电热式水浴加热器（20）、风机Ⅱ（21）、风机Ⅲ（26）、阻火器（28）、放散管（29）；风机Ⅰ（13）、气幕喷嘴（14）、吸风罩（15）和风机Ⅱ（21）共同构成了吹吸式气幕结构，用于收集集液池（3）内LNG蒸发产生的可燃蒸汽云；风机Ⅰ（13）通过风管（a）、送风口过渡接头（b）将空气输送至由渐缩型喷口（c）和送风整流栅板（d）组成的气幕喷嘴（14）；送风整流栅板（d）为可上下调节的栅栏，可根据池内可燃气体浓度大小调节送风整流栅板（d）的送风角度；通过调节控制风机Ⅰ（13）的转速和送风量可以改变气幕喷嘴（14）的射流速度，使喷出的气幕流达到最佳的紊流卷吸效果，以更有效地收集集液池（3）内产生的可燃蒸汽云；气幕喷嘴（14）和吸风罩（15）对称布置于集液池（3）上方两侧地面上；吸风罩（15）由前挡风板（e）、后挡风板（f）、左挡风板（j）、右挡风板（k）等四块挡风板和吸风整流栅板（i）组成；吸风罩（15）水平方向上的左挡风板（j）和右挡风板（k）之间的间距比渐缩型喷口（d）的宽度要大，以防止可燃蒸汽云由两侧溢出；前挡风板（e）布置在吸风罩（15）上方，以阻止可燃蒸汽云由上方溢出；吸风整流栅板（h）与送风整流栅板（d）相似，一方面可保证吸入气流均匀稳定，另一方面可根据气幕喷嘴（14）送风方向调节与之相适应的吸风角度；吸风罩（15）后依次连接吸风口过渡接头（g）、吸风管（h）、风机Ⅱ（21），风机Ⅱ（21）的转速与抽吸风量应与风机Ⅰ（13）的送风量和池内LNG蒸发量相匹配，以保证可燃蒸汽云被完全收集不至外溢；所述的吸风罩（15）与电热式水浴加热器（20）之间安装止回阀（16）和温度传感器（17）；电热式水浴加热器（20）设有旁通管路，通过调节电动球阀（18、19）来实现加热装置旁通管路的打开或关闭；加热装置及其旁通管路后安装风机Ⅱ（21），抽吸集液池（3）内产生的LNG蒸汽云；风机Ⅱ（21）与阻火器（28）之间安装有止回阀（24），在止回阀（24）前安装有温度传感器（22）、浓度传感器（23），在止回阀（24）和阻火器（28）之间的管道上接入电动球阀（25）和风机Ⅲ（26），阻火器（28）之前安装有浓度传感器（27），其后安连接放散管（29）；电热式水浴加热器（20）、风机Ⅲ（26）及电动球阀（18、19、25）的开关控制信号，以及温度传感器（17、22）、浓度传感器（23、27）的温度和浓度信号均传输至PLC自控系统（30）。

如图1所示，气相收集放散装置（12）的温度和浓度调节控制过程为：

步骤1判断温度传感器（17）传给PLC自控系统（30）的温度值T1是否 ≥ T0+5℃，其中T0为LNG蒸汽云在当地大气压力下的露点温度，若是，则转至步骤2；若否，则转至步骤3；

步骤2 打开电动球阀（19），关闭电动球阀（18）和电热式水浴加热器（20），并转至步骤6；

步骤3 打开电动球阀（18）和电热式水浴加热器（20），关闭电动球阀（19），并转至步骤4；

步骤4判断温度传感器（22）传给PLC自控系统（30）的温度值T2 是否 ≥ T0+5℃，若是，则转至步骤6；若否，则转至步骤5；

步骤5升高电热式水浴加热器（20）的加热温度，转至步骤4；

步骤6判断浓度传感器（23）传给PLC自控系统（30）的浓度值C1是否 ≤ 1%，若是，则转至步骤9；若否，则电动球阀（25）和风机Ⅲ（26）打开并转至步骤7；

步骤7判断浓度传感器（27）传给PLC自控系统（30）的浓度值C2是否 ≤ 5%，若是，则转至步骤9；若否，则转至步骤8；

步骤8提高风机Ⅲ（26）的转速和送风量，并转至步骤7；

步骤9维持现有控制状态，完成一次吸风管内防冻堵与气体爆炸范围的判断与控制；PLC自控系统设定一定的时间间隔，间隔启动吸风管内防冻堵与气体爆炸范围的判断与控制。

风机Ⅰ（13）、风机Ⅱ（21）、风机Ⅲ（26）应选用本安型防爆电机，以保障可燃蒸汽云收集过程中的安全；液相回收装置（4）、气相收集放散装置（12）所用管道均采用钢管，法兰连接处用金属线跨接，并防雷接地，且接地电阻应小于10Ω，以防止在收集和输送可燃蒸汽云过程中产生静电聚集发生点火爆炸；集液池（3）内设置移动式潜水泵，若池内有积水及时排出。