
LNG槽車上的安全設計
LNG槽車的安全設計至關重要,不安全的設計將帶來嚴重后果。安全設計主要包括兩個方面:防止超壓和消除燃燒的可能性(禁火、禁油、消除靜電等)。
防止槽車超壓的手段主要是設置安全閥、爆破片等超壓泄放裝置。
根據(jù)低溫領域的運行經(jīng)驗在儲罐上必須有兩套安全閥在線安裝的雙路系統(tǒng),并設一個轉換。當其中一路安全閥需要更換或者檢修時,可轉換到另一路上,而不妨礙工作,并維持至少一套安全閥系統(tǒng)在線使用。在低溫系統(tǒng)中,安全閥由于凍結而不能及時開啟所造成的危險應引起重視。安全閥凍結大都是由于閥門內漏,低溫介質不斷通過閥體而造成的。一般通過目視檢查安全閥是否凍結或結霜來判斷。一旦發(fā)現(xiàn)這種情況,應及時拆下安全閥排出內漏故障。
為了運輸安全,在有的槽車上,除了安全閥和爆破片外,還設有公路運輸泄放閥。在槽車的氣相管路上設置一個降壓調節(jié)閥,作為第一道安全保護,該閥的泄放壓力遠小于罐體的最高工作壓力和安全閥起跳壓力。它僅在槽車運輸時與氣相空間相通;但槽車輸液時,采用截止閥隔離降壓調節(jié)閥,使其不起作用。在低工作壓力、泵送LNG槽車上,設置公路運輸泄放閥有以下優(yōu)點:
公路運輸時,罐內壓力低,降低了由靜壓引起的內筒壓力,有利于罐體的安全保護。
公路運輸時,如果壓力增高,降壓調節(jié)先緩慢開啟以降低壓力,防止因安全閥起跳壓力低而造成LNG的突然大流量泄放,既提高了安全性,又防止了LNG的大量外泄。
在罐體的液相管、氣相管出口處應設置緊急切斷裝置,該閥一般為氣動的球閥或截止閥,通氣開啟,放氣截止。閥上的氣缸設置易熔塞,當外界起火,燃燒溫度達到70℃時,易熔塞熔化,閥門放氣,截止閥關閉,將LNG與外界隔離。液壓工質的緊急切斷閥,由于在低溫下液壓油會凝固,一般不能采用。
LNG槽車有兩種輸液方式:壓力輸送(自增壓輸液)和泵送液體。
1. 壓力輸送
壓力輸送是利用在增壓器中汽化部分LNG返回儲罐增壓,借助壓差擠出LNG。這種輸液方式簡單,只需裝上簡單的管路的閥門。但該輸液方式有如下缺點:
轉注時間長。主要原因是接收LNG的固定式貯槽是帶壓操作,這樣使轉注壓差有限,導致轉注流量降低。又由于槽車空間有限,增壓器的換熱面積有限,使轉注壓差下降過快。
罐體設計壓力高,槽車空載重量大,使載液量與整車重量比例(重量利用系數(shù))下降,導致運輸效率降低。
2. 泵送液體
槽車采用泵送液體是較好的方法。它采用配置在車上的離心式低溫泵來泵送液體。這種輸液方式的優(yōu)點如下:
轉注流量大,轉注時間短。
泵后壓力高,可以適應各種壓力規(guī)格的儲槽。
泵前壓力要求低,無需消耗大量液體來增壓。
泵前壓力要求低,因此槽車罐體的最高工作壓力和設計壓力低,槽車的裝備重量輕,重量利用系數(shù)和運輸效率高。
由于槽車采用泵送液體具有以上的優(yōu)點,即使存在整車造價高,結構較復雜,低溫液體泵還需要合理預冷和防止氣蝕等問題,但它還是代表了槽車輸液方式的發(fā)展趨勢。
LNG槽車一般是滿液輸送而空車返回,運輸效率≤50%。為提高運輸效率,降低噸公里成本是非常重要的。
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半掛車運輸LNG,其一次載運量大大高于單車。由于汽車的耗油量并未隨著載重量的增加而成比例的增加,汽車列車的耗油量與同功率的單車相比,其增加量不多,因此單掛LNG槽車的噸公里成本遠小于單車。目前,進口LNG槽車和國產(chǎn)LNG槽車均以半掛槽車為主。國產(chǎn)的有27立方米和50立方米兩種型號。歐美日發(fā)達國家的半掛列車占運輸車輛的比例是相當高的,因此LNG槽車向大型化、列車化發(fā)展是必然趨勢。