紧急情况下氮气代替空气的可行性分析

水明星 陈林斌（中石油京唐液化天然气有限公司，北京 101100）

紧急情况下氮气代替空气的可行性分析

水明星 陈林斌（中石油京唐液化天然气有限公司，北京 101100）

为避免空气压缩机组故障导致仪表空气压力下降，触发连锁，引起LNG接收站全场停车，提出在紧急情况下氮气代替仪表空气。通过对氮气物理性质、存在的风险、用量的匹配以及在工艺上接入氮气的可行性分析，得出氮气在紧急情况下可以代替仪表空气的结论。

LNG接收站；紧急情况；氮气；代替；仪表风

LNG接收站气动阀门由压缩空气提供动力。空气压缩机（以下简称空压机）将空气过滤、除水、加压后输入仪表风管线。LNG接收站与矿石码头相邻，空气湿度大，冬季温度低，由于地理位置的特殊性，空气中夹杂铁矿石粉末，对空压机运行造成了很大威胁。在实际生产过程中，空压机系统出现多次故障无法启动，当仪表风压力持续下降，达到联锁设定值时将使全场停车，将会给接收站带来巨大的损失。如何使仪表风压力维持稳定，争取抢修时间，保证接收站平稳运行，在紧急情况下用氮气代替仪表风是一个不错的选择。

1 仪表风简介

LNG接收站压缩空气有两个用途，一个是供现场所有启动阀门使用，称为仪表风。一个是用于现场空气吹扫，称为工厂风。其中仪表风设有压力低低连锁，当触发该连锁时，全厂停车。

2 氮气系统简介

LNG接收站外购液氮，储存至液氮储罐。气化后并入管网供下游用户使用。

2.1 氮气的物理性质

氮气无色、无味、无毒、无嗅，属于惰性气体，化学性质较稳定，只有在高温、高压或催化剂作用下能发生化学反应，难溶于大部分介质，常压下液化点为-196℃，低于LNG的-162℃。氮气系统主要为LNG接收站氮气管网提供纯净氮气，供设备及管线的密封、保压和吹扫。

2.2 氮气的用途

LNG接收站氮气消耗包括连续消耗和非连续消耗。其中连续用户有BOG压缩机负荷调节和氮封、火炬供氮防止回火、卸料臂和气相返回臂的回转接头吹扫。非连续用户有卸料臂和气相返回臂及其附属管线的吹扫排净、检维修时管线或设备的吹扫和惰化、高、低压泵仪表电缆穿线管和电源电缆穿线管氮封，公用工程站。

2.3 氮气的风险及预防措施

2.3.1 低温性

人一旦接触液氮，皮肤会被低温冻伤；若皮肤表面潮湿，所挥发的气体会附着在皮肤表面，导致皮肤撕裂。

液氮系统设置自动的自增压系统，罐中液态氮经过空温式气化器后转化为气态。气化后进入氮气管网。在卸装液氮和巡检过程中为防止因液氮泄漏造成的伤害，必须严格佩戴PPE，比如护目镜、防冻手套、防冻围裙等。

2.3.2 窒息性

空气中氮气含量过高，使吸入气氧分压下降，引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时，患者最初感胸闷、气短、疲软无力；继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳，称之为“氮酩酊”，可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度，患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

为避免窒息的发生，操作人员必须站在上风向进行操作。

3 氮气用量及仪表风用量

3.1 氮气用量

接收站在各工况下的氮气用量经过长时间统计，其用量见表1。

表1 接收站各工况下氮气用量

从上表可以看出，在大量使用氮气的情况下，气化量可达1100-1200Nm3∕h。

3.2 仪表风用量

根据接收站仪表风持续用量，基本维持在700-800Nm3∕h，氮气最大流量1200 Nm3∕h。因此氮气系统完全可保持仪表风管网压力稳定。

液氮系统配备两个储罐，每个液位最高7m，共14m。若氮气流量维持在1100-1200 Nm3∕h，最大用量下液位每天总共下降4m，联系液氮槽车第二天到。可为抢修空压机争取足够的时间。

4 氮气接入仪表风系统工艺流程

在用量满足的情况下，氮气在紧急情况下可代替压缩空气，在工艺上需进行变更。根据仪表风的工艺流程，同时接收站24小时生产，因此仪表空气不能停，在改造时，通过仪表空气储罐旁路管线供应到厂区，将仪表空气储罐隔离，然后进行氮气管线并入。如图2所示。

图2 氮气接入仪表空气工艺流程

5 结语

空压机是LNG接收站最重要的设备之一，由于运行环境差，空气中带有铁矿粉，同时夏季湿度大，冬季温度低，给空压机的运行带来了巨大的挑战。在严格执行空压机维护保养计划，延长使用寿命的同时，必须考虑空压机组无法运行的情况。氮气属于惰性气体，在预防窒息的风险后使用范围较广。当在空压机组出现故障，无法满足下游压力时，可代替仪表空气，工艺流程上也具有可行性。因此该方法可行。

水明星(1980-)，男，汉族，经济师，本科，毕业于对外经济贸易大学采购与项目管理专业。主要负责审计、采购、法律法规、财务管理。