LNG(液化天然气)低温常压储罐在运行过程中,其溢流阀(也称安全阀或BOG排放阀)处出现结冰现象是一个常见但需密切关注的问题。这种现象不仅可能影响阀门的功能,还可能预示着操作参数偏离或设备潜在风险。以下是对该现象主要原因的系统分析:
- BOG(蒸发气)排放导致的低温:这是最核心的原因。LNG储罐需要维持在接近-162°C的低温常压状态。由于外界热量输入(如环境漏热),罐内LNG会持续气化产生BOG。当罐内压力超过设定值时,溢流阀会开启,释放这部分低温BOG气体。BOG在通过阀口节流(Joule-Thomson效应)或高速喷出时急剧膨胀,会吸收大量热量,导致阀门本体及其周边温度骤降至冰点以下。周围空气中的水蒸气遇到低温的阀门和管道外表面,便会迅速凝结并冻结成冰。
- 阀门内漏或微小泄漏:即使溢流阀未达到全开动作压力,若阀门存在密封不严(内漏),持续有微量极低温BOG泄漏。这种持续的低温气体泄漏会在阀座、阀杆等部位形成稳定的低温点,导致结冰现象长期存在。这种内漏引起的结冰往往更需警惕,因为它可能意味着阀门已存在故障。
- 阀门或连接部位“跑冷”:溢流阀本身或其与管道的连接处如果保温效果不佳(如保冷层破损、填充不实),会导致储罐的“冷量”直接传导至阀门外部金属表面,使其温度低于环境露点,从而引起结冰。这与储罐外壁其他部位出现结霜的原理类似。
- 环境湿度与温度条件:在空气湿度较高的地区或季节,空气中水含量大,更容易在低温表面凝结。如果环境温度本身也较低,会加速结冰过程并增加积冰的厚度和速度。
- 操作工况异常:非正常的操作,如储罐压力控制不稳定、频繁的充装或排液导致压力大幅波动,可能引起溢流阀频繁启闭或处于接近开启的临界状态,加剧了低温气体排放或微泄漏,从而促进结冰。
潜在风险与关注要点:
溢流阀处结冰并非纯粹的物理现象,它可能带来以下风险:
- 阀门功能失效:积冰可能卡住阀杆、堵塞泄放口,导致在超压时无法正常开启,构成重大安全隐患。
- 密封面损坏:冰的形成与膨胀可能损坏精密的阀座密封面,加剧内漏。
- 结构应力:过厚的冰层可能增加阀门及连接管道的额外负荷。
结论:
LNG储罐溢流阀处结冰,主要是由于低温BOG排放或泄漏导致局部表面温度过低,与空气中的水蒸气结合所致。它既是正常工况下的可能现象,也可能是阀门故障或保冷失效的预警信号。在实际运营中,需定期检查该部位的结冰情况,结合压力监控和阀门维护计划,区分正常结冰与异常结冰,确保这一关键安全装置始终处于可用状态。对于持续或严重的结冰,必须排查阀门内漏、保冷失效或操作不当等具体原因,并及时处理。