LNG氣化站的安全設(shè)計(jì)曹乖艷西安長慶科技工程有限責(zé)任公司蘇州分公司江蘇215021【摘要】本文首先介紹了LNG氣化站簡介,其次探討了LNG氣化站的發(fā)展現(xiàn)狀及危險(xiǎn)性分析,最后重點(diǎn)討論了LNG氣化站的安全設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】LNG;氣化站:安全設(shè)計(jì)中圖分類號:S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號前言隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展,我國的各行業(yè)發(fā)展也是相當(dāng)迅速的,對LNG氣化站的安全設(shè)計(jì)是對于LNG安全至關(guān)重要的,同時(shí)不僅影響著我國人們的人生安全,而且影響著國家的發(fā)展。二、LNG氣化站簡介1、LNG氣化站工藝流程用槽車運(yùn)來的LNG在卸車臺經(jīng)卸車增壓器增壓后,將LNG送入LNG儲罐儲存。λNG氣化時(shí),儲罐內(nèi)少量LNG進(jìn)入儲罐自增壓器,吸熱相變后,氣態(tài)天然氣返回儲罐,使得儲罐內(nèi)壓力増大,儲罐和管道形成壓力差,在壓力差的作用下,儲罐內(nèi)的LNG經(jīng)管道進(jìn)入空溫式氣化器。在空溫式氣化器內(nèi),LNG吸熱發(fā)生相變,再以氣態(tài)形式進(jìn)入天然氣緩沖罐。LNG經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入混氣站,與氣源廠其他氣源摻混后進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)。圖1是LNG氣化站工藝流程。中國煤化工CNMHGEAG加熱高點(diǎn)放空管進(jìn)入族市管網(wǎng)LNG糟空溫式汽化備加臭裝置LNG氣化站工藝流程圖2、LNG特性(1)易蒸發(fā)性LNG是深冷液體,很容易被周圍的空氣加熱轉(zhuǎn)化為NG,溫度也隨之上升。-107℃是一個(gè)重要的分界點(diǎn),NG溫度低于-107℃時(shí),氣體密度比空氣大;NG溫度等于107℃時(shí),氣體密度與空氣相當(dāng);NG溫度高于-107℃時(shí),氣體密度比空氣小。一般情況下,NG密度小于空氣,很容易向上擴(kuò)散。但若LNG大量泄漏,短時(shí)間來不及與周圍空氣進(jìn)行熱交換,溫度就可能低于-107℃,其蒸氣云的密度比空氣低這樣NG會順著地面或向低處曼延,擴(kuò)散到很遠(yuǎn)的地方,一旦遇到點(diǎn)火源,就會燃燒,甚至回燃、爆炸,非常危險(xiǎn)(2)易燃、易爆性NG是甲類易燃、易爆物質(zhì),與空氣混合后在一定條件下是可燃的,其燃燒范圍大約在體積分?jǐn)?shù)為5%~15%。(3)低溫性深冷的LNG具有低溫性,某些材料與之接觸會變脆、易碎和冷收縮,使設(shè)備損壞,引起LNG泄漏。人體持續(xù)接觸LNG后,會引起嚴(yán)重的低溫凍傷和人體組織損壞。(4)窒室息作用LNG蒸氣無毒,但如果吸入純的LNG蒸氣,會迅速失去知覺,幾分鐘后窒息死亡。當(dāng)大氣中的氧含量因LNG蒸氣含量增高而逐漸減少時(shí),工作人員有可能警覺不到而慢慢地窒息死亡,中國煤化工CNMHG、LNG氣化站的發(fā)展現(xiàn)狀及危險(xiǎn)性分析1、LNG氣化站的發(fā)展現(xiàn)狀隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速增長和能源需求量的不斷擴(kuò)大,液化天然氣因其具有運(yùn)輸效率高、用途廣、供氣設(shè)施造價(jià)低、見效快、方便靈活等特點(diǎn),給世界LNG工業(yè)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。我國目前發(fā)展LNG進(jìn)口項(xiàng)目,建設(shè)LNG氣化站,彌補(bǔ)管輸天然氣的不足已成為目前城市行業(yè)較為關(guān)注的焦點(diǎn)。2、LNG危險(xiǎn)性分析LNG的成分中甲烷的摩爾分?jǐn)?shù)為96%以上,所以LNG和液體甲烷性質(zhì)基本類似,若處理不當(dāng),極易發(fā)生事故。從LNG的特性出發(fā),危險(xiǎn)性主要有:①不同時(shí)刻進(jìn)入同一設(shè)備的LNG由于成分和密度差異引起分層,導(dǎo)致LNG突然大量蒸發(fā),壓力驟升若壓力超過設(shè)備的極限承壓能力,會造成設(shè)備損壞和介質(zhì)泄漏,甚至爆炸。②LNG的儲存和操作都是在低溫下進(jìn)行的,一旦發(fā)生泄漏,低溫會造成材料性能下降,導(dǎo)致更加嚴(yán)重的事故,并對人體造成嚴(yán)重傷害。③雖然天然氣毒性較小,但其中主要成分為甲烷,泄漏后會造成窒息等人身傷亡事故。④天然氣與空氣混合能形成爆炸性混合物,爆炸下限(體積分?jǐn)?shù))為3.6%-6.5%,爆炸上限(體積分?jǐn)?shù))為13%-17%如果存在著火源,極易發(fā)生著火燃燒,甚至爆炸。同時(shí),氣體燃燒產(chǎn)生的熱輻射會對人身及裝置造成極大危害可見,LNG氣化站的安全至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過程中,必須確定與LNG裝置有關(guān)的危險(xiǎn),根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),對氣化站的安全設(shè)計(jì)全面把關(guān),使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到較高的安全水平四、LNG氣化站的安全設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)可參考的國外標(biāo)準(zhǔn)主要有美國的NF-PA59A《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)儲存和裝卸標(biāo)準(zhǔn)》、NFPA57《NG汽車燃料系統(tǒng)等;國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有:GB50028-2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》;GB50183-2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等。2、總平面布置LNG氣化站總平面布置設(shè)計(jì)要合理地確定站內(nèi)各作業(yè)區(qū)和設(shè)備的位置,以確保氣化站有一個(gè)安全的環(huán)境。站址選擇一方面要從城市中國煤化工司出CNMHG發(fā),另一方面也應(yīng)從有利生產(chǎn)、方便運(yùn)輸、保護(hù)環(huán)境著眼。(1)站址應(yīng)選在城鎮(zhèn)和居民區(qū)的全年最小風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)(2)考慮氣化站的供電、供水和電話通信網(wǎng)絡(luò)等各種條件,站址選在城市邊緣為宜。(3)站址至少要有一條全天候的汽車公路。(4)氣化站應(yīng)避開油庫、橋梁、鐵路樞紐站、飛杋場等重要戰(zhàn)略目標(biāo)。(5)站址不應(yīng)受洪水和山洪的淹灌和沖刷,站址標(biāo)高應(yīng)高出歷年最高洪水位0.5m以上。(6)應(yīng)考慮站址的地址條件,避免在滑坡、溶洞、塌方、斷層、淤泥等不良地質(zhì)條件的地區(qū),站址的土壤耐壓力一般不低于0.15MPa3、圍堰區(qū)液化天然氣儲罐周圍必須設(shè)置圍堰區(qū),以保證儲罐發(fā)生的事故對周圍設(shè)施造成的危害降低到最小程度。圍堰區(qū)是指用壓實(shí)土、混凝土、金屬等低溫材料在LNG儲罐周圍建造的堤防、護(hù)墻或排液系統(tǒng)所圍成的區(qū)域。其作用是當(dāng)LNG泄露或溢出時(shí),將可燃液體限制在圍堰區(qū)內(nèi),防止進(jìn)一步擴(kuò)散;當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),阻止火焰向四周蔓延。4、LNG儲LNG儲罐按結(jié)構(gòu)形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬-預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐3類,地上LNG儲罐又分為金屬子母罐和金屬單罐2種。LNG氣化站采用何種儲罐,主要決定于其儲存量。儲存量為1200m-5000m°時(shí)可采用金屬子母儲罐帶壓儲存和常壓罐儲存。儲存量為1200m以下的城市LNG氣化站,基本采用金屬單罐帶壓儲存。(1)LNG儲罐的安全措施根據(jù)儲罐容積合理確定安全間距,見表表1圍堰墻與站區(qū)圍墻之間、儲罐之間的水平凈距儲罐容積m3圍堰墻到站區(qū)圍墻的水平儲罐之間水平凈距最凈距最小值/m小值/mV<0.50.5≤V<193.01.09≤v<764.67.6≤V<56.87.656.8≤V<1140.51140≤v<2650相鄰儲罐公稱直徑之儲罐公稱直徑的0.7倍,但和的114,且最小為265.0