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1、XX工业大学防火与防爆课程设计设计题目液化天然气气化站的安全设计姓 名辰小东学 号128033030班 级安122专 业安全工程学 院建筑工程学院指导教师XXX2015年7月10日17目录前言31、 工程概况 42、 LNG储罐设计内容43、 防液堤的设计64、 爆炸和火灾危险环境划分、防火防爆电气装置设计7五、总平面图布置的设计9六、安全消防设备及设施的安全设计10七、开停车、动火检修维修及安全管理的有关措施及制度135、 结束语16参考文献摘要：探讨了LNG气化站内LNG储罐、汽化器和管道系统、消防系统等设施的安全设计要点。关键词：LNG气化站；安全设计；消防Abstract: The m
2、ain points in safety design of facilities including LNG storage tanks,vaporizer and pipeline system, fire control system and so on in LNG vaporizing station are discussed.Key word: LNG vaporizing station; safety design; fire control前言 液化天然气气化站（以下简称LNG气化站），作为中小城市或大型工商业用户的燃气供应气源站，或者作为城镇燃气的调峰气源站，近年来在国内
3、得到了快速发展。 LNG气化站是一种小型LNG接收站、储存、气化场所，LNG来自天然气液化工厂或LNG终端接收基地，一般通过专用汽车槽车运来。本文仅就LNG气化站内储罐、汽化器、管道系统、消防系统装置的安全设计进行探讨【1】。一、工程概况某工程拟建LNG气化站一座、相应的输配管网及配套的公用工程。气化站主要提供某城市的居民生活用气，气化站的规模为供应1万户居民生活用气，不考虑工业用户。拟建的气化站位于某市区的西部边缘，面积为16000m2，预留地北面600m为储罐区，东面400m是高速公路，西面300m是某村民居住区，南面500m是水利局。生产区包括四个100立方米LNG储罐区，罐区设有防护堤
4、保护。气化区布置8个空温式气化器、2个水浴式加热器、1个BOG加热器及一台BOG储罐。卸车区设有一个卸车柱，一个卸车软管。放空区包括一台EAG加热器和一个25米高的排放烟囱。辅助生产区布置在站区的南边，两区之间用实体墙隔离，并设一个联系门，有利于生产管理和安全。工程项目还包括循环水站及相应配套的自控、电气、土建、消防等设备设施的布置及相关的安全技术设计及相关安全管理措施、制度。在了解LNG性质的前提下，参考国内外液化石油气灌装加气站最新设计案例，根据建筑设计防火规范GB50016-2006（以下简称建规）、城镇燃气设计规范GB50028-2006（以下简称燃规）、炼油化工企业设计防火规定YHS
5、01-78（以下简称炼化规）等规范标准，以最小占地面积为原则，设计存储容量为120m3的LPG灌装加气站。二、LNG储罐设计内容1. LNG储罐的工艺设计LNG储罐是LNG气化站内最主要的设备。天然气的主要成分甲烷常温下是永久性气体，即在常温下不能用压缩的方法使其液化，只有在低温条件下才能变为液体。LNG储罐的工作温度约-162，设计温度为-196，设计压力为0.0.68MPa，操作压力为0.50MPa，几何容积为52.6m3,有效容积为50.0m3，充装系数为0.95，蒸发率为0.30天（1atm，30），安装型式为立式，绝热方式为珠光砂粉末真空，绝热层厚度为250mm，外形尺寸为30001
6、2682mm，储罐空重为23110Kg。2. 储罐的布局根据GB50016-2006城镇燃气设计规范的规定，储罐之间的净距不应小于相邻储罐直径之和的1/4，且不应小于1.5m。本次设计中相邻储罐直径之和为6m，则取储罐之间的净距为1.5m。储罐组内的储罐不应超过两排，储罐组的四周必须设置周边封闭的不燃烧实体防护墙，储罐基础及防护墙必须保证在接触液化天然气时不被破坏。LNG罐区的设计应通过拦蓄设施(堤)、地形或其他方式把发生事故时溢出的LNG引到安全的地方，防止LNG流入下水道、排水沟、水渠或其他任何有盖板的沟渠中【2】，储罐的布局情况见图1。 储罐防护墙内的有效容积V应符合下列规定：对因低温或
7、因防护墙内一储罐泄漏、着火而可能引起的防护墙内其他储罐泄漏，当储罐采取了防止措施时，V不小于防护墙内最大储罐的容积。当储罐未采取防止措施时，V不小于防护墙内所有储罐的总容积。3. 储罐附件的安全设计 、为保证储罐及连接部件在LNG及其冷蒸气下能正常工作，储罐材料必须满足低温性能要求。暴露的储罐隔热层应防火、防水、阻燃、阻LNG蒸气，并且在消防水的冲击力作用下不会移动。 、储罐的液相管上安装紧急切断阀，发生意外事故时切断储罐与外界的连通，防止储罐内的LNG泄漏。每台储罐应设2套相互独立的液位测量装置，在选择测量装置时应考虑密度的变化。在储罐真空层设压力仪表，用于测量真空层的绝对压力。 、储罐应当
8、设置一个高液位报警器，使操作人员有足够的时间停止进料。储罐应设置高液位进料切断装置，它应与全部的控制计量仪表分开设置。 、为了避免储罐内形成空气与天然气的混合气导致事故，储罐在首次使用或停止使用进行内部检修时，要进行惰化处理。 、根据地质、气象等资料，分析发生地震、风灾、雪灾等自然灾害的可能性及其特征，考虑储罐的抗震和抵御风雪载荷的能力。 、另外由于储罐内所充装的LNG是易燃易爆的介质，所以内筒应使用两个安全阀，并采用并联安装，另外还需设一个管路安全阀。 LNG气化站的储罐区设置地下避雷接地网，LNG储罐的支柱与避雷接地网连接，LNG储罐上无须设置防雷保护装置。站区的防雷设计应符合GB5005
9、794建筑物防雷设计规范(2000年版)中“第二类防雷建筑物”的有关规定。其接地电阻不大于10【3】。 防静电设计应符合HG/T206751990化工企业静电接地设计规程的要求。当设备直径大于和等于2.5m或容积大于和等于50m3时，其接地点应设两处以上。接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m。在贮罐的取样操作台面上，应于操作口两侧各设置一组接地端头，以便在上风向给取样绳索、检尺等工具接地用。端头位置应设在不妨碍操作之处【4】。各附件的具体布置见图2。4.汽化器与管道 LNG气化站使用的气化器一般分为环境气化器(空温式气化器)和加热气化器(水浴式气化器、电加热气化器)。各气化器的出口
10、阀及出口阀上游的管件和阀门，设计温度应按-168计算。气化器的出口须设置测温装置，并设自动控制阀门，当气化后进入燃气输配系统的气体温度高于或低于输配系统的设计温度时，自动控制阀门应能自动切断天然气的输出。气化器或其出口管道上必须设置安全阀，安全阀的泄放能力应满足以下要求：环境气化器的安全阀泄放能力必须满足在1.1倍的设计压力下，泄放量不小于气化器设计额定流量的1.5倍。加热气化器的安全阀泄放能力必须满足在1.1倍的设计压力下，泄放量不小于气化器设计额定流量的1.1倍。LNG气化站内使用温度低于-20的管道应采用奥氏体不锈钢无缝钢管，工艺管道上的阀门应能适用于液化天然气介质，液相管道采用加长阀杆
11、的长柄阀门，连接宜采用焊接。工艺管道采用自然补偿的方式，不宜采用补偿器进行补偿。LNG管道上的两个相邻的截断阀之间，必须设置安全阀，防止形成完全封闭的管段。液化天然气储罐必须设置安全阀，选用奥氏体不锈钢弹簧封闭全启式安全阀；管道和储罐的安全阀都应设置放散管并集中放散。液化天然气集中放散设施的汇集总管应安装加热器，低温天然气经过加热器加热后变成比空气轻的气体后方可放散。三、防液堤的设计1.液化天然气防液堤的布置主要应遵循以下几个原则：、防液堤内的有效容积应不小于较大罐的单罐容积。、防液堤的高度应为1m一1.6m。之所以对防液堤限定最小高度，主要是防止消防救援时消防水外溢；限定最高高度，主要是考虑
12、消防救援时消防视线不被阻挡。在工程实践中，防液堤高度一般为1m、防液堤的内外地面可平齐。必要时，可设计成内低外高，以提高防液堤的抗倾覆能力。若设计成内高外低，不但浪费材料，还给人以不安全感,一般情况下不应采用。 还有一个问题，一座防液堤内不宜设置过多的储罐。当储罐数量较多时，应用隔堤隔开，分组设置。在储罐区防火堤设计规范中提出：全冷冻式储罐，储罐组内的储罐数量不应多于两个。目前，在很多工程中都没有按照这一条【5】。2.防液堤的材料选择液化天然气储罐泄漏事故发生的状况与一般液态储罐不太一样。最初泄漏的液化天然气将很快气化,在储罐周围低位处会出现白烟飘渺的现象。同时，由于大量热交换的存在,储罐周围
13、的环境温度会大为降低，继续泄漏出来的液体将无法马上气化,而是保持超低温液态，流向防液堤。显然,防液堤必须有抵抗超低温(一般至少-145)的能力。根据以往的材料实验资料表明，在冷冻环境下,砌体的裂缝开展比较严重(其实，就算是不在低温情况下，由于砖砌体属于脆性材料，砂浆难以饱满也很容易出现裂缝)。相比之下，钢筋混凝土的抗低温情况要好的多(水工等行业在这方面有很多经验)。所以,液化天然气防液堤不仅可以选用钢筋混凝土形式,而且还应优先选用钢筋混凝土形式。四、爆炸和火灾危险环境划分、防火防爆电气装置设计1.LNG的危险性分析低温的危险性：LNG的储存和操作都在低温下进行，一旦发生泄漏，会使相关设备脆性断
14、裂和遇冷收缩，从而破坏设备，引发事故。并且，低温LNG能冻伤操作人员。火灾危险性：天然气与空气混合能形成爆炸性混合气体，爆炸极限(体积分数)为5%15%。如果存在火源，极易着火燃烧，甚至爆炸。对人体的危害：虽然LNG蒸气无毒，但是如果吸进纯的LNG蒸气，人会迅速失去知觉，几分钟后死亡；当大气中氧的含量逐渐减少时，工作人员可能警觉不到而慢慢地窒息。本工程的主要危险区域及其危险特征：生产场所主要设备火灾爆炸物理爆炸中毒触电机械伤害噪声物体打击天然气管道管道工艺设备放空系统储气罐压缩机变配电设施变压器等2.爆炸与火灾危险环境的划分通过上述危险性分析可知，天然气属于属甲B类易燃、易爆物质，具有较高的火灾、爆炸危险性。工程中主要生产装臵，如LNG储罐、空温式气化器和管道等，处理和输送大量的天然气，决定了本工程具有较大的火灾爆炸危险。生产场站内压力容器和管道均可能成为导致火灾爆炸事故发生的危险源。由于本工程天然气在密闭工艺情况下输送，正常生产情况下不具备发生火灾爆炸的条件。然而在异常情况下由于设备或管道、阀门、法兰、一次仪表接头等因腐蚀
