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1、液化天然气（LNG)生产、储存和装运 主要内容介绍,陕西省燃气设计院 郭宗华2014 .3.28 青岛,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,目 录,美国LNG安全标准的层次及权威性美国标准概况LNG装置危险性分析GB/T20368名词解释区域布置和总平面布置LNG移动设备若干问题讨论,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,1.1标准层次,1.美国LNG安全标准的层次及权威性,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,联邦法规,国家标准,
2、协会标准,众议院通过,国家标准化学会,行业组织,强制,推荐,推荐,1.2 美国企业、公民、官员对标准的认知1)自觉性高安全意识强，自觉遵守推荐性标准2)守法意识强无条件遵守联邦法规3)执法意识强依法规管理，法规无规定的不管,1.美国LNG安全标准的层次及权威性,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,2.1技术法规、标准概况1）美国(1)联邦法规49CFR193联邦安全标准：液化天然气设施.美国交通运输部(DOT)管道安全办公室；(2)国家标准ANSI/NFPA59A液化天然气（LNG）生产，储存和装运.美国消防协会；(3)国家标准ANSI/
3、NFPA52车载燃料系统规范.美国消防协会；(4)联邦法规33CFR127 装卸LNG和液化危险气体的码头设施美国国土安全部海岸警卫队；(5)联邦法规33CFR165 安全区航海控制区.美国国土安全部海岸警卫队。,2.美国标准概况,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,2.2美国标准的特点及先进性1）美国标准的特点 （1）关注工程整个生命周期，涵盖从选址、设计、建造、运行、管理终止等整个生命周期内；（2）关注操作者的行为和工作程序，操作者是标准规范的执行者，可以说是直接责任人，操作者的行为正确、程序正确是实现安全的根本保证；（3）关注重点部
4、位的的原则，以危险源储存设施，如储罐、拦蓄区为重点关注部位。从流体扩散、LNG火灾、耐低温、抗震等方面作了详尽的规定，拦蓄区的规定有一定的科学性； （4）关注标准体系的建设，标准体系配套完善，体系是一个有机关联的整体。,2.美国标准概况,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,2）美国标准的先进性（1）本质化安全的原则：在系统搭建的初始如系统流程的设计，构成系统每一组件的设计贯彻本质化的原则，通过自我约束、自我控制来实现安全。 （2）科学合理的原则：针对LNG两相流的特点 。对于一个流程中的设备、建筑物之间合理确定防火间距，尽量缩短防火间距，
5、如NPA59A规定的工艺设备间距，装卸设施间距几乎是我国规范的一半，且在装卸设施之间对同一转运作业有直接联系设施之间不规定间距。 （3）定量计算和风险评估的原则 ：特别对站外社区的安全，通过热辐射强度和气体扩散浓度的计算确定防火间距根据环境条件（风速、风向、环境温度、大气压力、湿度）及构筑物表面粗糙度等因素。 （4 )主动灵活的人性化管理原则：对有些防火间距不能达到规定时，允许采用其它安全措施。(5)工艺流程危险与可操作性分析的原则：（HAZOP），对可预见的风险全面评估，提出防范措施。,2.美国标准概况,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资
6、料,1）.物料的危险性（1）低温过冷危险特性LNG的储存温度为162 ，发生泄漏后的射流或冷蒸气云，会使所接触的一些材料变脆、易碎；或者产生冷收缩，对LNG储罐可能会引起外罐脆裂或变形，导致真空失效绝热破坏，引发储罐热膨胀事故。过冷液体或气体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。甲烷蒸气浓度大时窒息、低温麻醉发生泄漏事故时，由于事故点温度过低，抢险人员不易靠近泄漏部位，增加施救难度，延误施救时间。,3.1 物（物料和装置）的不安全状态,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,3.LNG装置危险性分析,（2）LNG泄漏的特征溢出性泄漏时，由于LN
7、G液体粘度小、流动性强，泄漏的液体或者流淌火灾会四处流散、蔓延，流经过的地面、防火堤、设备基础等因冷冻而强度大大降低，甚至发生坍塌事故；射流性泄漏时，由于液体带压而喷射距离较远。快速相变形成冷蒸汽云团，云团被空气加热至温度高于-107比空气轻，迅速扩散。,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,3.LNG装置危险性分析,（3）LNG火灾危险性LNG池火热辐射强度大 LNG喷射火焰带压喷火，灭火难度大 LNG流淌火灾良好的流动性，使事故范围扩大，如果圈定在拦蓄区内不会发生，现场标高低于周边。 点源模型和固体火源模型热辐射距离计算对比表,3.LN
8、G装置危险性分析,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,2）.装置的危险性（1） LNG储罐的危险性：超装后随着时间的推延可能超压爆裂；（2） 失去真空、绝热破坏时、可能产生热膨胀和热蒸发,储罐可能超压爆裂；（3）净化不彻底致使换热器堵塞或腐蚀；（4） 管道振动的危害性：压缩机出口的振动，节流膨胀引起的振动，喘振，管道中水击现象引起的振动；（5） 输送物料时管道的静电危害。,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,3.LNG装置危险性分析,1）.运行时的误操作 （1）LNG储罐液位超限：进
9、液时由于液位仪表的失灵或人为误读，使储罐超装；（2）操作程序有误：操作程序有误时，可能导致系统无法正常运行甚至发生事故2）.事故状态的误操作（1） 处理泄漏事故时未切断储罐根部阀，导致事故范围扩大。（2） 发生泄漏时未切断电源、火源，导致火灾或爆炸事故发生。,3.2 人的不安全行为,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,3.LNG装置危险性分析,1) 雷电雷电灾害引起以下三方面的效应：热效应：强大的雷电流在瞬间转换成热能，造成金属熔化飞溅。雷电的放电火花或瞬时高温引燃泄漏的天然气。机械效应：热效应也可导致储罐内的液体剧烈蒸发，蒸发气体膨胀的
10、机械作用可使容器爆裂。 电磁效应：雷电感应的过电压可毁坏用电设备；脉冲电磁辐射会毁掉微电子技术的设备如信息系统等，值得注意的是脉冲电磁辐射作用在三维空间，不是单一的采用设备接地方法能解决的。2)地震地震力可对LNG造成如下破坏： 储罐基础坍塌，储罐倾斜或罐体撕裂引发大量泄漏 管口断裂引发泄漏事故,3.3 环境的不安全表现,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,3.LNG装置危险性分析,4.1 拦蓄区1)“拦”和“蓄”释放后的LNG；2)不一定在储罐周围（或防火堤），可以在另外一处；3）可以是人工构筑物（防火堤）或自然地形。,4.GB/T20
11、368名词解释,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,4.2 LNG储罐1）ASME储罐 符合ASME锅炉和压力容器规范GB150钢制压力容器可与之比较小型/带压2）固定式LNG储罐 金属储罐 常压：API620 ； 压力：ASME锅炉和压力容器规范混凝土储罐 ACI318,4.GB/T20368名词解释,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,5.1 工厂选址原则1）关注危险部位以拦蓄区为重点危险部位国内规范关注的是容器的物理爆炸或容器上裂口燃烧，从外壁计起 美国规范关注的释放后危害（即
12、溢出和泄漏控制），从拦蓄区计起,5.区域布置和总平面布置,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,2）热辐射限值/甲烷浓度限值,5.2.3拦蓄区选址5.2.3.2风速0级，温度21，湿度50%1）在建筑红线上，管道泄漏热辐射阈限值5kw/2）在工厂地界外，拦蓄区最大罐100%泄漏，50人以上 户外集合点热辐射阈限值5kw/3）在工厂地界外，拦蓄区最大罐100%泄漏，已有的符 合NFPA101的工厂、学校、医院、看守所等建筑物 热辐射阈限值9kw/4）在建筑红线上，拦蓄区最大罐100%泄漏，热辐射 阈限值30kw/5.2.3.3 甲烷扩散浓度计
13、算拦蓄区到建筑红线，管口泄漏甲烷浓度，爆炸下限50%,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,5.区域布置和总平面布置,3）危险物质的释放量计算（1）设计溢出a)储罐排料口低于液面，无内置阀，最大罐排料口全径b)储罐排料口低于液面，有内置阀 ，排至液面管口位置,10minc)混凝土外罐的双容/全容罐,无溢出d)顶部开口储罐,排流泵泵入拦蓄区，10min/ 监视停车经;储罐排空/监视停车未批准e)气化区、工艺区、转运区的拦蓄区 ,10min或经认可的更短时间,5.区域布置和总平面布置,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和
14、化学工业联合会培训中心交流资料,（2）设计溢出流量式中:q液体流量，单位为立方米每分m/min(ft/min）;d低于液面的储罐排料口直径，单位为毫米mm(in.);h满罐时储罐排料口以上液体的高度，单位为米m(ft)。,5.区域布置和总平面布置,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,5.2总平面布置 1）定量给出间距(1)储罐间距,5区域布置和总平面布置,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,(2)气化器间距 a)易燃液体直接加热和其一次热源距火源15米；b)整体式气化器距建筑红线30
15、米；距液体拦蓄区或排放源与拦蓄区的运输通道15米距易燃液体储罐、可燃气体储罐，工艺设备、装卸接头15米距控制室、办公室、车间、有人场所，工厂重要设施15米c)远距离加热器的加热器满足上述b要求；d)远距离加热气化器、环境气化器、工艺气化器到建筑红线30米；e)气化器之间15米。,5区域布置和总平面布置,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,中国石油和化学工业联合会培训中心交流资料,(3)工艺设备间距a)危险性工艺设备与火源，建筑经线，控制室，办公室车间和其他有 人的设施的距离15mb)明火设备和其它火源到拦蓄区或排放系统的距离15米(4)装卸设施间距a)装卸的船舶 距跨越航道的桥之间30m装卸总管与桥之间61mb)装卸接头前不受控制的火源，工艺区，储罐，控制室，办公室，车间和其它有人场所，工厂重要设施的距离15m,5区域布置和总平面布置,陕西省燃气设计院 化工石化医药甲级 市政燃气甲级,
