LNG加气站安全设计

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1、3、LNG加气站安全设计3.1总平面布置安全设计（1）结合地形、风向、站外环境，综合考虑防火间距美国车用LNG规地上和半地下LNG储罐从拦蓄区到建筑物和用地线的距离储罐水容积（m）从拦蓄区或储罐排水系统边缘到建筑物和用地线的最小距离（m储罐之间的最小距离（m3.8 7.64.61.57.6 56.87.61.556.8 114151.5114265231.5（2）按流程顺序、使用功能合理分区按流程顺序及功能将站内区域分为：拦蓄区、作业区、辅助区，各区之间分界明 显，将配电、控制、生活等容易出现火源的设施远离危险区布置。（3）设置拦蓄区和集液池，防止事故扩大根据LNG规LNG储罐的周围应设置拦蓄

2、区，拦蓄区的作用是在发生泄漏 时，为防止流体流淌蔓延，将流体限制在一定的区域内，便于使用泡沫灭火器隔 绝空气限制流淌火灾。在拦蓄区内设置集液池，以便收集泄漏的LNG和雨水，集 液池与拦蓄区外的水封井相连，两者之间设置截断阀，阀门平时关闭，当排除集 液池内雨水时，阀门打开，雨水进入水封井，潜水泵启动排出雨水。（4）设置环形车道或回车场地LNG加气站站区虽小，但总平面布置时要考虑到方便消防车从场地中进退，方便 LNG槽车的进出，特别要考虑到事故状态下需要向 LNG槽车倒出事故储罐液体， 要方便LNG槽车快捷进入。3.2 建（构）筑物安全设计（1）耐火等级建（构）筑物的耐火等级为2级、耐火时限2小时

3、，所有混凝土及钢构架、管架、 支座、螺栓施工完毕后应涂覆耐火层。（2）耐低温设计 站内工艺设施的基础， 如储罐、低温泵、 加气机基础及防护堤应采用抗冻性能好 的混凝土，储罐钢支座应作耐低温处理。（3）抗震设计 按照工程所在地抗震设防要求设计。 考虑水平和垂直加速度引起的动作用力。 考虑地震力和操作荷载的组合。（4）安全疏散口 拦蓄区及操作平台均设置两个安全疏散口。3.3 工艺安全设计（1）工艺流程要简单简洁LNG 加气站的工艺流程已经较为成熟，较为定型。由于如前所述的危险 特征，在紧急情况下要快速切断， 在正常情况下要操作方便。 这就要求系统流程 要简单、简洁。简单可以省掉很多繁琐的操作过程，

4、减少故障点，减少投资；简 洁可以使人容易操作，容易判断系统故障原因，快速排除故障、恢复系统。这就 要求设计在确保安全、满足规范和工艺要求的前提下尽量优化、简化流程。如国内有的建成站分别设了卸车、储罐、备用等三个增压器，笔者所在单位 在南方某工程设计时，只设一个增压器，使卸车和储罐共用，取消备用增压器。（2）设备管道布置要合理 管道排列依据介质危害程度 管线地面并排布置时要按照工艺、给水、仪表风、控制、电气顺序排列。地 下电气和仪表不能与工艺管线同沟， 并应按规范保证一定间距， 防止天然气泄漏 时与电气火花相遇产生爆炸。 配管系统要安全 配管设计要进行柔性计算，低温管道考虑冷收缩要进行补偿，补偿

5、尽量 采用自然补偿式，管道支架要考虑管道振动、地震力、温度变化等荷载安全性。 设备管道布置时应考虑到操作、维修及安全通道 所谓维修通道要考虑到大件部件维修时，容易移至地面，维修时无障碍；所 谓安全通道即逃逸通道， 考虑在发生泄漏、 视线极差的情况下方便操作人员快速 逃离。管道布置要方便逃逸，防护提内一般采用地上管道，高度300mn左右为宜, 防护提内到加气机的管线采用地下管沟敷设。（ 3）超压安全放散 自动放散及人工放散LNG系统尽管采取了保冷措施，但介质仍要受到漏热的影响而产生体积膨胀， 压力升高。 所以系统的超压放散十分重要， 储罐设置两个安全阀自 动泄压，防止压力超限，设置真空安全阀，防

6、止储罐出现负压，液相管道两个阀 门之间设置安全阀， 防止管道压力超限， 气相管道上也设置安全阀； 除设置安全 阀自动放散外，设置人工放散阀，防止自动放散失效，增加放散的灵活性。 集中放散 站内各工艺设施如储罐、 低温泵、工艺管道等设备设有统一集中的放散管， 使安全放散或人工放散的气体集中排放，放散管高出周围 25 米之内的建筑物 2 米，位置设置在站区全年最小频率风向的上风侧，放散方向为无建（构）筑物和 无人活动的空旷地带。（4） 紧急切断系统（ ESD） 系统内设置紧急切断系统，紧急切断系统自动或人工、远程或现场均可操 作，当系统内设置的监测仪表监测到系统运行工况超限时， 能自动报警并切断系

7、 统（首先切断储罐等危险源装置） ；当系统内场地监测仪表监测到系统发生泄漏 或火灾等灾难性事故时， 能自动报警并快速切断 （同样首先切断储罐等危险源装 置）。站内在拦蓄区、加气区、卸车区等经常操作的区域内，设置紧急切断系 统人工按钮， 当操作者判断系统不在受控条件下时， 可以通过人工手段快速实现 停车。（5）控制系统失“源”保护安全设计 当控制系统失去电源或仪表用气源时，系统应能中止在安全状态，并保持这 一状态直至系统重新启动或长期安全。3.4 控制报警系统安全设计（1）装置检测仪表储罐上分别设置现场和远传液位计、压力表，并对液位、压力实行联锁，超 限自动报警、切断；低温泵的进出口、工艺管道上

8、设有现场和远传压力表、温度 计，加气机上设有现场和远传流量计、压力表、温度计，所有仪表均远传到控制 室，实行在线实时控制。（2）现场监测仪表 卸车区、拦蓄区、加气区设置可燃气体泄漏报警器； 拦蓄区设置能连续检测LNG泄露的低温控制报警装置； 卸车区、拦蓄区、加气区设置火焰探测器。（3）所有检测、 监测仪表与紧急切断系统联锁， 当检测到系统工艺参数超限时， 立即启动ESD实现紧急切断和停车。3.5 电气安全设计（1）按照爆炸规划定爆炸和火灾危险区域，在爆炸区域内选择相应防爆 级别的电器设备、灯具、电缆等；（2）采用阻燃性电缆，并对电缆沟填实封堵，防止气体和液体进入配电室， 控制室内。（3）按照防

9、雷规站内危险区划为第二类防雷建筑物， 采取如下防雷措施： 防止直击雷：将加气区罩棚屋面彩钢板厚度设计大于0.5mm （满足雷电直击要求），在办公楼屋面设置避雷网（网格不大于10X 10m，壁厚大于4mm的容器利用金属壳体直接作接闪器， 但应与防雷接地网可靠连接， 保证良好的电 气通路。当需设计避雷针时，避雷针高度按照滚球法计算合适即可，不能加高， 太高容易“招雷”。 防止感应雷：将所有工艺设施，如储罐、低温泵、管道、放散管、加气 机及钢结构的加气罩棚等，均应接到防雷电感应的接地装置上； 防止雷电波侵入：电缆外皮、保护钢管接到防雷电感应的接地装置上， 架空工艺管道每隔 25 米接地一次，并与防感

10、应雷接地装置相连； 防雷击电磁脉冲（LEMP :信息系统需要防雷击电磁脉冲，其防雷区（LPZ 按防雷规可划分为LPZ1区，主要措施是在信息系统设备所在的建筑物屋面 设置避雷网；房间采用屏蔽接地措施， 即将建筑物内所有的金属构件、 金属门窗、 钢筋混凝土的钢筋等自然构件、 工艺设备、管道等电位连接， 并与防雷接地装置 相连。在低压进线屏上设置浪涌保护器，在信息系统的电源入口处设置浪涌保护器。(4) 按照静电规，对工艺装置、管道等进行防静电接地，选择导电性能好 的加卸气软管对LNG曹车及受气车辆进行接地。(5) 全站的防雷接地、防静电接地、电气接地及信息系统接地共用接地装置， 接地电阻不大于 1

11、欧姆。3.6 排水系统安全设计(1)拦蓄区的集液池与外部排水管道之间无直接联系，防止LNG流入市政排水管道。( 2)在排出系统上设置水封井，当拦蓄区集液池的雨水需要排出时，隔离夹杂的LNG并采用明沟排至安全地带。3.7 灭火系统设计( 1)干粉灭火系统 在拦蓄区、卸车区，加气区设置干粉灭火器， 一旦排出的泄漏气体被引燃时， 人工快速释放干粉灭火，避免火势扩大，把事故消灭在萌芽状态。( 2)气体灭火系统 在控制室、配电室等建筑物内设置气体灭火器，如二氧化碳型灭火器等扑 灭电气火灾。( 3)泡沫灭火系统 在拦蓄区、卸车区、加气区设置泡沫灭火器，主要用于隔绝流体与空气的 接触；扑灭流淌火灾。4. 、

12、安全设计中两个问题的探讨4.1 关于消防给水系统的设置水在LNG站场与其它消防系统的用途不同，水既不能控制也不能熄灭LNG占场的火灾，水遇到LNG火灾时，只会加速LNG的气化，进而加快其燃烧速度。对 火灾的控制只能起到相反的作用。水在LNG站场主要是用来冷却其它受到火灾热 辐射的储罐或设备，关于消防给水系统的设计现行规范规定如下：石油规规定，储存总容积小于 265 m3的LNG罐组可不设消防给水系统；LNG规第条规定，消防水系统是否设置，需要根据防火工程的原则、 设施场地条件和危险性分析、暴露建筑物或其它财产进行评价。LNG汽车加气站为小型LNG占场，一般情况下最多设两个储罐，国内目 前的LN

13、G加气站均设置一个储罐，设置消防给水系统是为了保护其它储罐， 在仅 有一个储罐或两个储罐的情况下， 着火时拦蓄区内一片火海， 冷却已无意义， 冷 却其它未着火储罐主要是针对罐组多、 界区大的大型LNG占场，故小型LNG加气 站可不设消防给水系统。 但是发生泄漏时， 为了给处理事故留下时间， 应设置泡 沫灭火器隔离封闭拦蓄区及集液池内的 LNG。4.2 关于地下储罐的开发问题LNG规第章已经明确地下储罐的防火间距几乎是地上储罐的一半。 在城市寸土寸金高楼大厦林立、 周边环境复杂的情况下， 采用地下储罐可大幅度 的节约土地；再则地下储罐泄漏时无 LNG溢出问题，较之地上储罐安全。但是， 目前国内无

14、厂家生产地下储罐。美国国内有不少的LNG加气站采用地下储罐，这 里除了地下储罐外，LNG潜液泵的开发也要随之配套。5. 、问题及建议5.1 等同采用美国标准应注意的问题我国即将等同采用美国车用LNG规，包括已经等同的LNG规。在我国 尚未有太多的LNG工程实际经验的情况下，采用先进国家标准是十分必要的，但 这两种标准毕竟是美国的标准，标准中有几个问题可能在执行过程中引起混淆。 （1）标准中多处有经过“主管部门”同意可适当放宽防火间距。对“主管部门” 的解释是多个法定部门或法定权力人， 我国权力交叉的现象比较普遍， 建议明确 一个主管部门。（2）等同采用的标准中的“热辐射距离”要通过美国天然气研究院GRI0176报中的“ LNG火灾辐射模型”计算，此模型属于商业软件，国内使用不太现实，建 议由有关部门组织攻关，建立我国自己的“ LNG火灾辐射模型”。5.2 建立我国自己的LNG工程建设标准体系是当务之急目前，我国LNG产业迅猛发展，上游单位如中海油、中石油，中石化三大集团公 司相继制定了一系列标准，如液化天然气的通用标准、分析、计量、生产、储运标准。但是下游的工程建设缺少标准规范， 建议国家有关部门尽快等同采用美国车用LNG规，或尽快制定适合自己国情的 LNG气车加气站工程建设标准。