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LNG加气站安全设计.doc

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(m3)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(m)3.87.64.61.57.656.87.61.556.8114151.5114265231.5(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

2、蓄区,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,所有混凝

3、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,减少故障点,减少投资;简洁可以使人容

4、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,补偿尽量采用自然补偿式,管道支架要考虑管道振动、地震力、

5、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300mm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

6、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

7、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)

8、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

9、),在办公楼屋面设置避雷网(网格不大于1010m),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

10、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槽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

11、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.、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站场的火灾,水遇到LNG火灾时,只会加速LNG的气化,进而加快其燃

12、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9.1.2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站场,一般情况下最多设两个储罐,国内目前的LNG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LN

13、G站场,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10.6.3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

14、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汽车加气站工程建设标准。

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