液化天然气LNG生产储存和装运标准1.docx

1、液化天然气LNG生产储存和装运标准1液化天然气LNG生产、储存和装运标准(1)二二年十二月NFPA 59A液化天然气（LNG）生产、储存和装运标准（翻译稿）翻译：赵保才 张秀泉 杨 华 叶 勇 聂保京 连家秀 刘兆亮 石立敏 李 晶 仝淑月 王修康 李真茹 李丽萍 黄绍岩 张 辉 李 光 杨全甫 易旭辉 王祥惠校审：赵保才 杨 华审定：杨志毅翻译说明翻译略去了关于本文档的重要通知特许政策2001 NFPA版权，NFPA 59A的由来和发展液化天然气技术委员会索引对原文编辑错误和暂定修正，翻译中进行了更正表10.6.2第2列“1.9” ，原文编辑错误，改为“3.8”；温度单位“。K”，原文编辑错

2、误，改为“K”；根据NFPA 59A 暂定修正TIA01-1（NFPA 59A），4.1.3.1（b）中“50%” ，改为“150%”；根据NFPA 59A 暂定修正TIA02-1（NFPA 59A），删除2.2.3.4，后续条款重新编号；对照NFPA 59A 出版后LNG技术委员会发布的勘误表，翻译进行了完善。根据NFPA 59A LNG技术委员会发布的勘误表Errata No.：59A-01-1，表2.2.3.5内增加以公制单位表示的公式；NFPA 59A液化天然气(LNG)生产、储存和装运2001 版说明： 数字或字母后的星号（*）表示可在附录A中查到该节的说明材料。有关参考出版物可从1

3、2章和附录E中查阅。注：除注明者外，本标准所用压力均为表压1 总则1.1 *范围1.1.1 本标准适用于(1) 设计(2) 选址(3) 施工(4) 操作(5) 天然气液化和液化天然气(LNG)储存、气化、转运、装卸和卡车运输设施的维护，以及人员培训。1.1.2 本标准适用于所有LNG储罐，包括真空绝热系统储罐。1.1.3 本标准不适用于冻土地下储罐。1.2 等同性。本标准允许使用等同或超过本标准规定的质量、强度、耐火性、有效性、耐久性、安全性的系统、方法或装置。技术文件应提交主管部门以论证其等同性。有意采纳的系统、方法或装置应由主管部门批准。1.3 追溯性。本标准的规定反映了标准发布时提出采取

4、必要措施防范危险的一致意见。除另有说明外，本标准的规定不适用于本标准生效前已建或已批准设施、设备、结构或装置。有说明的地方，应追溯本标准的规定。当主管部门确定现有情况有不可接受的风险时，主管部门应追溯认为适合本标准的任何部分。如果主管部门认为本标准明显不实用的地方，并且明确证实安全合理等级，允许修改本标准的追溯要求。1.4 人员培训。参与LNG生产、装卸和储存的人员应参加LNG特性和危险性方面的培训。1.5 单位制。本标准中的公制单位是依据ASTM E 380，国际单位制(SI)的标准用法。对于净距离的计算，从英制单位换算成公制单位应精确到0.5 m。一个项目不应交替使用英制单位和公制单位以缩

5、小净距离。1.6 参考标准。本标准参考了美国和加拿大的标准。在使用本标准时，应说明采用美国或加拿大的哪些标准。如不作说明，使用人可以采用所有有效的美国标准，或者采用所有有效的加拿大标准。如采用其它标准，也应进行说明。1.7 定义1.7.1 *批准 Approved。主管部门认可。1.7.2 *主管部门Authority Having Jurisdiction。负责审批设备、装置或程序的组织、办公室或个人。1.7.3 桶 Barrel体积单位。1桶等于42 gal (美) 或 5.615 ft 3 (0.159 m3)。1.7.4 船舶加油 Bunkering。向船上的燃料舱或罐加燃料油，供动力

6、设备或辅助设备用。1.7.5 槽车 (Cargo Tank Vehicle，Tank Vehicle)。用于运送液体货物的槽车或拖车。1.7.6 组件 Components。部件或部件系统，功能同LNG工厂的一个单元，包括但不限于管线、工艺设备、储罐、控制装置、拦蓄系统、电气系统、安全设施、防火设备和通信设备。1.7.7 储罐 Container。用于储存液化天然气的容器。1.7.7.1 冻土地下储罐 Frozen Ground Container。一种储罐，最高液位低于周围自然地坪标高，主要用天然材料如土、石建成，依靠水饱和土石材料的冻结，并采用适当的方法保持密封或自然不渗漏。1.7.7.2

7、 薄膜储罐 Membrane Container 。一种储罐，薄膜内罐不能自支撑而通过隔热层由外罐支撑。1.7.7.3 预应力混凝土储罐 Prestressed Concrete Container。一种混凝土储罐，由不同荷载或荷载组合产生的内应力不超过本标准规定的允许应力。1.7.8 解冻 Deriming 。通过加热气化、升华或溶解除去低温工艺设备中积聚的可形成固体物的成分如水、二氧化碳等。1.7.9 设计压力 Design Pressure。设备、储罐或容器设计中，用于确定最小允许厚度或其部件物理特性的压力。确定任何特殊部件厚度的设计压力包括静压头。1.7.10 防护堤 Dike。用来建

8、立拦蓄区的结构。1.7.11 失效保护Failsafe。控制设备误操作或能源中断时，能保持安全运行状态的设计特征。1.7.12 明火设备 Fired Equipment。烧燃料的设备，如燃料锅炉，燃烧式加热器，内燃机，某些整体加热气化器，远距离加热气化器的供热装置，燃气式油雾化器，燃烧式再生加热器，和火炬。1.7.13 固定长度液位开口接管 Fixed Length Dip Tube。在储罐一定标高处有固定开口指示液位的接管。1.7.14 火焰蔓延等级 Flame Spread Rating。材料的火焰蔓延等级按NFPA 255 建筑材料表面燃烧特性的标准试验方法，或ULC标准 CAN 4-S

9、102建筑材料和组件表面燃烧特性1988确定。1.7.15 重力加速度 G。在海平面上，G 约等于 32.2 ft / sec/sec (9.81m /s2)。1.7.16 有害流体 Hazardous Fluid。易燃、有毒或有腐蚀性的液体或气体。1.7.17 拦蓄区 Impounding Area。现场用防护堤或利用地形条件圈定的用于防止LNG或易燃致冷剂事故溢出的一个区域。1.7.18 液化天然气 Liquefied Natural Gas。一种液态的流体，主要组分是甲烷，含有少量的乙烷、丙烷、氮或天然气中常见的其他组分。1.7.19 LNG工厂 LNG Plant。其组件用来储存液化天

10、然气并处理、液化或气化天然气的工厂。1.7.20 最大允许工作压力 Maximum Allowable Working Pressure。在设计温度下，整套设备、储罐或容器顶部允许的最大表压。1.7.21 数学模型 Model。用于预测物理现象的数学描述。1.7.22 作业公司 Operating Company。拥有或操作LNG工厂的个人、合股人、公司、公共机构或其它实体。1.7.23 停运 Out-of-Service。组件有目的的停用，包括检修。1.7.24 工艺装置 Process Plant。在本标准适用范围的作业区内，用于对天然气进行处理、液化或气化的所有系统。1.7.25 应 S

11、hall。表示强制性的要求。1.7.26 宜 Should。表示推荐或建议，但不是要求。1.7.27 转运区 Transfer Area。LNG工厂中布置有管线系统的部分，在此LNG、易燃液体或易燃致冷剂被加注到设备中或从设备中排出，如装车区或卸船区，或在此管线系统接头定期被连接或断开。转运区不包括产品采样装置或永久性工厂管线系统。1.7.28 过渡接头 Transition Joint。一种由两种或两种以上金属材料制作的接头，用以有效连接两种不同材质、不适用焊接等方法连接的管段。2 厂址和平面布置2.1 工厂选址原则2.1.1 工厂选址应考虑以下因素：(a) 应考虑本标准中LNG储罐、易燃致

12、冷剂储罐、易燃液体储罐、构筑物和工厂设备与工厂地界线，及其相互间最小净间距的规定。(b) 除按第9章人身安全和消防规定以外，人员应急疏散通道和消防通道应全天候畅通。(c) 应考虑在实际操作的极限内，工厂抗自然力的程度。(d) 应考虑可能影响工厂人员和周围公众安全涉及具体位置的其它因素。评定这些因素时，应对可能发生的事故和在设计或操作中采取的安全措施作出整体评价。2.1.2 工厂的场地准备应包括防止溢出的LNG、易燃致冷剂和易燃液体流出厂区措施，地面排水措施。2.1.3 对所有组件应说明最大允许工作压力。2.1.4 *应进行现场土壤调查及普查以确定设备的设计基础数据。2.2 溢出和泄漏控制的主要

13、原则2.2.1 基本要求2.2.1.1 为减少储罐中LNG事故排放危及邻近财产或重要工艺设备和构筑物安全的可能性，或进入排水沟的可能性，应按下列任意一种方法采取措施：(1) 根据2.2.2 和2.2.3 的规定利用自然屏障、防护堤，拦蓄墙或其组合，围绕储罐构成一个拦蓄区。(2) 根据2.2.2 和2.2.3 的规定利用自然屏障、防护堤、挖沟、拦蓄墙或其组合，围绕储罐构成一个拦蓄区。并根据2.2.2 和2.2.3 的规定，在储罐的周围修建自然的或人工的排水系统。(3) 如果储罐为地下式或半地下式，根据2.2.2 和2.2.3 的规定利用挖沟方式构成一个拦蓄区。2.2.1.2 为使事故溢出和泄漏危

14、及重要构筑物、设备或邻近财产或进入排水沟的可能性减至最少，下列区域应予平整、排水或修拦蓄设施：(1) 工艺区(2) 气化区(3) LNG、易燃致冷剂和易燃液体转运区(4) 紧靠易燃致冷剂和易燃液体储罐周围的区域如果为满足2.1.2也要求拦蓄区时，应符合2.2.2 和2.2.3 的规定。2.2.1.3 对于某些装置区，2.1.2、2.2.1.1和 2.2.1.2中有关邻近财产或排水沟的规定，变更应征得主管部门同意。所作的改变，不得对生命或财产构成明显的危害或不得违背国家、省和地方的规定。2.2.1.4 易燃液体和易燃致冷剂储罐，不应设置在LNG储罐拦蓄区内。2.2.2 拦蓄区容积和排水系统设计2

15、.2.2.1 LNG储罐拦蓄区最小容积V，包括排水区域的有效容积，并为积雪、其它储罐和设备留有裕量，按下列规定确定：(1) 单个储罐的拦蓄区，V等于储罐的总容积。(2) 多个储罐的拦蓄区，对因低温或因拦蓄区内一储罐泄漏着火而引起拦蓄区内其它储罐泄漏，在采取了防止措施条件下，V等于拦蓄区内最大储罐的总容积。(3) 多个储罐的拦蓄区，在没有采取2.2.2.1（2）措施条件下：V等于拦蓄区内所有储罐的总容积。2.2.2.2 气化区、工艺区或LNG转运区的拦蓄区，最小容积应等于任一事故泄漏源，在10分钟内或在主管部门认可的证明监视和停车规定的更短时间内，可能排放到该拦蓄区的LNG、易燃致冷剂和易燃液体

16、的最大体积。2.2.2.3 禁止设置封闭式LNG排放沟。例外：用于将溢出LNG快速导流出临界区域的储罐泄流管，若其尺寸按预期液体流量和气化速率选定，应允许封闭。2.2.2.4 LNG和易燃致冷剂储罐区的防护堤、拦蓄墙和排水系统，应采用夯实土、混凝土、金属或其它材料建造。这些构筑物允许靠或不靠储罐，也允许与储罐构成一体。这些构筑物和任何贯穿结构的设计，应能承受拦蓄的LNG或易燃致冷剂的全部静水压头，能承受温度骤冷至被封闭液体温度产生的影响，预想火灾和自然力（地震、刮风、下雨等）的影响。如果双壁储罐外壳能满足这些要求，允许将其看作是拦蓄区，以据此确定2.2.3 中定位区域的距离。如果这种外壳的密封

17、性会受到内罐事故的影响，则应按2.2.1.1 的要求，构筑另外的拦蓄区。图 2.2.2.6 防护堤或拦蓄墙到储罐的距离说明：尺寸 ”x”应等于或大于尺寸 ”y”加液面上蒸气压力的LNG当量压头。例外：当防护堤或拦蓄墙的高度达到或超过最高液位时，”x”可为任意值。尺寸 “x” 为储罐的内壁到防护堤或拦蓄墙最近砌面的距离。尺寸 “y” 为储罐中最高液位到防护堤或拦蓄墙顶部的距离。2.2.2.5 易燃液体储罐区的防护堤、拦蓄墙和排水沟，应符合NFPA 30 易燃和可燃液体规范的要求。2.2.2.6 防护堤或拦蓄墙的高度，以及到操作压力等于或小于15 psi (100kPa) 储罐的距离，应按图2.2

18、.2.6 确定。2.2.2.7 应制定拦蓄区内雨水和其它水的排水措施。允许使用自动控制排水泵，但所配的自动停泵装置应避免暴露在LNG温度下运行。管道、阀门和管件，在发生故障时可能使液体流出拦蓄区，应适应在LNG温度条件下持续工作。如果采取自流排水，应采取措施防止LNG通过排水系统外流。2.2.2.8 用于拦蓄设施表面的隔热系统，安装后应不燃，并应适合所需用途，还要考虑预期的热应力、机械应力和荷载。如果存在飘浮问题，应采取抑制措施。2.2.3 拦蓄区的选址2.2.3.1 2.2.3 的规定不适用于海上终端转运区的拦蓄区。2.2.3.2 应按下列要求采取措施，使火灾蔓延到建筑红线外造成明显危害的可

19、能性最小：(a) 应采取措施，防止在风速0级、温度70 (21)和相对湿度50%大气条件下超过下列极限的着火热辐射：(1) 在建筑红线上，因设计溢出物（如2.2.3.4的说明）着火的辐射热流1600 Btu/hr/ft2 (5000W/m2)。(2) 在工厂地界线外，定厂址时确定的50人以上户外集合点的最近点，因LNG拦蓄区内（有按2.2.2.1确定的LNG容积V）燃烧而产生的辐射热流1600 Btu/hr/ft2 (5000W/m2)。(3) 在工厂地界线外，定厂址时确定的按NFPA 101 人身安全规范工厂、学校、医院、拘留所和监狱或居民区建筑物或构筑物最近点，因LNG拦蓄区内（有按2.2

20、.2.1确定的LNG容积V）燃烧而产生的辐射热流3000 Btu/hr/ft2 (9000W/m2)。(4) 在建筑红线上，因LNG拦蓄区内（有按2.2.2.1确定的LNG容积V）燃烧而产生的辐射热流10000 Btu/hr/ft2 (30000W/m2)。(b) 热辐射距离应按下列方法计算：(1) 气体研究所的报告GRI 0176描述的模型“LNGFIRE：LNG燃烧的热辐射模型”例外：允许用符合以下准则的模型计算距离：(a)考虑拦蓄区形状、风速风向、湿度和气温。(b)适合评价危险规模和条件的试验数据已验证。(c)主管部门认可。(2) 如拦蓄区的最大和最小尺寸比不超过2，允许使用以下公式：式

21、中：d离LNG拦蓄区边的距离，ft (m)A拦蓄LNG的表面积，ft2 (m2)F热流相关系数，等于以下值：3.0 用于 1600 Btu / (hr ft 2) （5000W/m2）2.0 用于 3000 Btu / (hr ft 2) （9000W/m2）0.8 用于 10000 Btu / (hr ft 2) （30000W/m2）2.2.3.3 LNG储罐拦蓄区到建筑红线的距离，在发生2.2.3.4 描述的LNG溢出时，应保证建筑红线以外，空气中甲烷的平均浓度不超出爆炸下限的50 %，计算使用下列模型之一：(a) 气体研究所的报告GRI 0242描述的模型“用DEGADIS致密气体扩散

22、模型预测LNG蒸气扩散”。(b) 气体研究所的报告GRI 96/0396.5描述的模型“LNG事故泄放的缓解模型评价 第5卷；用FEM3A进行LNG事故因果分析”。(c) 综合以下内容的模型：(1) 考虑影响LNG蒸气扩散的物理因素，包括但不限于重力传播、热传递、湿度、风速风向、大气稳定度、浮力和地面起伏程度。(2) 适合评价危险规模和条件的试验数据已验证。(3) 主管部门认可。计算距离应基于下列条件之一计算：i) 风速和大气稳定度同时发生且造成最长的下风向扩散距离，超过的距离少于扩散所需时间内的10%。ii) 帕氏大气稳定度，F 类，风速4.5mph (2 m/s)。计算距离应以实际液体特性

23、和来自容器的最大蒸气流率（蒸气气化速率加上液体流入的置换速率）为基础。主管部门认可的计算中，允许考虑阻挡蒸气和降低可燃蒸气危险措施（如：拦蓄表面隔热，加水幕或其它合适方法）的效果。2.2.3.4 设计溢出应按表2.2.3.4确定表 2.2.3.4 设计溢出储罐开口设计溢出设计溢出持续时间储罐排料口低于液面，无内置切断阀通过一假定开口的流出量，开口的面积与液位以下能产生最大流量之排料口的面积相等。多个储罐拦蓄区，取能产生最大流量的储罐用公式 （ft3/min） （m3/min）直到开口处压差为零顶部充装储罐，无低于液面排料口储罐排料泵在满负荷下通过一根管路泵入拦蓄区的最大流量储罐排料泵在满负荷下

24、通过一根管路泵入拦蓄区的最大流量：(1) 如果监视和停车已证明且主管部门批准，10分钟。(2) 如监视和停车未批准，则为储罐排空所需时间储罐排料口低于液面，装有符合6.3.3.3的内置切断阀事先装满罐通过一假定开口的流出量，开口的面积与液位以下能产生最大流量之排料口的面积相等。用公式 （ft3/min） （m3/min）持续1小时气化区、工艺区和转运区的拦蓄区任一事故泄漏源的泄漏量10分钟，或主管部门认可的证明监视和停车规定的更短时间。注：q-液体流量， ft3 /min (m3 /min)，d-低于液面的储罐排料口直径，in.(mm)，h-满罐时储罐排料口以上液体的高度，ft (m)。2.2

25、.3.5 LNG储罐拦蓄区的位置应选择在当拦蓄区着火时，其热流量不应引起任何LNG船主要结构损坏有碍其航行。2.2.3.6 总容量等于或小于70 000 gal (265 m3) 的储罐组，允许按表2.2.4.1在现场安装，储罐按下列要求装配：(a) 所有接头应配备自动失效保护阀。自动阀应设计成在下列任意条件下关闭：(1) 发现着火(2) 由管线压降或其它方法测出LNG从储罐流出过多(3) 发现漏气(4) 就地操作或远程控制例外1，安全阀和仪表连接阀除外。例外2，进罐的接头允许配置2个止回阀，以满足2.2.3.6（a）的要求。(b) 附件应尽量靠近储罐安装，以便外应变破坏附件管道端时，保持附件

26、储罐端的阀门和管道完好。检测设备的类型、数量和位置应符合第9章的要求。2.2.3.7 从拦蓄液体的最近边缘到建筑红线或到有关法规界定的航道的最近边缘的距离，决不应小于50 ft (15 m)。2.2.4 储罐间距2.2.4.1 LNG储罐和易燃致冷剂储罐和暴露建筑物，其最小净距离和布置应符合表2.2.4.1。例外：经主管部门批准，这些设备允许布置在离建筑物或混凝土墙或石墙更近的地方，但离建筑物的门窗、洞至少10 ft (3 m)。表 2.2.4.1 拦蓄区到建筑物和建筑红线的间距储罐水容量从拦蓄区或储罐排水系统边缘到建筑物和建筑红线最小距离储罐之间最小距离galm3ftmftm12570000

27、2650.7 倍罐径，但不少于100ft (30m)相邻罐径之和的1/4至少5ft (1.5m)2.2.4.2 连接多个储罐的隔断阀，其通道至少应留3ft (0.9m)的净宽。2.2.4.3 容量大于125gal （0.5m3）的LNG储罐不应设在室内。2.2.5 气化器间距 气化器分类见第5章。2.2.5.1 除非中间传热介质为不燃流体，气化器和其一次热源距任何火源应至少50 ft (15 m)。在多组气化器情况下，邻近的气化器或一次热源不能视为火源。在气化器布置方面，工艺加热器或其它明火设备，如果和气化器联锁不应视为火源，当气化器运行或当气化器管线系统冷却或正在冷却时它们不能运行。2.2.

28、5.2 整体式加热气化器到建筑红线的距离不应小于100 ft (30 m)，见2.2.5.4，与下列设施的距离不应小于50 ft (15 m)。(1) 任何拦蓄的LNG、易燃致冷剂或易燃液体（见2.2.4）或这类流体在其它事故排放源与拦蓄区之间的运输通道。(2) LNG、易燃液体、易燃致冷剂或可燃气体储罐，这类流体的无明火工艺设备或用于转运这类流体的装卸接头。(3) 控制室、办公室、车间和其它有人的或重要工厂设施。例外：按照2.2.5.4例外，与容量等于或小于70 000gal（265m3）的LNG储罐连在一起使用的气化器。2.2.5.3 远距离加热气化器的加热器或热源，应满足2.2.5.2的

29、规定。例外：如果中间传热介质为不燃流体，到建筑红线的距离不应执行2.2.5.2（3）的规定。2.2.5.4 远距离加热气化器，环境气化器和工艺气化器到建筑红线的距离，不应小于100 ft (30 m)。远距离加热气化器和环境气化器可设置在拦蓄区内。例外：与容量等于或小于70 000gal（265m3）的LNG储罐连在一起使用的气化器，到建筑红线的距离应按表2.2.4.1的规定，将该气化器视为储罐，容量等于与其相连的最大储罐的容量。2.2.5.5 气化器之间的净间距，不应小于5 ft (1.5m)。2.2.6 工艺设备间距2.2.6.1 LNG、致冷剂、易燃液体或可燃气体的工艺设备与火源、建筑红

30、线、控制室、办公室、车间和其它有人的设施的距离，不应小于50 ft (15 m)。例外：允许将控制室设置在有可燃气体压缩机的建筑物中，建筑物结构符合2.3.1 的要求。2.2.6.2 明火设备和其它火源到任一拦蓄区或储罐排水系统的距离，不应小于50 ft (15 m)。2.2.7 装卸设施间距2.2.7.1 LNG管线转运的码头或停泊处，应使进行装卸的船舶与跨越航道的桥之间的距离，不应小于100 ft (30 m)。装卸汇管与桥之间的距离，不应小于200 ft (61 m)。2.2.7.2 LNG和易燃致冷剂的装卸接头到不受控制的火源、工艺区、储罐、控制室、办公室、车间和其它被占用的或重要工厂设施的距离，不应小于50 ft (15 m)。例外：这一要求不适用于同转运作业有直接联系设施或设备。2.3 建筑物和构筑物2.3.1 供装运LNG、易燃致冷剂和可燃气体的建构筑物，应为用非承重墙的轻型不燃建筑。2.3.2 如果供存放LNG和可燃流体的房屋在不供装运这些流体的建筑物（如控制室，车间等）之内或与其相连，则房屋的公共墙不应超过两个，设计承载静压力不应小于100psi (4.8 kPa)，应无门