撬裝式液化天然氣(LNG)加氣站安全設計

1、撬裝式液化天然氣 (LNG) 加氣站安全設計0 引言LNG加氣站建設是保證LNG氣車正常運行的基本前提，單燃料LNG汽車的發(fā) 展更要求配套加氣站與之同步發(fā)展。 為加快加氣站的建設和降低建站成本， 國內(nèi) 外正大力推廣建設移動撬裝式 LNG 加氣站。它是采用撬裝式集成技術(shù)將加氣站 的儲存裝置、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等都盡可能集成在一個撬裝底座上形成一個閉 環(huán)控制的整體設備。 該類裝置不依賴天然氣管網(wǎng)及氣源， 占地面積小、 集成化程 度高、技術(shù)先進、安全可靠、投資小、建站周期短、易操作和搬遷，機動靈活， 集撬裝移動的方便性和LNG 運輸及使用的優(yōu)勢于一體。這種加氣站不須單獨建 站,可以設在現(xiàn)有的加油站或

2、 CNG加氣站里，能在較短的時間內(nèi)以較少的投資迅 速形成加氣網(wǎng)絡，特別適合在城市內(nèi)建設推廣 1-6。但是撬裝式LNG加氣站對 安全具有特殊要求， 所以改進其安全設計， 對于保證其高度集成化與撬裝移動性 具有重要意義。1撬裝式LNG加氣站危險性分析LNG 燃料是一種密度小、 易燃易爆且擴散性極強的液體， 屬甲類火災危險品， 其性質(zhì)與液體甲烷相似，若處理不當，極易發(fā)生事故。撬裝式LNG加氣站的危險 性主要包括：LNG燃料為低溫液體，一旦發(fā)生泄漏，會造成材料性能下降， 導致更嚴重的事故，并極易造成人員被低溫灼傷的事故；在充裝LNG過程中， 進入同一設備及管路的LNG會由于密度和成分的差異引起分層，導

3、致LNG突然大 量蒸發(fā)， 壓力驟升。 若壓力超過設備的極限承壓能力， 就會造成設備損壞和介質(zhì) 泄漏，甚至爆炸；LNG氣化與空氣混合會形成爆炸性混合物， 如果存在著火源， 則極易發(fā)生火災爆炸事故。 同時，氣體燃燒產(chǎn)生的輻射熱會對工作人員及裝置造 成極大危害；天然氣雖然毒性小，但泄漏后可能會造成人員窒息等人身傷亡 事故； 撬裝式LNG加氣站由于其高度集成化的特點，發(fā)生事故時損壞程度深。由此可見，撬裝式LNG加氣站的安全問題至關(guān)重要，在設計制造和操作過程 中，必須明確有關(guān)危險源， 根據(jù)相關(guān)標準和運行管理經(jīng)驗對其安全性進行全面把 關(guān)，從而使之達到較高的安全水平。2撬裝式LNG加氣站的安全設計2.1 建

4、站安全設計站址的選擇和分布應符合城市和區(qū)域道路交通規(guī)劃， 以及安全防火、 環(huán)境保 護、方便使用的要求， 不應設在供電、 通信線路的下方。 在主城區(qū)內(nèi)所建的加氣 站，應靠近交通干道或車輛出入方便的次要干道上； 郊區(qū)所建的加氣站宜靠近公 路或主城區(qū)的交通出入口附近。撬裝式LNG加氣站的LNG儲罐、加氣機與站外建、構(gòu)筑物或設施間的防火間 距應符合表1的規(guī)定，LNG儲罐與明火、散發(fā)火花地點和站內(nèi)建、構(gòu)筑物間的防 火間距應符合表2的規(guī)定。與CNGta氣站或加油站合建的LNG加氣站安全距離 的確定應按GB50156勺要地點和站內(nèi)建、構(gòu)筑物間的防火間距應符合表2的規(guī)定。 與CNGta氣站或加油站合建的LNG

5、加氣站安全距離的確定應按GB50156勺要求 執(zhí)行，若其他可燃性或危險性液體可能浸入加氣站，應采取有效的防護措施 710 。111表1 LNC儲罐、加氣機與站外建、構(gòu)筑物或設施間的防火間距表總?cè)莘e/川W7.6>7.6 W5050W114居住地、村鎮(zhèn)、影劇院、體育館、學校等人員集中地區(qū)304550（最外側(cè)建、構(gòu)筑物外墻）T業(yè)企業(yè)（最外側(cè)建、構(gòu)筑?73()物外墻）明火、散發(fā)火花地點和室外變、配電站3()455()鐵路線中心一國家線406070鐵路線中心一企業(yè)專用線252530公路（路肩）高速丨、1【級202025公路（路肩）川、IV級151520架空電力線（中心線）15倍桿高丨、II級通訊線

6、（中心線）30注：防火間距應按表1總?cè)莘e和單罐容積較大者確定； 凡表1以外的其他建、構(gòu)筑物的防火間距應按GB50016的要 求執(zhí)行；間距的計算應以儲罐最外側(cè)為準。表2 LNC儲罐與明火、散發(fā)火花地點和站內(nèi)建、構(gòu)筑物間的防火間距表hi總?cè)莘e/ m1W7.6> 7.6 W50>50W 114燃煤鍋爐、燃煤財房333845燃氣（油）熱水爐間.壁掛 爐、燃氣耐房161618變配電間、儀表間、門衛(wèi)、 值班室等81012汽車槽車裝卸11233加氣機°33站內(nèi)道路（路邊）355站區(qū)圍墻81010注：防火間距應按表2總?cè)莘e和單堆容積較大者確定; 加氣站內(nèi)LNG儲罐符合JB / T4783

7、. JB /T4780的有關(guān)規(guī)定, 其安全性及等級高于一般的固定式儲罐二2.2 LNG槽車卸液安全設計對于撬裝式LNG加氣站而言，其氣源主要依靠槽車供應，因此 LNG槽車卸液過程相當重要。在LNG槽車卸液設計中應注意以下幾點： 必須采用密閉卸液方式；在卸液管線的兩側(cè)均應設置切斷閥，當 LNG儲罐的儲存容量超過7.6 m3時，應在卸液口設置液相止回閥，以防止液體回流；應設置放空和吹掃接頭，集中放散放空及吹掃氣體； 在卸液過程中應關(guān)閉運輸車輛發(fā)動機。2.3 加氣站管路系統(tǒng)安全設計LNG燃料管道作為撬裝式LNG加氣站的輸運通道，由于其輸運介質(zhì)為低溫流體。因此，在設計管道及其支撐結(jié)構(gòu)時應考慮到溫度變化

8、及大溫差對材料性能的要求，其保溫材料必須具有良好的防水、 隔熱、阻燃功能，并對支撐結(jié)構(gòu)采取隔熱 措施，以防止結(jié)冰或支撐鋼材脆化等。 為防止由于閥與閥之間隔離開的各液體管 段或低溫氣體管段出現(xiàn)超壓現(xiàn)象， 應在各管段上設置管線安全閥， 以防止管道超 壓造成事故， 放散氣體需要進行集中放散處理。 管線泄壓安全裝置的設置應能最 大程度地降低對管線或管件造成破壞的可能性。應正確設置管線安全閥排出方 向，以減少對人員和其他設備的危害。撬裝式LNG加氣站的所有管道及管件的設計壓力應為加氣站最高工作壓力的1.5倍以上，安全閥起跳壓力為其1.051.10倍。設計溫度低于-20 C的管線 應選用奧氏體不銹鋼材質(zhì)及

9、LNG專用低溫閥門。低溫管道系統(tǒng)中儲罐出口至泵的 液相管道應采用真空絕熱管道， 其余液相管道在條件允許的情況下應盡量采用真 空絕熱管道。2.4 LNG 儲罐安全性設計LNG儲罐作為撬裝式LNG加氣站的存儲設備，在安全設計中應考慮以下幾點6 ：1 ) 為保證儲罐及其連接部件在低溫條件下能夠正常工作， 其罐體材料必須采用抗低溫材料。 暴露在外的儲罐隔熱層應具有防火、 防水、阻燃、阻蒸汽的性 能，且在消防水的沖擊力作用下不會移動。2)儲罐內(nèi)外筒之間填充的不可燃隔熱材料不僅要適應LNG及冷蒸汽的低溫環(huán)境，而且當外筒遇火災事故時，還要確保內(nèi)筒材料的導熱性能穩(wěn)定。3 ) 合理設計、配置安全閥等附件，除與安

10、全閥、檢測儀表連接的管路外， 其他所有輸運介質(zhì)為天然氣 (液相或氣相) 的管路應設有能夠自動關(guān)閉的緊急切 斷閥。當出現(xiàn)火災或接觸明火、LNG儲罐泄漏時，上述緊急切斷閥應能就地或在 遠距離處實現(xiàn)自動或手動關(guān)閉。) 為避免罐內(nèi)形成空氣與天然氣的混合物導致事故，儲罐在首次充注 LNG 之前或停止使用內(nèi)部檢修后，需要進行惰化處理。4 ）應避免LNG充注過量、液體受熱膨脹造成液位超高，以及罐內(nèi)壓力達到 安全閥啟動值時液體淹沒安全閥進口。5 ） 分析地震、 風災、 雪災等自然災害發(fā)生的可能性， 在設計時考慮儲罐抵 御風雪載荷和地震載荷的能力。2.5 消防系統(tǒng)安全設計1 ）對所有LNG加氣設施都應采取相應的

11、防火措施進行保護。在選擇采用何 種防火措施時應考慮以下因素：應對LNG著火、泄漏及溢出等事故的監(jiān)測和控制 設備的配備； 使汽車、設備及其結(jié)構(gòu)設施免受明火影響所需的方法； 用于緊急事 故關(guān)閉的工藝流程技術(shù)；啟動緊急事故處理系統(tǒng)自動運行所需元件及其安裝位 置；出現(xiàn)緊急事故時，設備專管人員的職責和可達性、外部反應人員的可達性； 事故處理人員所需防護裝備和應接受的專門訓練。 此外，不得采用瀝青敷設站內(nèi) 場地地坪和道路路面，宜采用不產(chǎn)生火花的材料敷設路面。2 ）消防水系統(tǒng)。單獨的LNG加氣站或LNG加氣站與CNGta氣站或加油站合 建時可以不設消防水系統(tǒng)；LNG加氣站與LPG加氣站合建時應遵循GB501

12、56勺 規(guī)定設置消防水系統(tǒng)。3 ）滅火設施。加氣站內(nèi)滅火設施的設置應符合 GB50183勺有關(guān)規(guī)定，對于 所有可能發(fā)生的突發(fā)事件均須準備好相應的應對方案， 滅火器材配置應符合下列 規(guī)定11-12:每兩臺加氣機應配置不少于1只8kg手提式干粉滅火器或兩只4 kg手提式干粉滅火器，加氣機不足 2臺時按2臺計；LNG儲罐應配置35 kg推 車式干粉滅火器2個；加氣站應配置滅火毯5塊，沙子2 m3;站內(nèi)其余建、構(gòu) 筑物的滅火器材應按GB50140的規(guī)定配置；滅火器材應指定專人按照設備使用說 明進行維護。4 ）報警系統(tǒng)及警告標志。報警系統(tǒng)在撬裝式LNG加氣站中必不可少，除了 安裝天然氣泄漏監(jiān)測設施和有關(guān)

13、連鎖裝置外， 還應安裝可燃氣體超限報警、 儲罐 液位超限報警、 儲罐壓力超限報警、 系統(tǒng)安保提示報警、 LNG 泵抽空報警、 LNG泵超壓報警、停電報警、控制柜超溫報警、控制閥故障報警等系統(tǒng)所有LNG加氣設施應設有字體高度不低于15 cm、白底紅字的警告標志，如禁止吸煙、關(guān)閉馬達、禁止明火、注意低溫可燃性液體等。2.6 其他安全注意事項1 ) 合理選擇與防爆區(qū)域等級相適應的電氣設備， 確保站區(qū)供電系統(tǒng)的安全 可靠性及站內(nèi)的消防用電及通信設施正常工作。 同時，消防控制系統(tǒng)、 消防水泵 等主要用電設備還應備有備用電源， 站內(nèi)工藝裝置及輔助設施上均應安裝避雷裝 置。2 ) 應采取通風措施，使站內(nèi)危險氣體聚積所存在的潛在危害性降到最低， 并設置專用放空管路，將各處放空氣體均引至該專用放空管路后集中進行排放， 避免在站內(nèi)形成爆炸性混合物。3 )對工作人員進行定期培訓，使其了解LNG特性及可能產(chǎn)生的危害和影響， 了解防護用品的作用及正確使用方法，熟悉應急事故處理預案 7 。3 結(jié)束語為加快加氣站的建設和降低建站成本， 國內(nèi)外正大力研究并推廣建設移動撬 裝式LNG