液化天然氣氣化站的安全設計

安全管理文書液化天然氣氣化站的安全設計日期:單位:僅供參考［僅供參考［整理］僅供參考［僅供參考［整理］第第3頁共頁第頁共頁第頁共頁液化天然氣氣化站的安全設計1概述液化天然氣氣化站以下稱氣化站，作為中小城市或大型工商業(yè)用戶的燃氣供應氣源站，或者作為城鎮(zhèn)燃氣的調峰氣源站，近年來在國內得到了快速發(fā)展。氣化站是一種小型接收、儲存、氣化場所，來自天然氣液化工廠或終端接收基地，一般通過專用汽車槽車運來。本文僅就氣化站內儲罐、氣化器、管道系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等裝置的安全設計進行探討。儲罐1儲罐的工藝設計儲罐是氣化站內最主要的設備。天然氣的主要成分甲烷常溫下是永久性氣體，即在常溫下不能用壓縮的方法使其液化，只有在低溫條件下才能變?yōu)橐后w。儲罐的工作壓力一般為0~06,工作溫度約140℃,設計壓力為0,設計溫度為196℃［1］。氣化站內10及以下容積的儲罐通常采用雙層真空絕熱結構，由內罐和外罐構成，內罐材質為01不銹9鋼，外罐材質為16壓力容器用鋼。內罐和外罐之間是由絕熱材料填充而成的絕熱層。當外罐外部著火時絕熱材料不得因熔融、塌陷等原因而使絕熱層的絕熱性能明顯變差。目前生產廠家所用的絕熱材料一般為珠光砂，填充后抽真空絕熱。為防止周期性的冷卻和復熱而造成絕熱材料沉積和壓實，以致絕熱性能下降或危及內罐，宜在內罐外面包一層彈性絕熱材料如玻璃棉等，以補償內罐的溫度形變，使內外罐之間的支撐系統(tǒng)的應力集中最小化。支撐系統(tǒng)的設計應使傳遞到內罐和外罐的應力在允許極限內。儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率反映了儲罐在使用時的絕熱性能，其定義為低溫絕熱壓力容器在裝有大于0有效容積的低溫液體時，靜止達到熱平衡后，24內自然蒸發(fā)損失的低溫液體質量與容器的有效容積下低溫液體質量的比值。一般要求儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率＜0.3%［1、2。除絕熱結構外，儲罐必須設計成可以從頂部和底部灌裝的結構，以防止儲罐內液體分層。儲罐的布局根據(jù)0-200《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》的規(guī)定，儲罐之間的凈距不應小于相鄰儲罐直徑之和的1，且不應小于1.。儲罐組內的儲罐不應超過兩排，儲罐組的四周必須設置周邊封閉的不燃燒實體防護墻，儲罐基礎及防護墻必須保證在接觸液化天然氣時不被破壞。罐區(qū)的設計應通過攔蓄設施堤、地形或其他方式把發(fā)生事故時溢出的引到安全的地方，防止流入下水道、排水溝、水渠或其他任何有蓋板的溝渠中。儲罐防護墻內的有效容積應符合下列規(guī)定：①對因低溫或因防護墻內一儲罐泄漏、著火而可能引起的防護墻內其他儲罐泄漏，當儲罐采取了防止措施時，不小于防護墻內最大儲罐的容積。②當儲罐未采取防止措施時，不小于防護墻內所有儲罐的總容積。儲罐抗震、防雷、防靜電設計0—2004《建筑工程抗震設防分類標準》規(guī)定，20X104人以上城鎮(zhèn)和抗震設防烈度為、度的縣及縣級市的主要燃氣廠的儲氣罐，抗震設防類別劃為乙類。美國《液化天然氣生產、儲存和裝運標準》2001年版規(guī)定，氣化站內設施及構筑物的抗震設計應考慮操作基準地震和安全停運地震兩種級別地震的影響。操作基準地震是指設施在其設計壽命期內可承受的可能發(fā)生的地震，即在該級別地震發(fā)生時，設備將保持運行。安全停運地震僅供參考［僅供參考［整理］僅供參考［僅供參考［整理］第頁共頁第頁共頁第頁共第頁共8頁是指氣化站所在地罕見的強烈地震，設施設計應能保存并防止關鍵設備出現(xiàn)災難性故障，不要求設施在發(fā)生后保持運行。罐區(qū)防護墻及其他攔蓄系統(tǒng)的設計至少在空載時能承受級別的荷載，要求在發(fā)生之后，儲罐可能會出現(xiàn)故障，但防護墻和其他攔蓄系統(tǒng)必須保持完好。凡是失效之后可能會影響到儲罐完整性的系統(tǒng)和構件，以及隔離儲罐并保證它處在安全停運狀態(tài)所需要的系統(tǒng)組件，必須能承受而不發(fā)生危險。儲罐應按照進行設計，并按照進行應力極限校核。在工廠內制造的儲罐，其設計安裝應符合M鍋爐和壓力容器規(guī)范》年版的要求，儲罐和支座的設計還應考慮地震力和操作荷載的組合作用，使用儲罐或支座設計規(guī)范標準中規(guī)定的許用應力增量。氣化站的儲罐區(qū)設置地下避雷接地網(wǎng)，儲罐的支柱與避雷接地網(wǎng)連接，儲罐上無須設置防雷保護裝置。站區(qū)的防雷設計應符合一4建筑物防雷設計規(guī)范》年版中“第二類防雷建筑物”的有關規(guī)定。防靜電設計應符合一16《化工企業(yè)靜電接地設計規(guī)程》的要求。氣化器和管道系統(tǒng)氣化站使用的氣化器一般分為環(huán)境氣化器空溫式氣化器和加熱氣化器水浴式氣化器、電加熱氣化器）各氣化器的出口閥及出口閥上游的管件和閥門，設計溫度應按168℃計算。氣化器的出口須設置測溫裝置，并設自動控制閥門，當氣化后進入燃氣輸配系統(tǒng)的氣體溫度高于或低于輸配系統(tǒng)的設計溫度時，自動控制閥門應能自動切斷天然氣的輸出。氣化器或其出口管道上必須設置安全閥，安全閥的泄放能力應滿足以下要求：①環(huán)境氣化器的安全閥泄放能力必須滿足在1倍的設計壓力下，泄放量不小于氣化器設計額定流量的倍。②加熱氣化器的安全閥泄放能力必須滿足在倍的設計壓力下，泄放量不小于氣化器設計額定流量的倍。氣化站內使用溫度低于20℃的管道應采用奧氏體不銹鋼無縫鋼管，工藝管道上的閥門應能適用于液化天然氣介質，液相管道采用加長閥桿的長柄閥門，連接宜采用焊接。工藝管道采用自然補償?shù)姆绞?，不宜采用補償器進行補償。管道上的兩個相鄰的截斷閥之間，必須設置安全閥，防止形成完全封閉的管段。液化天然氣儲罐必須設置安全閥，選用奧氏體不銹鋼彈簧封閉全啟式安全閥；單罐容積為00及以上的儲罐應設置2個或2個以上安全閥。管道和儲罐的安全閥都應設置放散管并集中放散。液化天然氣集中放散設施的匯集總管應安裝加熱器，低溫天然氣經過加熱器加熱后變成比空氣輕的氣體后方可放散。安全檢測、控制裝置氣化站儲罐區(qū)、氣化區(qū)以及有可能發(fā)生液化天然氣泄漏的區(qū)域，一般應安裝低溫檢測報警裝置，爆炸危險場所應設置燃氣濃度檢測報警裝置。儲罐都應設置檢測液位的報警裝置，可以設置儲罐低液位報警、超低液位報警、高液位報警、超高液位報警，以提醒工作人員及時處理。氣化站內還應設置事故緊急切斷裝置，當事故發(fā)生時，應切斷或關閉液化天然氣來源，還應關閉正在運行、可能使事故擴大的設備。切斷系統(tǒng)應具有手動、自動或手動自動同時啟動的性能，手動啟動器應設置在事故時工作人員方便到達的地方，并與所保護設備的間距不小于5消防系統(tǒng)氣化站的消防系統(tǒng)主要包括消防供水和高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)。儲罐消防用水量應按照儲罐固定噴淋裝置和水槍用水量之和計算?？側莘e超過或單罐容積超過的液化天然氣儲罐或儲罐區(qū)應設置固定噴淋裝置。立式儲罐固定噴淋裝置應在罐體上部和罐頂均勻分布。生產區(qū)防護墻內的排水系統(tǒng)應采取防止液化天然氣流入下水道或其他頂蓋密封的溝渠中的措施。需要說明的是，水既不能控制也不能熄滅液池火災，水在中只會加速的氣化，進而加快其燃燒速度，對火災的控制只會產生相反的結果。因此，氣化站的消防用水大量用于冷卻、保護受到火災輻射的儲罐和設備，以減少火災升級和降低設備的危險。這一點在制定和實施氣化站事故應急救援預案時必須注意。液化天然氣火災多是由于儲罐、管道或其他連接處破裂、損壞，使液化天然氣噴出或外溢而引起的，一般歸結為以下兩種因素：①液化天然氣在破口處噴出時產生靜電釀成火災，形成噴火現(xiàn)象；②液化天然氣泄漏后會迅速氣化變成蒸氣，與空氣混合形成爆炸性氣體，在受熱后溫度上升或接觸其他明火時發(fā)生爆炸。高倍數(shù)泡沫覆蓋了泄漏燃燒的液化天然氣，一方面其封閉效應使得大量的高倍數(shù)泡沫以密集狀態(tài)封閉了火災區(qū)域，防止新鮮空氣流入，使火焰熄滅。另一方面其蒸汽效應指火焰的輻射熱使其附近的高倍數(shù)泡沫中的水蒸發(fā)，變成水蒸氣，吸收大量的熱量阻擋了火焰對泄漏液化天然氣的熱傳遞，從而降低了液化天然氣的氣化速度，達到有效控制火災的目的。倍數(shù)過低的泡沫含水量大，當其析液接觸泄漏的液化天然氣時，往往會加快液化天然氣的氣化速度；倍數(shù)過高的泡沫抵抗燃燒能力差，泡沫破裂速度快，不能起到有效的封閉作用。一3高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設