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    LNG接收站危险性分析及安全设计探讨.pdf

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    LNG接收站危险性分析及安全设计探讨.pdf

    CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,235 LNG接收站危险性分析及安全设计探讨 赵保林 朱阳明李繁荣张志伟 中国五环工程有限公司 武汉430223 摘要 介绍LNG接收站的主要危险性,并依据安全保护层理念,简述LNG接收站安全设计主要特点。 关键词LNG接收站安全设计安全仪表系统保护层 根据危险化学品重大危险源辨识相关规 定,LNG属于极度易燃液体,临界量达到10t即构 成重大危险源 。目前国内已建、在建及规划建 设的LNG接收站一般有2~3个1.610 in LNG储 罐。由于LNG接收站中储存的LNG总能量大,单 罐1.610 ITI。储罐满罐时所储存的LNG能量相当 于广岛原子弹能量的70倍左右,一旦发生灾难性 破裂,后果不堪设想 J。安全设计在化工装置特 别是LNG接收站中显得尤为重要,安全设计是一 个系统工程,需要相关专业密切配合,保证安全 设计系统的完整性。本文就LNG接收站的危险性 并基于保护层理念对安全设计进行探讨。 1 LNG接收站危险性分析 LNG潜在的危险主要来源于其三个重要性 质 ]①LNG的低温性;②极少量的LNG液体 可以转变为很大体积气体,1体积的LNG可以转 变为约600个体积的气体;③类似于其他气态烃 类化合物,天然气是易燃的。 LNG接收站主要由LNG卸船、储存、BOG处 理、输送及气化和汽车装车系统等单元组成。在 LNG运输和储存过程中可能发生泄漏、火灾爆炸、 设备事故和人身伤亡事故等多种类型的事故。LNG 接收站的危险性主要体现在以下几方面 1.1包容 包容性是大多数液化烃的性质,在两个切断 阀门之间、无孔容器以至切断球阀阀腔内等部位 形成死区,都有可能随着温度的提高使压力增加, 导致包容系统遭到破坏。 1.2 LNG翻滚 当新注入LNG与罐中储存LNG密度不同时, 由于热量输入到储罐中而产生单元间的传热、传 质及液体表面的蒸发,随后单元之间的密度将达 到均衡并且最终混为一体。大量气体在短时间内 从LNG储罐中释放的过程,这种自发的 昆合即为 翻滚。翻滚将使储罐超压,需对储罐进行特殊设 计并采取可靠有效预防措施。 1.3 LNG溢出 在压力容器或管道发生溢出时,LNG将以喷 射流的方式喷洒至大气中,且同时发生节流膨 胀和蒸发。 当LNG倾倒至地面上时,最初会剧烈沸腾, 然后蒸发速率将迅速衰减至一个固定值,该值取 决于地面的热性质和周围空气供热状况。最初, 蒸发气体的温度几乎与LNG的温度一样,其密度 比周围空气密度大。这种气体首先沿地面上的一 个层面流动,直到气体从大气中吸热升温后为止。 当纯甲烷气温度上升到约一113C或含氮甲烷气上 升至约一80cC与组分有关,其密度将比周围空 气的密度小。当该气体与空气混合导致温度逐渐 升高,其密度比周围空气逐渐变小时,这种混合 物将向上运动。随着气体的溢出,大气中水蒸汽 的冷凝作用将产生“雾”云。 1.4火灾和爆炸事故 LNG泄漏的条件不同,可能形成喷射火、池 火、闪火等火灾。LNG/天然气管道和压缩、冷凝、 气化、计量及外输工艺设备等因介质泄漏被点燃 而产生喷射火;LNG泄漏到地面或水面上形成液 池后,被点燃产生池火;LNG泄漏后经蒸发、扩 散,在开阔地带形成可燃蒸气云,遇到点火源产 生的闪火;密闭空间内如外输装置区、罐区、 隧道等LNG蒸气云被点燃产生蒸气云爆炸; 赵保林工程师。2007年毕业于天津大学化学工程专业获硕士学位。从事化工工程项目设计工作。联系电话15972046807/027 81926160,EmailzhaobaolinCWCeC.corn。 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,235 件紧急切断阀门独立冗余设计原则进行相应 设计,满足安全度等级要求。 LNG接收站卸料总管一般在40 以上,在出现 事故紧急切断同时,会造成很强的“水锤”效应, 在设计过程中采用Flowmaster2等流体分析软件, 综合考虑分析管道设计压力和阀门安全切断要求, 确定紧急切断时间,在保证安全前提下,尽量降 低卸料管道投资。 3.3.2泄压保护 为保证设备管线的安全稳定操作,设置安全 泄压措施。LNG接收站中LNG管线两切断阀问均 设置热膨胀安全阀,防止双阀切断形成死区导致 超压。LNG储罐设置有安全阀和破真空阀,保证 LNG储罐安全运行,同时考虑到LNG储罐连续运 行的特点,安全阀和破真空阀设有备用,在检修 期间,也需要保证LNG储罐具有充分安全泄放 能力。 3.3.3 LNG泄漏控制设施 为防止LNG泄漏而引起火灾/爆炸事故,在加 强设备、管道和阀门密封措施的同时,在生产装 置区除了设计可燃性气体检测火焰探测器和火灾 报警系统外,还设置低温检测系统来监测LNG 泄漏。 LNG卸料码头、LNG罐区、工艺区和LNG装 车区等均设置LNG事故收集系统。事故收集系统 由LNG泄漏收集区、导液槽和LNG集液池等组 成。泄漏的LNG收集到集液池内,以防止泄漏的 LNG四处溢流。LNG事故收集池限制了LNG的蒸 发,也减小了火灾时的热辐射危害。LNG收集池 还设置高倍数泡沫系统,当低温探测器探测到 LNG泄漏后,即自动向收集池内喷射高倍数泡沫 混合液,以抑制LNG蒸发速率。 3.3.4紧急排放设施 LNG接收站设置一套火炬系统,接收蒸发气 总管超压排放的气体。火炬上游低点位置设有火 炬分液罐,火炬集合管上接有一根低流量并连续供 应的燃料气或氮气管道管线,火炬头自带防回火 装置。 3.4减少和消除事故影响的安全设计 LNG接收站减少和消除事故影响的安全设计 主要依靠消防系统来实现,消防系统由灭火系统、 冷却系统和隔断系统等三部分组成 ]。根据LNG 特性,LNG接收站一般设置包括消防站、消防水 系统、高倍数泡沫灭火系统、干粉灭火系统、固 定式气体灭火系统、水喷雾系统、水幕系统、灭 火器等消防设施。 4 结语 对于LNG接收站而言,安全是至关重要的, 安全设计是保证LNG接收站安全、可靠运行的关 键因素。通过对危险性的分析评估,确定危险因 素,根据相关标准规范和运行管理经验,保证安 全设计系统全面到位,并通过采取适当的安全措 施防范可能发生的事故,保证LNG接收站安全稳 定运行。 参考文献 1 GB 182182009,危险化学品重大危险源辨识[s]. 2张国辉.大型LNG储罐灾难性破裂后LNG扩散范围分析 [J].安全健康和环境,2005,57. 3 GB/T 192042003,液化天然气的一般特性[s]. 4 AQT 30342010,化工企业工艺安全管理实施导则[s]. 上接第31页 应尽量使管系的一次应力分布均匀,并使其最大 值为最小。合理的自重分配是支吊架设置中应首 先考虑的问题。 参考文献 1王致祥等.管道应力分析与计算[M].北京水利电力出 版社,1983. 2唐永进.压力管道应力分析的内容与特点[J].石油化工 收稿日期20130501 设计,2008,2522024. 3李坚.管道应力分析及柔性设计[J].炼油技术与工程, 2010,4016l一64. 4章罡本,彭学院.CAESARII在往复压缩机管道振动及应力 分析中的应用[J].化工设备与管道,2007,44138 41. 5 API560,Fired Heaters for General Refinery Services,American Petroleum Institute. 收稿日期20130511

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