新旧液化天然气安全技术标准的比较分析.pdf

4 8 CHEN ⅡCAL ENGI NEERD G DES I GN 新 旧液化天然气安全技术标准的比较分析 任 珂 李德强 曲胜利 中海油山东化学工程有限责任公司 济南2 5 0 0 1 9 摘 要 比较美国消防协会颁布的 N F P A 5 9 A一 2 0 0 9 版本与 N F P A 5 9 A一 2 0 0 1 版本修订之处，这对完善我国 L N G标准体系 ，推动我国 L N G产业健康安全发展 ，有着重要的意义。 关键词L N G N F P A 标准安全技术 1 概述 由于液化天然 气 L N G 的低 温、易 燃和 易 扩散等特性 ，决定 了 L N G的安全生产至关 重要 。 近些年来 ，随着 L N G产业 的飞速发展，各国都对 其生产 、储存及操作 的安全 技术标准 的制定 和及 时修订越来越重视 。以美 国消防协会 N F P A制 定的 L N G生产、储存及操作标准 N F P A 5 9 A，在 国 际上得到广泛 的应用 ，具 有很高 的权威性。N F P A 5 9 A标 准五年 左右 更新 一 次，最新 版本 为 N F P A 5 9 A一 2 0 0 9 以下简称 2 0 0 9版 。现在我国在 L N G 的标准制定方 面相对滞后 ，颁布的 G B ／ T 2 3 0 6 8 2 0 0 6仅等 同于 N F P A 5 9 A一2 0 0 1版本 以下简称 2 0 0 1 版 。本文比较 2 0 0 9版本 与 2 0 0 1版本的修订 内容 ，这 对完 善 我 国 L N G标 准体 系 ，推 动 我 国 L N G产业的健康发展 ，并与国际接轨有着重要 的 意 义。 2 N F P A 5 9 A一 2 0 0 9修订的主要 内容 相对于 2 0 0 1 版标准 ，2 0 0 9版标 准做 出了重大 修订 ，主要为以下几点 。 2 ． 1 一般性要求 新版规范增加 了 “ 一般性要 求”一章 ，对 规 范中所涉及到 的设施 、设 备的一般性要求 给出 了 详细说 明。 2 ． 1 ． 1 腐蚀控制 新标准规定 ，对 由于腐蚀 产生失效或 明显 老 化的设备或其组件，需要维修、替代或进行重大 改变的，应 由有相关 资质 的人 员从腐蚀控制 的角 度 ，评估设计 图纸及材 料说 明书 的合 理性 ，并 决 定使用的材料是 否会对该设备或其它相关设 备的 安全性和可靠性产生影响。 2 ． 1 ． 2 控制 中心 新标准规定 ，每个 L N G站场都需配备控制 中 心 ，并对控 制 中心 的位置 、所应具备 功能、人员 配备、与其它控制中心的通信等做了详细的说明。 2 ． 1 ． 3 能源的提供 新标准规定 ，对于 为通信 、紧急 照明 以及 消 防系统提供能源 的电力控制 系统 ，至少应具 有两 个 以上能量来源 ，以保证其供应 。 2 ． 1 ． 4记录 新版标准规定 ，每个 L N G站场 ，对用来建造 L N G或易燃性流体储罐 的设 备、建筑 、地基 以及 支撑系统所使用 的材料 都应有详细 的记 录。这些 记录应一直 保存 至设 备、建 筑、地基等 不再使用 为止 。 新规范 “ 一般性要求” 一章 的增加 ，旨在提 高 L N G站场运行的安全性 、可靠性 以及处理 紧急 事件 的能力。 2 ． 2 双约束储罐和全约束储罐的定义 2 0 0 9版标准增加 了对双约束储罐 和全约束储 罐的定义 ，并在厂址 的选取和平 面布置 的标准 中， 对上述两种储罐设计 和安装 在风险规避 中的注意 事项进行 了详细的说明。 1 双约束储罐和全约束储罐 的设计 和建造 ， 应考虑在发生溢 出事故或 副罐火灾事故 时，副罐 墙应在火灾持续时间内容纳 L N G。 2 对于内罐的火灾事故，或邻近储罐的主、 副罐的火灾事故，副罐应保持足够的完整性，防 止倒塌而使主罐发生泄漏事故。 3 对于双约束储罐和全约束储罐，在液位 以下不允许设置排料管道。 任珂助理工程师。2 0 0 9 年毕业于中国石油大学 华东油气储运专业。现从事工程设计工作。联系电话 o 5 3 1 8 3 1 9 5 3 8 7 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 ， 2 1 3 任珂 等新 旧液化天然 气安全技术标 准的比较分析4 9 单个储罐 多个储罐 单个储罐 多个储罐 单个 L NG储罐 的拦蓄 1 多个 L iN G储罐 的拦蓄 区 1 单 个 L N G储 罐 的拦 蓄 1 多 个 L N G储 罐最 小 容 区最 小 容 积 为 储 罐 的 总对 因低温或 因拦蓄 区内一储罐泄漏 区 ，最小容积为最大储罐液体容积积为在 拦蓄 区 内所 有储 罐最 大液 容积 着火 而引起 拦 蓄 区 内其 它储 罐 泄 的 1 1 0 ％ 体容积 之和 漏 ，在采取 了防止措施条件 下 ，最 2 如 果拦 蓄区 的设 计考 虑 2 若考虑 防止 因火灾 、低 小容积 为拦 蓄 区 内最 大储 罐 的 总 承受因储罐的灾难性失效而造成 的温或 因其它储 罐 的泄 漏 ，其 最小 容积 动态波浪 ，则 最小容积为最 大储罐容积为拦 蓄 区内最 大储 罐液 体容 2 多个 L NG储罐的拦蓄区 容积 积 的 1 1 0 ％ 在没有采取 1 措施 条件下 ，最 3 如果 拦 蓄区 的高 度等 于 小容积 为拦 蓄 区 内所 有储 罐 的 总 或 高于储罐最 大液位 ，则最小容积 容积 为最大储罐容 积 2 ． 3 ． 2 热辐射距离计算模型的选取 在拦蓄区选址的 L N G热辐射距离计算模型中， 新标准不再规定使用 旧版本 的模型 ，只对计算模 型的选取做了如下规定①模型应经过包括文献 中最大 L N G燃烧实验在 内的实验数据的验证 ；② 模型应在包括 流体 力学 、传热学 、燃烧科学 的相 关科学／ 工程学科杂志上发表；③模型应提供物理 现象 、分析及执行过 程 的详 细细节 ；④模型 已经 被主管部门认可。 只要选取 的模型符合 上述条件 ，即可用 于计 算 L N G热辐射 的距离。 2 ． 3 ． 3 储罐拦蓄区到建筑红线距离的计算 对于 L N G储罐拦蓄区到建筑红线距离的计算 ， 新标准不再规定采用原标 准的 D E G A D I S扩散计算 模型，而是规定所选取 的模型应依据由 N F P A研究 基金会发布 的模型评估协议 L N G蒸气扩散安全 分析模型 ，并通过独立机构评估 ，同时应考虑如 下因素 ①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 1 0 ％ ，帕 氏大气 稳 定 度 为 F类 ，风 速 4 ． 5 m p h 2 m ／ s ；②计算距离应以实际液体特性 和来 自容器的最大蒸 气流率 蒸气气 化速率加 上 液体流人的置换速率为基础；③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 ． 3 ． 4 设计溢出表 新标准对设计溢 出表进行 了修改 ，分别 对顶 部充装储罐、进料 口低于液位的储罐、双约束储 罐和全约束储罐以及包含有气化区、工艺区、转 运区的拦蓄 区 的设 计溢 出要 求做 了 明确 的规 定。 相对于 2 0 0 1 版标准 ，2 0 0 9版规范将排料 口低于液 面，装有内置 切 断 阀的储 罐设计 溢 出持 续 时间 ， 由原来的 1 h改为 1 0 mi n ，并 规定对 于有混凝土副 罐的全 约束 储 罐 或 双 约束 储 罐 ，不 再考 虑 设 计 溢 出 。 2 ． 4短期使用的可移动式设备的安全使用 新标准还增 加 了对临 时或短 期使用 的可移 动 式 L N G设备 的安全使用规定 。 1 可移动式 L N G设备 的运行 ，必须 配备一 名 以上具备相关经验并接受过设备 安全操作训练 的人员 。 2 应 采取 预 防措施 尽 可能 降低 L N G泄 漏 事故 。 3 可移动式或f临时储罐 的使用应经过主管部 门的允许 。 4 在安装现场和远端能实现对加热蒸发器火 源的关 闭。 5 应采取预防措施尽可能 降低 L N G泄漏时 意外点火事故。 2 ． 5工艺设 备焊 接操 作 新标准在 工艺设备一章 中，增加 了对 工艺设 备焊接的操作 内容。新标 准规定 ，所有焊 接或铜 焊的操作及操作人员 的配备 ，应符合 A S ME B o i l e r a n d P r e s s u r e V e s s e l C o d e 规范中第 1 X章节的规定。 2 ． 6固定 L N G储罐抗震设计 固定 L N G储罐 的设计标准对 储罐的抗震设计 进行 了修改。对于确定性极 限 MC E地震动 ，最大 设计谱 加速 度等 参数 ，均 采 用 A S C E 7，Mi n i m u m D e s i g n L o a d s f o r B u i l d i n g s a n d O t h e r S t r u c t u r e s的规 定确定 ，而不再采用 旧规范的 N E HR P 新建筑物 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 0 C H E MI C AL E NGI N E E R I NG D E S I G N 化 工设计 2 0 1 1 ， 2 1 3 和其它构建物抗震 规定 的推荐做法 F E M A 的 规定。 2 ． 7 管道系统及其组件规定 2 0 0 9版标准将管道系统分为三种类别 1 由 L N G储罐支撑的管道系统 ，安装在 紧 急切断阀上的管道系统以及消防管道系统。 2 可燃气体或 L N G工艺管道系统 。 3 其它管道系统 。 该标准对每个类别 的管道系统 的抗 震设计做 出了详细的说 明。新标 准规定 ，应 对管道 系统进 行等同于 A S C E 7规范 的静态或动态分析 ，并在载 荷的计算 中，应考虑 O B E 、S S E及设计地震载荷与 其它载荷 的叠加。在管道应力 分析模 型 中，应考 虑支撑对管道的限制作用。 2 ． 8 L N G和制冷剂转运 在 L N G和制冷剂 的转运标准 中，新标 准增 加 了船舶装卸 的码头设计要求 。它规定码 头的设计 应该包含下述注意事项 ① 波浪 的特性 ； ② 风 的 杼I生； ③ 潮流的方向； ④ 海潮的变化； ⑤ 码头的 水深； ⑥ 承冲靠船架的布置； ⑦ 船舶停靠速度； ⑧ 船舶停靠角度； ⑨ 最小拖拽马力要求； ⑩ 靠船墩 的安排。并规定在 船舶装卸过 程 中，船 舶装卸 区 域严禁火源。 2 ． 9 操作、维护以及人员培训 对 L N G站场的 日常运行 、维护以及人员的培 训 ，2 0 0 9版标准也做了修改，增加了相应的条款。 2 0 0 9版标准 对维护 手册 的说 明进行 了修 订 ， 增加了对地基 和应 急能源检查 的内容 。新 标准规 定对于每个设备 的支撑系统或地基 ，应 至少每年 检查一次 ，对失效 的地基应 及时修理。而对于应 急能源，则应 至少 以月为周期检查其 是否能正 常 运行 ，并应 每年检查应急能源是 否能在站场 紧急 事件 中提供足够的能源 。 2 0 0 9版对船 舶装卸 的操作也做 了修订。标 准 规定 ，对于每个在装卸区内或其 附近的 L N G设备 ， 都应建立 一个 描述应 对其 可能发 生事故 的预 案。 在装卸 L N G之前 ，应完成检查装卸管道及设备的 完整性，检查压力、温度、货轮容积参数等，确 保转运操作 的安全性 。 3 结语 通过 比较 N F P A 5 9 A新旧版本 ，可 以了解美 国 L N G相关 标 准 的发 展 动 向和 技 术要 点 ，为 我 国 L N G标准的修订提供借鉴 ，改善我 国 L N G标准 的 制定相 对滞 后 的局 面 ，保 证我 国 L N G产业 健康 发 展 。 参考文献 1 N F P A 5 9 A一 2 0 0 9 ， 液化天然气 L N G 生产、储存和装运 标准 [ s ] ． 2 N F P A 5 9 A一 2 0 0 1 ， 液化天然气 L N G 生产、储存和装运 标准 [ s ] ． 3 G B 5 0 0 2 8 2 0 0 6 ， 城镇燃气设计规范 [ s ] ． 4皇甫立霞 ，郭开华 ．液化天然气 场站安全技 术标准规范 及 发展 动态 [ J ] ．化工学报 ，2 0 0 9，6 0 s 1 l 1 一l 5 ． 收稿 日期 2 0 1 0一 o 92 8 上接 第 9页 1 9个厂家共 2 7台；采用 G S P西门子气流床气化炉 的有神华宁煤集 团有限责任 公司等 3个厂家 共 9 台；采用新型 四喷嘴水煤浆气化 炉的有安徽华谊 化工有限公司和兖矿国泰化工有限公司等 l 3 个厂 家共 3 3台；采用 多料浆单喷嘴顶 置气化炉 的有华 亭中煦煤化工有 限公 司和重 庆万 盛煤化工有 限公 司等 2 6个厂家共 3 8台；采用国产四喷嘴干煤粉加 压气化炉的有贵州开阳化工有 限公 司 1个厂家共 1 台；采用 H T L航天炉 的有永煤集 团龙宇化工有 限公司和安徽临泉化工有 限公 司等两个厂家 共 2 台；采用两段干煤 粉加压气化 炉的有上海 申能集 团和内蒙古世林化工公司等两个厂家共 4台。 4 结语 面对国 内煤化工行业众 多的煤 气化技术 ，企 业如何选择是一个关 键 的问题。各企业 应该根据 本企业的实际情况包括所处资源区域、原料煤 种类 、运输 情况、合成气 的用 途、产 品定 位及资 金状况来选择适合 自己的煤气化方式 ，这样才能 既有明显 的经 济 效益 ，又 能 满足 国家 环保 政 策 要求。 收稿 日期 2 0 1 01 1 2 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m