天然气储配(供应)站安全管理.docx
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1、天然气储配(供应)站平安管理一、压缩天然气储配(供应)站城镇燃气输配系统中,随燃气性质(如天然气、矿井气、人工煤气 等)、供气压力不同,需建成具有不同功能的站、场,如靠近气源的首 站及分布于城区的罐站。可以划分为接受气源来气、储存燃气、调节 控制供气压力三种基本功能,凡具备储存燃气功能的站场,皆可称为 储配站。城市天然气是逐月、逐日、逐时都在变化,但天然气供应量不可 能按用户的用气量而随时改变,因此为了保证用户需求,不间断供气, 必须解决气源和用气的平衡问题。建造储气设施是解决城市用气波动 的基本措施。在建造储配站时,首先在工程可行性研究阶段,就要抓 住设计方案的技术经济比拟,确定供气和储气的
2、方案与储罐的容积和 数量,使有限的资金得到合理利用以取得最大投资效益。城镇居民、 商业和工业企业燃气用户是依靠中、低压管网系统供气的,以CNG作 气源的燃气供应系统,必须在该管网系统的起点建立相当于城镇燃气 储配站(或门站)的设施,对由母站来的气瓶转运车的CNG进行卸车、 降压和储存,并按燃气用户的要求输气,可以把城镇中、低压管网系 统起点处的CNG卸车、降压、储存工艺设施统称为城镇CNG供应站。CNG供应站包括以下几个系统:卸车系统;调压换热系统;流量计量系统;加臭系统;控制系统;加热系统;调峰储 气系统(根据需要设置)。其作业流程框图如图5-1所示。或有效利用液化天然气的制冷过程。实际上,
3、在各种LNG冷能利用的 综合流程中,如发电、化工、空分等流程,将需要排出热量的过程与 LNG的吸热汽化过程结合起来,可以节约用于LNG汽化的能量,同时 使各工艺过程的能量利用效率得到提高。3.泵和压缩机液化天然气汽化站中使用的泵和压缩机,应满足以下要求:泵和压缩机应当使用在可能遇到的度和压力条件下都能正常工 作的材料来制造;阀门的安装应使每一台泵或压缩机都能单独维修。在泵或离心 式压缩机因操作需要并列安装的场合,每一个出口管线上应配一个止 回阀;泵和压缩机应当在出口管线上装备一个减压装置来限制压力,使之低于机壳和下游管道、设备的设计最大平安工作压力;每一台泵应当装备有足够能力的平安放散,用以防
4、止泵壳在冷 却时产生最大流量期间超压;低温泵的地基和油池的设计和施工中,应防止冷冻膨胀; 用于输送温度低于-29的液体泵,应配备预冷装置,确保泵不被损坏或造成临时或永久失效;处理可燃气体的压缩设备,应在各个气体可能泄漏的点设排气 道,使气体能排出到建筑物外部可供平安排放的地方。(四)测量仪表.液位测量LNG储罐应当设置两套独立的液位测量装置。在选择测量装置时应考虑密度的变化。这些液位计应在不影响储罐正常运行时可以更换。另外,储罐还应当设置一个高液位报警器。报警器应使操作人员有充足的时间停止进料,使液位不致超过最大允许装料高度,并应安 装在控制装料人员能够听到报警声的地方。即使使用高液位进料切断
5、 装置,也不能用它来代替报警器。1 .压力测量每个LNG储罐都应当安装一个压力表。此压力表应连接到储罐的 最高预期液位上方的位置。2 .真空表真空夹套设备应当装备仪表或接头,用以检测夹层空间内的绝对 压力。3 .温度检测当LNG储罐投入使用时,应在储罐内配置温度检测装置,用来帮 助控制温度,或作为检查和校正液位计的手段。汽化器应当安装温度指示器来检测液化天然气、蒸发气体以及加 热介质流体的进口和出口温度,保证传热效率。在低温设备和容器的支座基础可能会受到冻结、大地冻胀等不利 影响的场合,应当安装温度检测系统。4 .检测仪表的紧急切断在可能范围内,液化、储存和汽化设备的仪表在出现电力或仪表气动故
6、障时,应使系统处于失效保护状态,直到操作人员采取适当措 施来重新启动或维护该系统。(五)有关平安检测设备在有可燃气体、火焰、烟、高温、低温等潜在危险存在的地方,安装一些必要的探测器,对危险状况进行预报,可以使工作人员能及 时采取紧急处理措施。LNG工厂中通常用以下几种检测器:甲烷气体 检测器,火焰检测器,高、低温检测器,烟火检测器。除了低温检测 器外,其他几种检测器都是必备的设备。每一个检测器都要与自动停 机系统相连,在发现危险时能自动起作用。1 .可燃气体检测器(CGD)防火控制系统必须对LNG的泄漏进行监测。可以通过观察、检测仪器或两者综合使用。白天LNG发生溢出,可以通过产生的蒸气云团
7、看见。然而,在晚上及照明不好的情况下就不容易看清楚。如果仅仅 依靠人工观察来检测泄漏,显然是不够的。对于比拟大的LNG装置,应当安装可燃气体检测装置,对系统进行连续的监测。在最有可能发生泄漏的位置安装传感器。当检测系统探测到空气中可燃气体的含量到达最低可燃范围下限(Hl)的10% 20% 时,将向控制室发出警报。控制室的人员确定应对措施并发出控制命 令。在一些关键的地方,当含量到达燃烧下限(Ul)的20%时,会自动 切断整个系统。考虑到LNG装置有限的人员配备和可燃气体的存在, 有必要设置实时的监测系统,连续地进行监控,消除人为的疏忽和大 意的可能性。对于比拟小的装置,由于系统相对简单,产生泄
8、漏的可 能性较小,因此没有必要安装过多的自动报警系统。经验证明,工作人员的误操作,经常引起这些系统误报警,发出 一些不必要的警报。应正确分析警报器及传感器的安装位置和可燃气 体源的位置,并对报警系统进行有效的定期保养。每一个可燃气体检测系统发出的警报,控制室或操作台的工作人 员都要能听得到和看得见,除此之外,气体泄漏的区域也应能听到警 报声。气体检测系统安装后要进行测试,并符合有关的要求。有LNG设备或管道等设施的建筑都应安装可燃气体检测系统,当 可燃气体在空气中的含量到达一定的程度就能发出警报。可燃气体传 感器的灵敏度要有合适的等级。安装区域和相关的检测器灵敏度等级 分类,如下所述。(1)没
9、有可燃气体设备的区域 主要是办公区,这些区域的检测器 应当非常灵敏,当检测到气体后发出警报。(2)可能含有被检测气体的区域这里的传感器在较低含量下(最低 可燃极限的10% 20%)发出警报。这种区域主要是在一般操作时,可 能含有天然气。(3)很有可能含有被检测气体的区域 在这些区域中,当气体到达 危险程度(最低可燃极限的20%)时发出警报。该工作区可能有自动切 断系统,因此在检测到可燃性气体后有两种选择:每隔30s发出一声 报警,并切断整个设备运行;或者只是发出警报,警告工作人员。这 些区域主要是安装压缩机和气体涡轮机的厂区、LNG车补给燃料处和 汽车发动机等部位。2 .火焰检测器火焰检测器有
10、紫外线(UV)火焰检测器和红外线(IR)火焰检测器,检 测热辐射产生的热量。火焰产生的辐射能通过紫外线和红外线探测器 的波长信号来检测。当辐射到达一定的程度后,会发出警报。应该注 意的是某些光源可能导致误报警,如焊接产生的电弧光和太阳光的反 射等,也能产生紫外线或红外线。3 .高温检测器高温检测器对固定温度和温度上升的速率都很灵敏。检测器对温 度上升速度的检测,可以防止由于温度波动产生的误警报。高温检测 器中有一个可熔化的钢丝,在高温下熔化(如82。熔化后可以触发 警报、使设备关闭、或者启动消防系统。这些检测器直接安装在有着 火危险的区域或设备上。危险性高的设备不仅安装高温检测器,有时 还需安
11、装燃气气体检测器。4 .低温检测器低温检测器在LNG或冷蒸气泄漏时发出警报。这些检测器的传感 器主要是热电偶或热电阻。随着温度的变化,其电特性也会变化,因 此可以间接的测量温度。低温检测器装在LNG设备的底部,以及产生 溢流后,可能聚集液体和蒸汽的低部位置。5 .烟火检测器烟火检测器主要是用来检测烟雾和火焰。LNG蒸气燃烧时产生的 烟很少。因此,这些检测器主要用来检测电气设备和仪器是否着火。 这些设备着火时会产生烟。除了高温检测器外,采用烟火检测器是因 为少量的烟火,有可能产生不了足够的热量来触发高温检测器。主要 用于防止火焰延伸到LNG设备。烟火检测器通常安装在控制室的电气 设备和其他有可能
12、产生烟火的设备上面。6 .缺氧检测设备可采用多通道的气体检测系统,对不同区域是否缺氧进行检测。气体检测器使用一个内置式的取样泵,抽取来自不同区域的气体样品, 通过气体成分分析,指示是否缺氧及缺氧的程度。检测系统应具有同 时指示可燃气体含量和缺氧状况的功能。(六)主要设施的平安要求在考虑LNG装置的基础设施时,应充分考虑装置对附近交通、周 边环境可能产生的影响。从设备的角度,应防止LNG从系统中泄漏或 溢出,同时还必须考虑意外情况下万一发生LNG泄漏或溢出时,配套 相应的防范措施,如在LNG储罐周围设置围堰或蓄液区。即使发生 LNG的泄漏或溢出的事故,可燃液体可被限制在蓄液区内,不会四处 流淌。
13、围堰区的作用除了控制可燃液体四处流淌以外,如果发生火灾, 还能阻止火焰蔓延到周边地区。可以将事故产生的危害降低到最小。 围堰或蓄液区的最小容积,可按照有关的标准规定进行设计。1 . LNG站的平安距离LNG储罐之间需要有适当的通道,便于设备的安装、检查和维护, 按照美国消防协会NFPA-59A的标准。储罐之间的最小间距不应小于 相邻储罐直径之和的1/4 ,且不应小于1.5m。容量在0.5m3以上的液化天然气储罐不应放置在建筑物内。液化天然气气化站的液化天然气 储罐、集中放散装置的天然气放散总管与站外建、构筑物的防火间距 不应小于表5-8的规定。液化天然气汽化站的液化天然气储罐、集中放散装置的天
14、然气放散总管与站内建、构筑物的防火间距不应小于表5-9的规定。2 .汽化器等工艺设备的安装距离汽化器等工艺设备距离控制室、办公室、车间和场地边界也需要 离开一定的距离。用于管道输送的液化天然气装卸码头,离附近的桥 梁至少30m以上。液化天然气装卸用的连接装置,距工艺区、储罐、 控制大楼、办公室、车间和其他重要的装置至少在15m以上。用于处理液化天然气的建筑物和围墙,应采用轻质的、不可燃的 非承重墙。有LNG流体的工作间、控制室或车间之间墙体至少有2层, 而且能承受4.8kPa的静压,墙体上不能有门和其他连通的通道,墙体 还需要有足够的防火能力。有LNG流体的建筑物内,应当具有良好的 通风,防止
15、可燃气体或蒸气聚集而产生爆燃。表5-8液化天然气气化站的液化天然气储罐、天然气放散总管与W30W50200W500W10002000放散总 管居住区、村镇和影剧 院、体育馆、学校等 重要公共建筑(最外 侧建、构筑物外墙)30354550709011045工业企业(最外侧 建、构筑物外墙)2225273035405020明火、散发火花地点和室外变、配电站3035455055607030民用建筑,甲、乙类 液体储罐,甲、乙类 生产厂房,甲、乙类 物品仓库,稻草等易 燃材料堆场2732404550556525丙类液体储罐,可燃 气体储罐,丙、丁类 生产厂房,丙、丁类 物品仓库252732354045
16、5520铁路(中 心线)国家线405060708040企业专用 线25303530公路、道 路(路边)高速、I、II 级城市快速202515其他152010架空电力线(中心线)1.5倍杆高L5倍杆高, 但35kV以上 架空电力线 不应小于40m2.0倍 杆高架空通信 线(中心 线)I、n级1. 5倍杆高3040L5倍 杆高其他1. 5倍杆高注:1.居住区、村镇系指1000人或300户以上者,以下者按本表民用建筑执行。2 .与本表规定以外的其他建、构筑物的防火间距应按现行国家标 准建筑设计防火规范GB 50016执行。3 .间距的计算应以储罐的最外侧为准。表5-9液化天然气气化站的液化天然气储罐
17、,天然气放散总管与 站内建.构筑物的防火间距单位:m工程储罐总容积/m3中散置天气散管 集放装的然放总 10 30 50 200 500 10002000明火、散发火花地点3035455055607030办公、生活建筑1820253035405025变配电室、仪表间、 值班室、汽车槽车 库、汽车衡及其计量 室、空压机室汽车槽车装卸台柱 (装卸口)、钢瓶罐装 台15182022253025汽车库、机修间、燃 气热水炉间2530354025天然气(气态)储罐2024262830313220液化石油气全压 力式储罐2428323436384025消防泵房、消防 水池取水口30405020站内道 路(
18、路边)主要10152次要510围墙1520252集中放散装置的 天然气处总管25注:1.自然蒸发的储罐(BOG罐)与液化天然气储罐的间距按工艺 要求确足。2 .与本表规定以外的其他建、构筑物的防火间距应按现行国家标 准建筑设计防火规范GB 50016执行。3 .间距的计算应以储罐的最外侧为准。3. LNG储罐的防震在设计LNG储罐及其管路系统时,应该考虑它的地震负荷(抗震 性)。对所选的地址要进行详细的调查,以获得有关的地震特性和地质 信息,如地震活动性、地质条件、预期的频率和最大振幅等重要信息。按照锅炉和压力容器规范设计和制造的LNG储罐,支承系统 应根据垂直方向和水平方向的加速度来设计。(
19、七)LNG储存中的平安问题液化天然气在储存期间,无论隔热效果如何好,总要产生一定数 量的蒸发气体。储罐容纳这些气体的数量是有限的,当储罐内的工作 压力到达允许最大值时,蒸发的气体继续增加,会使储罐内的压力上 升。LNG储罐的压力控制对平安储存有非常重要意义,涉及到LNG的 平安充注数量,压力控制与保护系统和储存的稳定性等诸多因素。液化天然气储存平安技术主要有以下几方面。Q)储罐材料材料的物理特性应适应在低温条件下工作,如材料在 低温工作状态下的抗拉和抗压等机械强度、低温冲击韧性和热膨胀系 数等。(2) LNG充注储罐的充注管路设计应考虑在顶部和底部均能充灌, 这样能防止LNG产生分层,或消除已
20、经产生的分层现象。(3)储罐的地基应能经受得起与LNG直接接触的低温,在意外情 况下万一LNG产生漏泄或溢出,LNG与地基直接接触,地基应不会损 坏。(4)储罐的隔热 隔热材料必须是不可燃的,并有足够的牢度,能 承受消防水的冲击力。当火蔓延到容器外壳时,隔热层不应出现熔化 或沉降,隔热效果不应迅速下降。(5)平安保护系统 储罐的平安保护系统必须可靠,能实现对储罐 液位、压力的控制和报警,必要时应该有多级保护。1. LNG储罐的充注条件对于任何需要充注LNG或其他可燃介质的储罐(或管路),如果储 罐(或管路)中是空气,不能直接输入LNG ,需要对储罐(或管路)进行惰 化处理,防止形成天然气与空气
21、的混合物。如储罐(包括管路系统)在首 次充注LNG之前和LNG储罐在需要进行内部检修时,修理人员进去作业之前,也不能直接将空气充入充满天然气气氛的储罐内,而是在 停止使用以后,先向储罐内充入惰化气体,然后再充入空气。操作人 员方能进入储罐内进行检修。惰化的目的是要用惰性气体将储罐内和 管路系统内的空气或天然气置换出来,然后才能充注可燃介质。储罐在首次充注LNG之前,必须经过惰化处理,惰化处理是将惰 性气体置换储罐内的空气,使罐内的气体中的含氧量到达平安的要求。 用于惰化的惰性气体,可以是氮气、二氧化碳等。通常可以用液态氮 或液态二氧化碳汽化来产生惰性气体。LNG槽船上那么设置惰性气体发 生装置
22、。通常采用变压吸附、氨气裂解和燃油燃烧别离等方法制取惰 性气体。充注LNG之前,还有必要用LNG蒸气将储罐中的惰化气体置换出来。具体方法是用气化器将LNG汽化并加热至常温状态,然后送入 储罐,将储罐中的惰性气体置换出来,使储罐中不存在其他气体。置 换工作完成之后,方可进入冷却降温和LNG的加注过程。为了使置换 效果更好,置换时需要考虑惰性气体密度与储罐内空气或可燃气体的 密度,以确定正确的送气部位。LNG充注数量主要通过储罐内的液位 来控制。在LNG储罐中设置了液位指示装置,是观测储罐内部液位的眼睛”,对储罐的平安至关重要。液化天然气储罐应当装备有两套 独立的液位测量装置。在选择测量装置时,应
23、考虑密度变化对液位的 影响。液位计的更换应在不影响储罐正常运行的情况下进行。以保证 随时可以对储罐内的液位进行检测。除了液位测量装置以外,储罐还应装备高液位报警器,使操作人 员有充足的时间停止充注,不至于使液位超过允许的最大液位高度。 报警器应安装在操作人员能够听到的地方。NFPA-59A规定:对于容量比拟小的储罐(265m3以下),允许装 备一个液位测试阀门来代替高液位报警器,通过人工手动的方法来控 制,当液位到达液位测试阀门时,手动切断进料。2. LNG储罐的压力控制LNG储罐的内部压力控制是最重要的防护措施之一,必须控制在 允许的压力范围之内。罐内压力过高或过低(出现负压),对储罐都是潜
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