③與lng工廠-中國國際天然氣車船

1、2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,LNG加注技術與規(guī)范探討陜西省燃氣設計院 郭宗華2015.5 北京,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),我院設計加油加氣站樣例：,我院設計加油加氣站樣例：,前 言 LNG加氣站在全國已建約2200余座，LNG船舶加氣站和加注躉船已建約有30余座，全國約有運營LNG重卡12萬余輛，LNG公交車輛2萬余輛，LNG

2、貨運船30余艘，LNG作為交通燃料越來越受到重視。在LNG加氣站蓬勃發(fā)展的今天，關于其工程建設的經(jīng)驗教訓及相關標準也應該予以探討。,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),1.LNG加氣站的安全性,（1）LNG低溫深冷特性及危險性 ①熱膨脹帶來的儲罐超壓爆裂； ②冷脆裂、冷收縮的危害； ③噴濺、射流及良好的流散性可能使事故范

3、圍擴大； ④LNG噴射火災及池火撲救難度大； ⑤冷凍傷使搶險人員不能接近事故點。（2）LNG加氣站特征的危險性 ①爆炸燃燒并不需要太多的泄漏量,危險性不比大型場站小 ； ②相對于CNG，儲量大，二級站兩個60M3儲罐貯存7.2萬M3氣體； ③與LNG工廠、碼頭接收站、氣化站比較，占地面積小，搶險施救半徑??； ④擴散后很快影響到相鄰設施，城市的周邊環(huán)境復雜，人口密度大。,2015第十六屆中

4、國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),1.1 未能認識低溫危險性和加氣站危險性,1.2 兩個實驗缺乏科學性 （1）所謂LNG在杯中點不著火的實驗是因： ①缺少空氣（氧化劑），濃度太大，即不在爆炸危險范圍內(nèi)； ②氣化速度太慢或點火能量不夠，溫度過低、點火能量太小。 （2）所謂LNG氣化后從氣囊中噴出后點不著火的實驗，同樣因上述原因； （3）兩

5、實驗違背了最基本的介質(zhì)易燃易爆特性。,1.LNG加氣站的安全性,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),1.LNG加氣站的安全性1.3 充分認識水在LNG事故中的作用,（1） “水不能滅火；水加速氣化；引起快速相變；水引起冷爆炸?！边@些認識既有對的一面，又有錯的一面，關鍵是要區(qū)分哪一種狀態(tài)下用水。（2） 水在LNG事故中的作用 泄漏但

6、未發(fā)生火災時：霧狀水槍的驅(qū)趕作用，將LNG蒸氣向相對安全的方向驅(qū)趕；微量泄漏時，搶險需關閉閥門時提升溫度，稀釋濃度，使搶險人員容易接近事故點；水可以中和或?qū)ё哽o電不產(chǎn)生靜電火花；微量泄漏時加速氣化，以利擴散；提升溫度，防止凍壞常溫設備； 發(fā)生火災時：給著火罐或相鄰罐噴淋降溫，冷卻儲罐，防止儲罐熱膨脹；噴淋的水簾隔絕火焰直接烘烤，降低火焰熱輻射強度；與熊熊燃燒的大火相比，水加速氣化的作用可忽略。,2015第十六屆中國國際天然氣汽

7、車、加氣站設備展覽會,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),1.LNG加氣站的安全1.4 消防器材的作用,（1） 小火、火苗初期用，大火不起作用；（2） 大火時應考慮搶險人員遠離現(xiàn)場，采用其他搶險方法如啟動噴淋降溫，使容器不發(fā)生物理爆炸，疏散周邊人員等。（3）消防器材的位置 ①不能擺放在容易泄漏的部位，適當離開； ②人員方便操作的通道入口。（4）不能盲目滅火，火災撲滅的前提是有效堵

8、住泄漏或有效防止擴散，當形成穩(wěn)定燃燒并不對容器形成烘烤的情況下，可允許繼續(xù)燃燒，切斷火源可能產(chǎn)生爆炸。,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),2.工程設計的幾個問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),2.1 臥式罐與主式罐比較 ①臥式罐 占地面積大，難以滿足低溫泵的凈正壓頭要求； ②立式罐 占地面

9、積小，容易滿足低溫泵凈正壓頭要求。2.2緊急切斷系統(tǒng)（ESD）（1）未能遵循獨立可靠的原則 ①與PLC系統(tǒng)不獨立，實為PLC系統(tǒng)的一部分； ②儲罐液位檢測只有一套，不符合ESD要求。（2）切斷按鈕設計位置不合理 ① 因為泄漏后擴散很快，離得太近發(fā)生泄漏后人到不了按鈕處，應在15米之外或在值班室等位置，GB50156規(guī)定卸車處切斷按鈕5米太近； ② 切斷按鈕應按照現(xiàn)場/遠程，自動/人工皆可操作的原則設計； ③ 切

10、斷后應有防止自動恢復啟動的措施，只能人工恢復系統(tǒng)。,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,2.工程設計的幾個問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),2.3 火氣系統(tǒng)（FGS) 的設計（1）可燃氣體檢測點設計不合理①檢測點不是儲罐周圍，應是接口處、閥門多的地方、卸車處、加氣處等容易產(chǎn)生泄漏的地方；②檢測點高度不宜在泄漏氣化擴散后的位置，如加氣棚頂，而是泄漏初始時的位置、容易捕捉

11、氣體的位置，如法蘭處、加氣機旁；③應在封閉的工藝管溝中，建筑物內(nèi)通風不暢處。（2）應設置低溫探測器，低溫探測器更直接、快捷、簡單。（3）可燃氣體探測、低溫探測與火焰探測器。①三種探測器應優(yōu)先安裝可燃氣體和低溫探測器；②火焰探測器是在發(fā)生火災后才能捕捉，不能代替可燃氣體和低溫探測，可不安裝火焰探測器。,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,2.工程設計的幾個問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級

12、/市政燃氣甲級設計資質(zhì),2.4 坑式罐區(qū)的危險性（1）LNG儲罐泄漏的常見特征是根部閥前短管裂紋、穿孔、閥門密封失效等常見事故，并非是排出管道全通徑或儲罐內(nèi)壁破裂泄漏，常見事故的特征是泄漏量小、易揮發(fā)擴散，不可能出現(xiàn)防火堤內(nèi)滿池子液體現(xiàn)象，坑式防火堤的安全性應受到質(zhì)疑。（2）LNG罐區(qū)盡量開闊，以利于氣體擴散。（3）井式（或坑式）作業(yè)區(qū)域給操作人員的心理壓力大。（4）不利于操作人員逃逸。,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣

13、站設備展覽會,3.裝備制造的問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),3.1 撬裝、箱式加氣站 ①經(jīng)常操作的閥門應留有一定操作空間； ②操作按鈕應符合人體結(jié)構學； ③儀表位置應在容易觀察、目測高度合適的地方； ④設備維修時，設備的移出部件應有空間； ⑤撬（箱）內(nèi)工藝管道應約束成排，電氣儀表電纜應在線槽內(nèi)； ⑥緊急切斷系統(tǒng)按鈕不應只在箱體上設置，應能遠程切斷； ⑦箱式應考慮發(fā)生火災時水冷

14、卻噴淋措施。2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,3.裝備制造的問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),3.2 儲罐設計 ①儲罐設計壓力不宜太高，1.2MPa 為宜；因GB50156規(guī)定1.2倍工作壓力，目前儲罐設計壓力1.44MPa偏大,可將工作壓力定為1.0MPa；所謂壓力高放散少的說法不成立，BOG要有一個合適的出路； ②儲罐根部閥（第一道閥門）

15、是人工截止閥還是自動切斷閥？裝兩道閥的目的是增加可靠性，當?shù)谝坏篱y門是人工閥時，第二道閥門泄漏時操作人員可能無法靠近第一道閥門； ③儲罐夾層的絕熱層質(zhì)量差引起B(yǎng)OG量增大，一是珠光砂未壓實，二是外罐嚴密性差，真空容易破壞。2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,3.裝備制造的問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),3.3泵池的設計 ①泵池應裝設液位儀表，泵

16、池是一個容器，低溫泵稱為浸潤式低溫泵，其上下軸承靠LNG潤滑，上軸承處是否有液體通常無法觀測，造成上軸承因無法潤滑而損壞，故障時有液位計容易判斷是泵進液口問題還是泵本體問題。 ②泵的進口應設過濾器，以防液體中機械雜質(zhì)造成泵損壞。 ③泵的進出口可考慮大曲率半徑彎頭，減少阻力。 2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,4.工程設計的問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣

17、甲級設計資質(zhì),4.1管道布置的原則①短、直、少轉(zhuǎn)彎；②約束成排，可分層布置；③盡量利用自然補償；④采用低支架或高支架，避免跨過管道的操作，避免隔斷巡檢通道；⑤靠近防火堤一周應暢通無阻，可稱為安全通道。2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,4.工程設計的問題,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),4.2工藝流程設計（1）工藝流程復雜，應執(zhí)行簡單化的設計原

18、則 ①兼顧功能太多，造成管道多、檢測點多，系統(tǒng)龐大，操作復雜； ②誤操作機率增大； ③故障時分析判斷難度增大。（2）設置聯(lián)鎖功能，防止誤操作 ①學習國外無人值守加注站，操作程序一指化； ②設置聯(lián)鎖，錯誤指令不能進行下一步操作； ③卸車處、加氣機旁通過顯示屏明確提示下一步操作程序。2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,5.設計標準有關問題討論,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥

19、甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),5.1 GB50156：（1）地下、半地下儲罐定義有誤①地下、半地下儲罐區(qū)應稱為坑式儲罐區(qū)，正確的定義見圖；②坑式儲罐區(qū)能有效存儲泄漏液體，但問題是不可能大量泄漏而是微量泄漏，邊泄漏邊氣化；③4米深的防火堤通風不暢，容易造成氣體聚集；④事故時操作人員難以逃逸。（2）榆林市、成都市兩起LNG站預冷事故①榆林死亡4人，成都死亡2人；②都是坑式罐區(qū)，都是因氮氣引起；③氮氣危害：窒息、麻醉、冷凍。

20、2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,5.設計標準有關問題討論,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),5.1 GB50156：（3）因不上消防水而增加的安全條款不妥 ①站外安全距離增大一倍； ②消防器材增大一倍； ③坑式儲罐，一罐一隔。（4）撬裝站、箱式站安全距離規(guī)定混亂 ①應限定儲罐容量，應小型化； ②撬內(nèi)，箱內(nèi)安全距離是否需要不明確； ③對站內(nèi)

21、其他設施，對站外設施、安全距離從何計起不明確。2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,5.設計標準有關問題討論,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),5.2 NB/T1001（1）與GB50156相同問題：如不上消防水等規(guī)定不合理；（2）規(guī)定放空管設置防止回火設施不妥； ①美國NFPA59A、NFPA52規(guī)定放空管不能有影響氣流垂直向上的設施； ②正壓系統(tǒng)不

22、可能在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生回火； ③安裝阻火器帶來的問題：安全閥動作后因阻火器阻攔產(chǎn)生背壓，影響動作；泄放量不能保證，可能造成儲罐超壓爆裂。2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,5.設計標準有關問題討論,陜西省燃氣設計院 化工石化醫(yī)藥甲級/市政燃氣甲級設計資質(zhì),5.3 加氣躉船規(guī)范（1）未規(guī)定氣、油同時加注，使雙燃料船舶加氣、加油時間過長；（2）枯水期躉船向航道中心移動，應劃定安全

23、作業(yè)區(qū)；2.,2015第十六屆中國國際天然氣汽車、加氣站設備展覽會,6. 關于地下儲罐6.1 地下儲罐的優(yōu)點、缺點 （1）安全性好 ①罐頂開口，不易泄漏； ②熱膨脹引起的儲罐爆裂泄漏在地下， 沖擊波在砂石中大大減緩。 （2)節(jié)約土地，安全間距減少一半。 （3) 泵井和罐池造價偏高。6.2 適用場所（1）人口密度大的城市（2）高速路服務區(qū)（3）重要的水域設施,陜西省燃氣設計院 化