天然氣儲配(供應)站安全管理

　　評論：　 ? 收藏本頁

(七) LNG儲存中的安全問題

液化天然氣在儲存期間，無論隔熱效果如何好，總要產生一定數量的蒸發氣體。儲罐容納這些氣體的數量是有限的，當儲罐內的工作壓力達到允許最大值時，蒸發的氣體繼續增加，會使儲罐內的壓力上升。LNG儲罐的壓力控制對安全儲存有非常重要意義，涉及到LNG的安全充注數量，壓力控制與保護系統和儲存的穩定性等諸多因素。

液化天然氣儲存安全技術主要有以下幾方面。

(1) 儲罐材料材料的物理特性應適應在低溫條件下工作，如材料在低溫工作狀態下的抗拉和抗壓等機械強度、低溫沖擊韌性和熱膨脹系數等。

(2) LNG充注儲罐的充注管路設計應考慮在頂部和底部均能充灌，這樣能防止LNG產生分層，或消除已經產生的分層現象。

(3) 儲罐的地基應能經受得起與LNG直接接觸的低溫，在意外情況下萬一LNG產生漏泄或溢出，LNG與地基直接接觸，地基應不會損壞。

(4) 儲罐的隔熱?隔熱材料必須是不可燃的，并有足夠的牢度，能承受消防水的沖擊力。當火蔓延到容器外殼時，隔熱層不應出現熔化或沉降，隔熱效果不應迅速下降。

(5) 安全保護系統?儲罐的安全保護系統必須可靠，能實現對儲罐液位、壓力的控制和報警，必要時應該有多級保護。

1. LNG儲罐的充注條件

對于任何需要充注LNG或其他可燃介質的儲罐(或管路)，如果儲罐(或管路)中是空氣，不能直接輸入LNG，需要對儲罐(或管路)進行惰化處理，避免形成天然氣與空氣的混合物。如儲罐(包括管路系統)在首次充注LNG之前和LNG儲罐在需要進行內部檢修時，修理人員進去作業之前，也不能直接將空氣充入充滿天然氣氣氛的儲罐內，而是在停止使用以后，先向儲罐內充入惰化氣體，然后再充入空氣。操作人員方能進入儲罐內進行檢修。惰化的目的是要用惰性氣體將儲罐內和管路系統內的空氣或天然氣置換出來，然后才能充注可燃介質。

儲罐在首次充注LNG之前，必須經過惰化處理，惰化處理是將惰性氣體置換儲罐內的空氣，使罐內的氣體中的含氧量達到安全的要求。用于惰化的惰性氣體，可以是氮氣、二氧化碳等。通常可以用液態氮或液態二氧化碳汽化來產生惰性氣體。LNG槽船上則設置惰性氣體發生裝置。通常采用變壓吸附、氨氣裂解和燃油燃燒分離等方法制取惰性氣體。

充注LNG之前，還有必要用LNG蒸氣將儲罐中的惰化氣體置換出來。具體方法是用氣化器將LNG汽化并加熱至常溫狀態，然后送入儲罐，將儲罐中的惰性氣體置換出來，使儲罐中不存在其他氣體。置換工作完成之后，方可進入冷卻降溫和LNG的加注過程。為了使置換效果更好，置換時需要考慮惰性氣體密度與儲罐內空氣或可燃氣體的密度，以確定正確的送氣部位。LNG充注數量主要通過儲罐內的液位來控制。在LNG儲罐中設置了液位指示裝置，是觀測儲罐內部液位的“眼睛”，對儲罐的安全至關重要。液化天然氣儲罐應當裝備有兩套獨立的液位測量裝置。在選擇測量裝置時，應考慮密度變化對液位的影響。液位計的更換應在不影響儲罐正常運行的情況下進行。以保證隨時可以對儲罐內的液位進行檢測。

除了液位測量裝置以外，儲罐還應裝備高液位報警器，使操作人員有充足的時間停止充注，不至于使液位超過允許的最大液位高度。報警器應安裝在操作人員能夠聽到的地方。

NFPA-59A規定：對于容量比較小的儲罐(265m³以下)，允許裝備一個液位測試閥門來代替高液位報警器，通過人工手動的方法來控制，當液位達到液位測試閥門時，手動切斷進料。

2. LNG儲罐的壓力控制

LNG儲罐的內部壓力控制是最重要的防護措施之一，必須控制在允許的壓力范圍之內。罐內壓力過高或過低(出現負壓)，對儲罐都是潛在的危險。影響儲罐壓力的因素很多，諸如熱量進入引起液體的蒸發、充注期間液體的快速閃蒸、大氣壓下降或錯誤操作，都可能引起罐內壓力上升。另外，如果以非常快的速度從儲罐向外排液或抽氣，有可能使罐內形成負壓。

LNG儲罐內壓力的形成主要是液態天然氣受熱引起蒸發所致，過多的蒸發氣體(BOG)會使儲罐內的壓力上升。必須有可靠的壓力控制裝置和保護裝置來保障儲罐的安全。使罐內的壓力在允許范圍之內。在正常操作時，壓力控制裝置將儲罐內過多的蒸發氣體輸送到供氣管網、再液化系統或燃料供應系統。但在蒸發氣體驟增或外部無法消耗這些蒸發氣體的意外情況下，壓力安全保護裝置應能自動開啟，將蒸發氣體送到火炬燃燒或放空。因此，LNG儲罐的安全保護裝置必須具備足夠的排放能力。

此外，有些儲罐還應安裝有真空安全裝置。真空安全裝置能感受儲罐內的壓力和當地的大氣壓，能夠判斷罐內是否出現真空。如果出現真空，安全裝置應能及時地向儲罐內部補充LNG蒸氣。

安全保護裝置(安全閥)不僅用于LNG儲罐的防護，在LNG系統中，LNG管路、LNG泵、氣化器等所有有可能產生超壓的地方，都應該安裝足夠的安全閥。安全閥的排放能力應滿足設計條件下的排放要求。

??? 為了維修或其他目的，在安全閥和儲罐之間安裝有截止閥，將LNG儲罐和壓力安全閥、真空安全閥等隔開。但截止閥必須處在全開位置，并有鎖定裝置和鉛封。只有在安全閥需要檢修時，截止閥才能關閉，而且必須由有資格的專管人員操作。

??? 3. 間歇泉和水錘現象

??? 如果儲罐底部有很長的而且充滿LNG的豎直管路，由于管內流體受熱，管內的蒸發氣體可能會定期地產生LNG突然噴發。產生這種突然噴發的原因，是由于管路蒸發的氣體不能及時地上升到液面，溫度不斷升高，氣體的密度減小，當氣體產生浮力足以克服LNG液柱高度產生的壓力時，氣體會突然噴發。氣體上升時，將管路中的液體也推到儲罐內，由于這部分氣體溫度比較高，上升時與液體進行熱交換，液體大量的閃蒸。使儲罐內的壓力迅速升高。如果豎直管路的底'部又是比較長的水平管路，這種現象更為嚴重。在管內液體被推到儲罐的過程中，管內部分空間被排空，儲罐中的液體迅速補充到管內，又重新開始氣泡的積聚，過一段時間以后，再次形成噴發。這種間歇式的噴發，稱之為間歇泉現象。儲罐內的壓力驟然上升，有可能導致全閥的開啟。因此，儲罐底部豎直管路比較長時，有可能出現間歇泉。上面提及的系統被周期性的減壓和增壓，則該處形成液體不斷地排空和充注。管路中產生的甲烷蒸氣被重新注入的液體冷凝。形成水錘現象，產生很大的瞬間高壓。這種高壓有可能造成管路中的墊圈和閥門損壞。

? ??(八) 管路和閥件的安全要求

管道系統的材料應不僅能夠承受正常運行溫度，還應能承受可能遇到的緊急狀況時的極限溫度。管道系統應有良好的絕熱或其他措施，防止管道在極端溫度下出現的損壞。在緊急情況下，若管路暴露在燃燒的環境中，應將其與火焰隔離并截斷管內流體流動。對于儲罐的輸液管線、冷箱等部件，損壞后有可能釋放出大量的可燃流體，應該有防火材料保護。管路接頭處一般不采用鋁、銅和銅合金等材料。管道系統不允許使用F形接管、螺旋焊接結構和對接焊的焊接結構。鑄鐵類的管道也不允許使用。

與容器連接的管路，如果口徑大于25mm，并有液體經過的接頭處，應當裝備至少一個能自動關閉的閥門，或能遠程控制的快速截止閥。

??? LNG管道支架對安全也有非常重要的影響。它們可能遭遇明火或接觸到溢出的低溫液體時，應當有足夠的承受能力，或有相應的保護措施來避免其不受火災或溢出的低溫液體的破壞。用于LNG或低溫流體管路的管架，在設計時應注意避免產生過高的熱量傳導，引起結冰或支架材料的脆裂。管徑小于等于50mm的管路，可以采用螺紋、焊接或法蘭等密封結構。而50mm以上的LNG管路，接頭不能使用壓緊式法蘭或螺紋連接的密封結構，可采用焊接的法蘭接頭。工作溫度低于-30℃的管路，其支撐結構應盡量減少傳熱，避免結冰。在低溫下工作的波紋形膨脹節內部應有絕熱措施，避免在波紋上形成冰。

?? ?(九) 裝卸作業

??? 進行LNG裝卸作業時，應有具有資格認證的操作人員始終參與操作。操作說明書不僅應標明正常的操作方法，也應標明緊急狀態的應急措施。進行LNG輸送時，裝卸區域應杜絕一切火源，如焊接、火焰，以及一般性的電氣設備運行。裝卸區還應有“禁止吸煙”的警示牌。進行LNG輸送作業時，應先對儲罐內的液位進行檢查。所有的閥門也應檢查和調整，開始時啟動應緩慢。如果壓力或溫度有異常，應立即停止操作，直到查明原因并予以糾正。

在輸送操作過程中，應密切關注壓力和溫度的變化情況。LNG輸送管道應安裝液體和氣體的排放接頭，使輸送管在卸開連接之前，排空內部的殘液，排放口應連通到比較安全的地方。在LNG輸送作業期間，整個系統不得進行重大的維修。

槽車在進行裝卸作業時，周圍禁止車輛通行。輸液管連接到槽車之前，汽車應用墊塊墊穩并剎車。并按要求設立警示牌或警示燈。關閉槽車發動機。發動機只能在槽車輸送管路斷開以后，并且在所有排出的蒸氣都徹底散開后才能啟動。

把LNG裝到一個不是專門用于LNG運輸的車輛之前，應對儲罐內的含氧量進行測定。當LNG專用槽車內的壓力出現負壓時，也需要測試含氧量，防止空氣被吸入到系統內。如果氧的體積分數超過2%時，應對儲罐進行置換，直到氧的體積分數低于2%后，才能用來運輸LNG。

用于輸送LNG的軟管應能承受可能遇到的溫度和壓力，其承壓能力至少是工作壓力的5倍以上。當設計的工作溫度低于-51℃時，應用金屬軟管或旋轉接頭。裝卸用的管路應有足夠的支撐裝置，非絕熱型軟管上需要考慮到輸送LNG時形成的冰所產生的載荷。對輸送管應定期檢查是否存在損壞或缺陷，一般至少每年檢查一次，檢查壓力為最大工作壓力。

(十) 消防和防護

為了將可燃介質泄漏造成的危害降到最低。應設置有消防安全設備，以及泄漏和溢出的控制裝置，同時還包括工廠安全保障的基本措施。所有的LNG設施均應配備消防設備。

防護的范圍需要對實際情況進行分析和評估，評估包括下列內容，如下所述。

① 可燃介質的泄漏檢測及控制所需要的設備類型、數量和位置。

② 非工藝性火險情和電氣產生的火災所需要的檢測和控制設備類型、數量和位置。

③ 保護設備和建筑免受火災影響的必要方法的消防用水系統。

④ 滅火及其他火勢控制設施。

⑤ 緊急關閉系統(ESD)中的設備和工作過程口。

⑥ 緊急關閉系統必要的傳感器的類型和位置。

⑦ 緊急情況下廠區人員的職責，以及外部接應人員應采取的應急措施。

⑧ 執行緊急責任人員所需的保護裝置和特別訓練。不管火災是否發生，都應準備詳細的事故處理措施，防止潛在的隱患發展成為事故。這些措施包括(但不限于)以下內容：

a. 設備的關閉或隔離措施，確保切斷可燃流體的流失或盡可能減少流失；

b. 消防設施的使用；

c.急救；

d. 工作人員的職責。

操作控制室中應常備故障處理手冊。故障處理手冊應根據設備或工序的改變而不斷更新內容。所有的工作人員應針對他們在故障處理手冊中分工的職責進行培訓。負責使用消防設備或其他應急設備的人員，應經過培訓，并至少每年訓練一次。

通常由可燃氣體引發的火災(包括LNG引起的火災)，應在燃料源切斷后才能撲滅。

控制區內禁止吸煙和非工藝性火源。焊接、切割及類似的操作只能在特別批準的時間和地點進行。

有潛在火源的車輛或其他運輸工具禁止進入圍堰區，與裝有LNG或可燃液體的儲罐和設備的距離至少在15m以上。除非經過特別批準，并有全程保護監視的地區或用在特殊目的的裝卸貨物的地區。

對于那些可能發生的可燃氣體積集和LNG泄漏而引發火災的地區，應進行監控。監控內容主要有低溫和可燃氣體。能進行連續監控的低溫傳感器或可燃氣體監測系統，應能在作業場所或經常有操作人員的地方發出警報。當監控的氣體的含量超過其燃燒下限的25%時監測系統應啟動一個可聽見或可視的報警信號。同時應有完備的消防用的水系統，提供足夠的水來保護暴露的設備，冷卻儲罐的表面、管道和閥件，并控制火焰向未著火的地方蔓延。

LNG設施內和槽車上的關鍵位置，應有便攜式或輪式滅火器，應能撲滅氣體發生的火災。如果使用機動或移動式滅火器，則不得將它們用于其他目的。進入場區的機動車輛最少應配備一個便攜式干粉滅火器，其容量不低于9kg。

以下設施應有外層防護欄、圍墻等。這些設施包括：

① LNG儲罐；

② 可燃制冷劑儲罐；

③ 可燃液體儲罐；

④ 其他危險物的存放區域；

⑤ 室外的工藝設備區域；

⑥ 有工藝設備或控制設備的建筑；

⑦ 沿岸的裝卸設施。

(十一) 緊急關閉系統

每個LNG設備都應裝上一個緊急關閉系統(ESD)，可進行LNG來源的隔離或切斷操作，并關閉一些設備。緊急關閉系統(ESD)系統可控制LNG的連續釋放產生的危害，如果設備的關閉會引起另外的危險或導致重要部件的損壞，這些設備或輔助設備的關閉可不包括系統中。

如果儲存LNG的儲罐沒有保護措施，當它暴露在火災中時，可能會受到金屬過熱的影響并造成災難性的損壞，應有緊急泄放系統減壓。ESD系統本身也應有失效保護裝置，使緊急情況時失控的可能性降到最小。沒有失效保護的ESD系統，距離所要控制的設備在15m之內。安裝在不可能被火焰直接燃燒到的地方，即使被火焰包圍，至少應能安全運行10min以上系統的啟動可以是手動、自動的或兩者兼有緊急關閉系統本身應有良好的保護系統，避免在緊急狀態下不起作用。

(十二) 人員安全與救護

工作人員應進行定期的培訓，使他們了解LNG的特性及LNG暴露在外能產生的危害和影響，防護用品的作用和正確的使用方法。緊急情況下需要進入對健康有害的大氣中時，工作人員除了應具備必需的防護衣外，還應裝備頭盔、面罩、手套和靴子，應配備完備的呼吸用具。由于工藝設備中的LNG及其蒸氣都沒有味道，憑嗅覺檢測不到它們的存在時，需要安裝有合適的可燃氣體指示器。

(十三) 安全操作規程

1. LNG卸車安全操作規程

(1) 檢查LNG槽車證件。

(2) 按指定位置停好液化天然氣槽車，對液化天然氣槽車壓力、液位進行檢查，安裝好固定車墩。

(3) 連接好靜電連接線，連接好卸車軟管。

(4) 確定接收液化天然氣的儲罐，確認槽車出口和接收液化天然氣的儲罐進液緊急切斷閥呈正常開啟狀態。

(5) 用槽車LNG氣相對軟管連接部位進行吹掃至合格。

(6) 槽車升壓至0.4～0.6MPa，開啟槽車出口液相閥門、相應管線上的閥門和接收液化天然氣的儲罐進液閥門，開始卸車。

(7) 卸車過程中，操作人員要一直在現場，檢查連接部位的泄漏情況，觀察槽車和儲罐的壓力液位，確保安全。

(8) 觀察槽車液位計，確認槽車無液體時，關閉槽車及儲罐的相應閥門。檢查槽車壓力，若超壓時通過BOG回收卸壓至安全壓力。

(9) 當軟管無壓時卸下，并拆下靜電連接線。

(10) 卸車完成時，檢查接收液化天然氣的儲罐的壓力、液位情況，并做好相關記錄。