LNG氣化站的運行風險分析.doc

LNG氣化站的運行風險LNG氣化站具有接收槽車運來的LNG，并進行儲存、氣化、調(diào)壓、計量等功能。LNG氣化站主要功能是將LNG進行氣化，將氣化后的天然氣輸送到用戶。1LNG氣化站的工藝和主要設(shè)備LNG通過LNG槽車運至氣化站，通過卸車增壓器對LNG槽車進行增壓，利用壓差將LNG送至氣化站的LNG儲罐。在工作條件下，儲罐增壓器將儲罐增壓到0.6MPa。增壓后將LNG送入空溫式氣化器，LNG與空氣交換熱量后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣，天然氣出口溫度比環(huán)境溫度低10，壓力為0.450.60MPa，如果空溫式氣化器出口的天然氣溫度達不到5以上時，用水浴式加熱器加熱升溫，后經(jīng)調(diào)壓、計量、加臭后進入城市管網(wǎng)。LNG氣化工藝流程方框圖如下所示：LNG槽車BOG加熱器車LNG儲罐空溫式氣化器水浴式氣化器卸車增壓器儲罐增壓器調(diào)壓 計量 加臭裝置城市管網(wǎng)LNG氣化站主要設(shè)備有LNG儲罐、空溫式氣化器、卸車增壓器、儲罐增壓器、BOG加熱器、水浴式加熱器、調(diào)壓、計量、加臭裝置等。2LNG氣化站運行風險2.1 LNG的特性（1）火災爆炸LNG是以甲烷為主的液態(tài)混合物，具有天然氣的特性，與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限為5%15%。常壓儲存溫度約為-162。LNG泄漏后通過吸熱氣化后蒸發(fā)，會生成白色蒸氣云。LNG密度約為標準狀態(tài)下氣態(tài)體積的600倍。（2）低溫由于LNG是深冷液體，大量泄漏后由于不能及時蒸發(fā)會對其周邊設(shè)施形成危害，同時低溫液體對人員也會產(chǎn)生低溫灼燒、凍傷等危害。站內(nèi)的裝置設(shè)施接觸到LNG泄漏后的液體，會變脆、易碎，或者產(chǎn)生冷收縮，形成材料脆性斷裂。2.2 LNG氣化站運行危險性LNG氣化站在運行過程中工藝過程處于帶壓狀態(tài)，所以工藝裝置很容易發(fā)生泄漏，另外管道焊縫、閥門、法蘭等處也容易發(fā)生泄漏，泄漏的LNG一旦遇到火源，即刻會發(fā)生火災或爆炸。氣化站運行過程可能存在多種火源，如出入的車輛、手機電磁火花、釘鞋摩擦、撞擊火花、雷擊等。LNG氣化站運行中在卸車過程、氣化過程、檢維修過程都有可能出現(xiàn)LNG泄漏而產(chǎn)生火災爆炸和凍傷危險。（1）卸車過程LNG儲罐在進液前需預冷，如預冷速度過快有可能使儲罐發(fā)生脆性斷裂而引發(fā)泄漏事故，易使現(xiàn)場操作人員造成凍傷傷害。卸車過程隨著液體進入儲罐，儲罐液位升高，會導致儲罐壓力升高，LNG儲罐若壓力控制不善會引起儲罐超壓，可能發(fā)生壓力容器爆炸而引發(fā)火爆炸災事故。LNG儲罐在進液過程中有可能會超限，液位超限可能使多余液體從溢流閥流出，發(fā)生泄漏事故。LNG儲罐一般是采用珠光砂填充絕熱形式，雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間用珠光砂填充并抽真空絕熱，所以LNG儲罐如果真空被破壞會使絕熱性能下降，從而引起儲罐內(nèi)的LNG因受熱而發(fā)生大量氣化，氣化后儲罐內(nèi)的壓力會快速上升，很容易引起儲罐超壓而發(fā)生壓力容器爆炸，造成火災爆炸事故。（2）氣化過程LNG輸送時，LNG流經(jīng)的管道及閥門等設(shè)備會由于流動和沖擊產(chǎn)生并積聚靜電，若LNG管路的無防靜電措施或防靜電措施不佳，則會產(chǎn)生并積聚較高的靜電，可能引發(fā)火災爆炸和泄漏凍傷事故。氣化過程有可能因產(chǎn)生BOG而發(fā)生超壓事故，氣化過程如果壓力控制不當或設(shè)備、管道及閥門等質(zhì)量問題引起LNG泄漏會有火災爆炸和凍傷的危險。（3）檢維修過程檢維修過程經(jīng)常使用焊接、切割動火作業(yè)等作業(yè)，若違章動火或防護措施不當，易引發(fā)火災爆炸事故。3LNG氣化站的危害程度（1）LNG蒸氣云爆炸的TNT當量假設(shè)1臺100m3的LNG儲罐，LNG儲罐的充裝系數(shù)取0.9，LNG密度取450kg/m3，根據(jù)TNT當量的公式計算出物質(zhì)的TNT當量：式中：蒸氣云當量系數(shù)，一般取值0.04；液化天然氣總質(zhì)量，kg；液化天然氣燃燒熱；LNG蒸氣云的TNT當量，見表1。表1 TNT當量表物質(zhì)LNGLNG質(zhì)量（kg）40500LNG燃燒熱（kj/kg）48624TNT當量（kg）17427由以上計算結(jié)果可知1臺100m3的LNG儲罐，如果LNG泄漏發(fā)生蒸氣云爆炸的TNT當量為17427kg。（2）LNG蒸氣云爆炸的沖擊波傷害LNG以液態(tài)儲存，如果瞬間泄漏后遇到延遲點火時泄漏到空氣中，遇到火源，則可能發(fā)生蒸氣云爆炸。假設(shè)1臺100m3的LNG儲罐，LNG儲罐的充裝系數(shù)取0.9，對LNG儲罐采用蒸氣云爆炸超壓破壞模型進行分析，可按下式預測蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑：RCs（NE）1/3式中：R損害半徑，m；E爆炸能量，kJ；可按下式取E=VHC V參與反應的可燃氣體的體積，m3；HC可燃氣體的高燃燒熱值，kJ/m3，（LNG的高燃燒熱值為39860kJ/m3）N效率因子，其值與燃燒濃度持續(xù)展開所造成損耗的比例和燃燒燃料所得機械能的數(shù)量有關(guān)，一般取10。Cs經(jīng)驗常數(shù)，取決于損害等級。損害等級和預測1臺100m3LNG儲罐爆炸的損害半徑計算結(jié)果見表2。表2 損害等級和1臺100m3LNG儲罐爆炸的損害半徑表損害等級Cs爆炸損害特性1臺100m3LNG儲罐爆炸的損害半徑（m）對設(shè)備的損害對人的損害10.03重創(chuàng)建筑物和設(shè)備1%死于肺部受損害50%耳膜破裂1820.06對建筑物造成外表損傷或可修復的損壞1%耳膜破裂1%補拋射物嚴重砸傷3630.15玻璃破碎被飛起的下班損傷9040.410%下班破碎240由以上計算結(jié)果可知1臺100m3LNG儲罐若發(fā)生蒸氣云爆炸，對周圍人員及財產(chǎn)均會造成一定損害，因此防止因LNG泄漏產(chǎn)生蒸氣云爆炸事故是安全工作的重點。4LNG氣化站的安全運行措施4.1 安全技術(shù)措施（1）總平面布置LNG氣化站的總平面布置要嚴格遵守國家有關(guān)規(guī)范及規(guī)定要求進行布置，保證安全及消防的要求；站內(nèi)功能分區(qū)要明確，工藝流程要順暢，布置緊湊，管線短捷；站內(nèi)人貨分流，以確保交通運輸安全暢通。（2）工藝設(shè)備及管道LNG氣化站在滿足總平面布置要求的前提下，氣化站的工藝設(shè)備及管道的選擇和設(shè)置等是保證氣化站安全運行的關(guān)鍵。LNG管道一般選用奧氏體不銹鋼無縫鋼管；輸送LNG低溫液體及BOG低溫氣體的管線需采取保冷措施；管道與設(shè)備管口及閥門均采用螺紋連接。LNG儲罐為壓力容器，在氣化站運行過程可能會出現(xiàn)儲罐超壓，所以儲罐上必須設(shè)有安全閥；為了防止液位超限，儲罐上應設(shè)置液位計，并設(shè)置液位上、下限報警和連鎖裝置。LNG儲罐區(qū)儲罐進、出液管道上設(shè)氣動緊急切斷閥，空溫式氣化器進液管道上也設(shè)緊急切斷閥，緊急切斷閥氣源采用瓶裝氮氣，氮氣管道設(shè)電磁閥，與儲罐液位和空溫氣化器溫度信號連鎖，當發(fā)生緊急情況需要切斷時，切斷氮氣管路，將管路放空，即可實施切斷功能。LNG氣化器的液體進口管道上設(shè)置緊急切斷閥，LNG氣化器和水浴式加熱器的天然氣出口應設(shè)置測溫裝置，LNG氣化器進口管道的緊急切斷閥應與天然氣出口的測溫裝置連鎖。站內(nèi)可能發(fā)生可燃氣體泄漏的場所，應分別設(shè)置可燃氣體檢測探頭及低溫檢測元件，并將信號引至控制室進行聲光報警。（3）防雷防靜電措施LNG氣化站內(nèi)具有爆炸危險的建、構(gòu)筑物的防雷設(shè)施和靜電接地設(shè)施應符合相關(guān)規(guī)范的要求進行設(shè)計。站內(nèi)所有電氣設(shè)備外殼應一律接地，防止人身觸電。應按規(guī)范要求對儲罐、管道、鋼結(jié)構(gòu)進行防雷接地，防止雷電引起火災和爆炸事故。（4）消防措施LNG氣化站的排水系統(tǒng)應采取防止LNG流入下水道的措施；站內(nèi)具有火災和爆炸危險的建、構(gòu)筑物、LNG儲罐和工藝裝置區(qū)都應配置小型干粉滅火器。4.2 管理措施安全生產(chǎn)管理是企業(yè)生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)工作之一，安全生產(chǎn)水平直接影響企業(yè)的安全生產(chǎn)。（1）管理機制LNG氣化站設(shè)置安全生產(chǎn)管理機構(gòu)，配備專職的安全生產(chǎn)管理人員。應建立安全生產(chǎn)責任制，建立以站長為安全生產(chǎn)第一責任人的各級安全生產(chǎn)責任制，并落實各級崗位責任，做到責任明確、獎罰分明。建立并落實安全管理制度、規(guī)程，包括：各級安全生產(chǎn)責任制、安全教育培訓制度、安全檢查管理制度，檢修安全管理制度、防火防爆安全管理制度。消防器材設(shè)施管理，制定職業(yè)健康和勞動保護管理制度，危險化學品安全管理制度，事故管理制度等。記錄各類安全管理制度臺賬，包括：安全會議記錄；安全組織、人員變化臺賬；各級安全教育和考核臺賬；安全檢查記錄及隱患治理臺賬、事故管理記錄；安全生產(chǎn)工作考核和獎懲記錄；勞動保護用品發(fā)放臺賬。（2）操作規(guī)程LNG氣化站應當根據(jù)站內(nèi)實際運行的要求來編制完善的崗位操作規(guī)程，操作人員應嚴格按操作規(guī)程的要求進行操作，操作規(guī)程的內(nèi)容通常包括正常的開車、停車和運行操作，另外對緊急停車和異常情況處理的內(nèi)容也應編入操作規(guī)程。（3）安全教育氣化站應經(jīng)常性的組織員工安全生產(chǎn)培訓，并建立和不斷完善安全教育制度，不斷加強對全體員工安全和職業(yè)健康教育，提高全員的安全知識水平，未經(jīng)過專門培訓的人員不得上崗。LNG氣化站主要負責人、分管安全負責人和安全生產(chǎn)管理人員必須具備與其從事的生產(chǎn)經(jīng)營活動相適應的安全生產(chǎn)知識和管理能力，依法參加安全生產(chǎn)培訓，并經(jīng)考核合格，取得安全資格證書。（4）應急救援LNG氣化站應當編制事故應急救援預案。預案的內(nèi)容包括：應急組織機構(gòu)及職責、分級響應、報警程序及方式、應急物資儲備、應急處理事故救援及人員疏散等。LNG氣化站應建立應急救援組織或