天然气储配(供应)站安全管理

　　评论：　更新日期：2012年12月06日

(七) LNG储存中的安全问题

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达到允许最大值时，蒸发的气体继续增加，会使储罐内的压力上升。LNG储罐的压力控制对安全储存有非常重要意义，涉及到LNG的安全充注数量，压力控制与保护系统和储存的稳定性等诸多因素。

液化天然气储存安全技术主要有以下几方面。

(1) 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) 安全保护系统储罐的安全保护系统必须可靠，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，避免形成天然气与空气的混合物。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达到安全的要求。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槽船上则设置惰性气体发生装置。通常采用变压吸附、氨气裂解和燃油燃烧分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”，对储罐的安全至关重要。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：对于容量比较小的储罐(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，当液位达到液位测试阀门时，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)，对储罐都是潜在的危险。影响储罐压力的因素很多，诸如热量进入引起液体的蒸发、充注期间液体的快速闪蒸、大气压下降或错误操作，都可能引起罐内压力上升。另外，如果以非常快的速度从储罐向外排液或抽气，有可能使罐内形成负压。

LNG储罐内压力的形成主要是液态天然气受热引起蒸发所致，过多的蒸发气体(BOG)会使储罐内的压力上升。必须有可靠的压力控制装置和保护装置来保障储罐的安全。使罐内的压力在允许范围之内。在正常操作时，压力控制装置将储罐内过多的蒸发气体输送到供气管网、再液化系统或燃料供应系统。但在蒸发气体骤增或外部无法消耗这些蒸发气体的意外情况下，压力安全保护装置应能自动开启，将蒸发气体送到火炬燃烧或放空。因此，LNG储罐的安全保护装置必须具备足够的排放能力。

此外，有些储罐还应安装有真空安全装置。真空安全装置能感受储罐内的压力和当地的大气压，能够判断罐内是否出现真空。如果出现真空，安全装置应能及时地向储罐内部补充LNG蒸气。

安全保护装置(安全阀)不仅用于LNG储罐的防护，在LNG系统中，LNG管路、LNG泵、气化器等所有有可能产生超压的地方，都应该安装足够的安全阀。安全阀的排放能力应满足设计条件下的排放要求。

为了维修或其他目的，在安全阀和储罐之间安装有截止阀，将LNG储罐和压力安全阀、真空安全阀等隔开。但截止阀必须处在全开位置，并有锁定装置和铅封。只有在安全阀需要检修时，截止阀才能关闭，而且必须由有资格的专管人员操作。

3. 间歇泉和水锤现象

如果储罐底部有很长的而且充满LNG的竖直管路，由于管内流体受热，管内的蒸发气体可能会定期地产生LNG突然喷发。产生这种突然喷发的原因，是由于管路蒸发的气体不能及时地上升到液面，温度不断升高，气体的密度减小，当气体产生浮力足以克服LNG液柱高度产生的压力时，气体会突然喷发。气体上升时，将管路中的液体也推到储罐内，由于这部分气体温度比较高，上升时与液体进行热交换，液体大量的闪蒸。使储罐内的压力迅速升高。如果竖直管路的底'部又是比较长的水平管路，这种现象更为严重。在管内液体被推到储罐的过程中，管内部分空间被排空，储罐中的液体迅速补充到管内，又重新开始气泡的积聚，过一段时间以后，再次形成喷发。这种间歇式的喷发，称之为间歇泉现象。储罐内的压力骤然上升，有可能导致全阀的开启。因此，储罐底部竖直管路比较长时，有可能出现间歇泉。上面提及的系统被周期性的减压和增压，则该处形成液体不断地排空和充注。管路中产生的甲烷蒸气被重新注入的液体冷凝。形成水锤现象，产生很大的瞬间高压。这种高压有可能造成管路中的垫圈和阀门损坏。

(八) 管路和阀件的安全要求

管道系统的材料应不仅能够承受正常运行温度，还应能承受可能遇到的紧急状况时的极限温度。管道系统应有良好的绝热或其他措施，防止管道在极端温度下出现的损坏。在紧急情况下，若管路暴露在燃烧的环境中，应将其与火焰隔离并截断管内流体流动。对于储罐的输液管线、冷箱等部件，损坏后有可能释放出大量的可燃流体，应该有防火材料保护。管路接头处一般不采用铝、铜和铜合金等材料。管道系统不允许使用F形接管、螺旋焊接结构和对接焊的焊接结构。铸铁类的管道也不允许使用。

与容器连接的管路，如果口径大于25mm，并有液体经过的接头处，应当装备至少一个能自动关闭的阀门，或能远程控制的快速截止阀。

LNG管道支架对安全也有非常重要的影响。它们可能遭遇明火或接触到溢出的低温液体时，应当有足够的承受能力，或有相应的保护措施来避免其不受火灾或溢出的低温液体的破坏。用于LNG或低温流体管路的管架，在设计时应注意避免产生过高的热量传导，引起结冰或支架材料的脆裂。管径小于等于50mm的管路，可以采用螺纹、焊接或法兰等密封结构。而50mm以上的LNG管路，接头不能使用压紧式法兰或螺纹连接的密封结构，可采用焊接的法兰接头。工作温度低于-30℃的管路，其支撑结构应尽量减少传热，避免结冰。在低温下工作的波纹形膨胀节内部应有绝热措施，避免在波纹上形成冰。

(九) 装卸作业

进行LNG装卸作业时，应有具有资格认证的操作人员始终参与操作。操作说明书不仅应标明正常的操作方法，也应标明紧急状态的应急措施。进行LNG输送时，装卸区域应杜绝一切火源，如焊接、火焰，以及一般性的电气设备运行。装卸区还应有“禁止吸烟”的警示牌。进行LNG输送作业时，应先对储罐内的液位进行检查。所有的阀门也应检查和调整，开始时启动应缓慢。如果压力或温度有异常，应立即停止操作，直到查明原因并予以纠正。

在输送操作过程中，应密切关注压力和温度的变化情况。LNG输送管道应安装液体和气体的排放接头，使输送管在卸开连接之前，排空内部的残液，排放口应连通到比较安全的地方。在LNG输送作业期间，整个系统不得进行重大的维修。

槽车在进行装卸作业时，周围禁止车辆通行。输液管连接到槽车之前，汽车应用垫块垫稳并刹车。并按要求设立警示牌或警示灯。关闭槽车发动机。发动机只能在槽车输送管路断开以后，并且在所有排出的蒸气都彻底散开后才能启动。

把LNG装到一个不是专门用于LNG运输的车辆之前，应对储罐内的含氧量进行测定。当LNG专用槽车内的压力出现负压时，也需要测试含氧量，防止空气被吸入到系统内。如果氧的体积分数超过2%时，应对储罐进行置换，直到氧的体积分数低于2%后，才能用来运输LNG。

用于输送LNG的软管应能承受可能遇到的温度和压力，其承压能力至少是工作压力的5倍以上。当设计的工作温度低于-51℃时，应用金属软管或旋转接头。装卸用的管路应有足够的支撑装置，非绝热型软管上需要考虑到输送LNG时形成的冰所产生的载荷。对输送管应定期检查是否存在损坏或缺陷，一般至少每年检查一次，检查压力为最大工作压力。

(十) 消防和防护

为了将可燃介质泄漏造成的危害降到最低。应设置有消防安全设备，以及泄漏和溢出的控制装置，同时还包括工厂安全保障的基本措施。所有的LNG设施均应配备消防设备。

防护的范围需要对实际情况进行分析和评估，评估包括下列内容，如下所述。

① 可燃介质的泄漏检测及控制所需要的设备类型、数量和位置。

② 非工艺性火险情和电气产生的火灾所需要的检测和控制设备类型、数量和位置。

③ 保护设备和建筑免受火灾影响的必要方法的消防用水系统。

④ 灭火及其他火势控制设施。

⑤ 紧急关闭系统(ESD)中的设备和工作过程口。

⑥ 紧急关闭系统必要的传感器的类型和位置。

⑦ 紧急情况下厂区人员的职责，以及外部接应人员应采取的应急措施。

⑧ 执行紧急责任人员所需的保护装置和特别训练。不管火灾是否发生，都应准备详细的事故处理措施，防止潜在的隐患发展成为事故。这些措施包括(但不限于)以下内容：

a. 设备的关闭或隔离措施，确保切断可燃流体的流失或尽可能减少流失；

b. 消防设施的使用；

c.急救；

d. 工作人员的职责。

操作控制室中应常备故障处理手册。故障处理手册应根据设备或工序的改变而不断更新内容。所有的工作人员应针对他们在故障处理手册中分工的职责进行培训。负责使用消防设备或其他应急设备的人员，应经过培训，并至少每年训练一次。

通常由可燃气体引发的火灾(包括LNG引起的火灾)，应在燃料源切断后才能扑灭。

控制区内禁止吸烟和非工艺性火源。焊接、切割及类似的操作只能在特别批准的时间和地点进行。

有潜在火源的车辆或其他运输工具禁止进入围堰区，与装有LNG或可燃液体的储罐和设备的距离至少在15m以上。除非经过特别批准，并有全程保护监视的地区或用在特殊目的的装卸货物的地区。

对于那些可能发生的可燃气体积集和LNG泄漏而引发火灾的地区，应进行监控。监控内容主要有低温和可燃气体。能进行连续监控的低温传感器或可燃气体监测系统，应能在作业场所或经常有操作人员的地方发出警报。当监控的气体的含量超过其燃烧下限的25%时监测系统应启动一个可听见或可视的报警信号。同时应有完备的消防用的水系统，提供足够的水来保护暴露的设备，冷却储罐的表面、管道和阀件，并控制火焰向未着火的地方蔓延。

LNG设施内和槽车上的关键位置，应有便携式或轮式灭火器，应能扑灭气体发生的火灾。如果使用机动或移动式灭火器，则不得将它们用于其他目的。进入场区的机动车辆最少应配备一个便携式干粉灭火器，其容量不低于9kg。

以下设施应有外层防护栏、围墙等。这些设施包括：

① LNG储罐；

② 可燃制冷剂储罐；

③ 可燃液体储罐；

④ 其他危险物的存放区域；

⑤ 室外的工艺设备区域；

⑥ 有工艺设备或控制设备的建筑；

⑦ 沿岸的装卸设施。

(十一) 紧急关闭系统

每个LNG设备都应装上一个紧急关闭系统(ESD)，可进行LNG来源的隔离或切断操作，并关闭一些设备。紧急关闭系统(ESD)系统可控制LNG的连续释放产生的危害，如果设备的关闭会引起另外的危险或导致重要部件的损坏，这些设备或辅助设备的关闭可不包括系统中。

如果储存LNG的储罐没有保护措施，当它暴露在火灾中时，可能会受到金属过热的影响并造成灾难性的损坏，应有紧急泄放系统减压。ESD系统本身也应有失效保护装置，使紧急情况时失控的可能性降到最小。没有失效保护的ESD系统，距离所要控制的设备在15m之内。安装在不可能被火焰直接燃烧到的地方，即使被火焰包围，至少应能安全运行10min以上系统的启动可以是手动、自动的或两者兼有紧急关闭系统本身应有良好的保护系统，避免在紧急状态下不起作用。

(十二) 人员安全与救护

工作人员应进行定期的培训，使他们了解LNG的特性及LNG暴露在外能产生的危害和影响，防护用品的作用和正确的使用方法。紧急情况下需要进入对健康有害的大气中时，工作人员除了应具备必需的防护衣外，还应装备头盔、面罩、手套和靴子，应配备完备的呼吸用具。由于工艺设备中的LNG及其蒸气都没有味道，凭嗅觉检测不到它们的存在时，需要安装有合适的可燃气体指示器。

(十三) 安全操作规程

1. LNG卸车安全操作规程

(1) 检查LNG槽车证件。

(2) 按指定位置停好液化天然气槽车，对液化天然气槽车压力、液位进行检查，安装好固定车墩。

(3) 连接好静电连接线，连接好卸车软管。

(4) 确定接收液化天然气的储罐，确认槽车出口和接收液化天然气的储罐进液紧急切断阀呈正常开启状态。

(5) 用槽车LNG气相对软管连接部位进行吹扫至合格。

(6) 槽车升压至0.4～0.6MPa，开启槽车出口液相阀门、相应管线上的阀门和接收液化天然气的储罐进液阀门，开始卸车。

(7) 卸车过程中，操作人员要一直在现场，检查连接部位的泄漏情况，观察槽车和储罐的压力液位，确保安全。

(8) 观察槽车液位计，确认槽车无液体时，关闭槽车及储罐的相应阀门。检查槽车压力，若超压时通过BOG回收卸压至安全压力。

(9) 当软管无压时卸下，并拆下静电连接线。

(10) 卸车完成时，检查接收液化天然气的储罐的压力、液位情况，并做好相关记录。