預防是指要密切注視劉沒施安全運行所必需的設計特性。在工程設計階段,些設計上具能夠發現潛在的安全隱患扦提出保證安全的相應措施。它們包括:初步危險分析(PHA),操作危險性分析(HAZOP)、風險定量評估(QRA)、氣體擴散研究和突變分析。
假如發生事故,早期檢訓和響應能將使安傘隱患減全最小。各種探測器應被合理地安裝在整個供氣站內,用來檢測火災和I。NG泄漏事故。
其中包括碼頭卸船區,儲罐防護堤內和防護堤附近的卸車管線等位置。這些地力任何一處發生泄漏。在控制室內都會發山聲音報警。
將氣體和感煙探測器安裝在建筑物內,從控制室的閉路電視上可以對全廠進行監控。
自卸車平臺的管道、碼頭和陸上的管道系統發生LLN(;泄漏,可以收集起來送至管網下面的混凝土集液溝內。一般來講,該液溝是通向位于海岸又靠近碼頭的集液池內。LNG管網和裝置周圍的集液溝能夠容納10分鐘內的管道最大泄漏量。
1.1 初步危險分析(PHA),操作危險性分析(HAZOP)和風險定量評估(ORA)
初步危險分析(PHA)纖常被用在方案階段或裝置初步設計和設備布置的前期,用來預測這些潛在危險對操作人員、公眾,工廠設施和環境的影響。一次初步危險分析并不能排除作進一步危險評估,事實上,它只是以后的危險評估研究的一個開端。
在工程建設的后階段通常要進行更詳細的HAZOP研究。在工程初期使用PHA技術主要有兩個優點:它能夠鑒別出潛在的危險,并用最小的投資和措施來預防危險;它能夠幫助設計小組明確或拓展用于整個工廠生產的運行目標。QRA的目的是明確LNG供氣站潛在的主要危險,QRA對了廠的平面布置有重要的影響。
對氣化站而言,LNG的各種泄漏情況被認為呈潛在的引起爆炸的原因。例如:
-管線泄漏/破裂(高壓和低壓氣體或液體管線)
-在氣化器和冷卻器和換熱器(在壓縮機,燃氣加熱器)發生管束破裂
-由于超壓導致罐或容器破裂/毀壞
-閥門和PSVs(壓力安全閥)發斗堵塞
-泵或壓縮機密封泄漏/失效
-停電或儀器失靈
2 平面布置
一個典型的LNG供氣站平面布置如圖1所示,圖中標出了儲罐,運輸船的泊位,主要設備和建筑物的位置。為了確定能保護邊界線以外的人身和財產安全的初步半面布置,必需進行氣體擴散和火焰輻射研究,這對位于居民區附近的供氣站成為重要。
發生LNG泄漏事故的十要危險是火災和熱輻別。如果在匯漏事故的早期階段沒有遇到明火,則沸騰的LNG產生的氣體與空氣混合時被帶到下風側。這個氣閉一直存在爆炸的可能性,直至空氣將具稀釋到爆炸下限以下。
對供氣站邊界線以外的人身和財產的影響,NFPA59A已經做了明確的安全要求。這些要求限制了在邊界線的輻射量,同時將可燃氣體散發到邊界線以外的可能性降到最低。現在各種計算機程序能夠模擬LNG儲存設施周圍的火災輻射和氣體擴散危險。可燃氣體研究機構無償提供如:LNGFIRE和DEGAIS(氣體擴散濃度)的程序,這兩個軟件都可從互聯網下載。
DEGADIS能預測在溢流事故中氣體擴散的距離。而LNGFIRE能計算LNG儲存設施火災輻射距離,采用的方法是建立在公共的可獲得數據和LNG火災經驗介紹的基礎上。這兩個程序發表在NFPA59A(1996)上。
在LNG特性中,一個固有的安全因素是甲烷含量高。在空氣溫度為700F(21℃)時,它的臨界浮力溫度為-1660F(-110℃)。在這個溫度以上時,甲烷比空氣輕,將從泄漏處上升飄走。同其他成分(如LPG)相比,甲烷也有一個較寬的爆炸范圍(5-15%)。盡管下限較高,但由于它的自然浮力和快速的擴散,積存可燃混合氣體的可能性很小。盡管如此,氣體擴散研究是必需的,并且是擴大區域規劃成果的一個關鍵部分。
3 控制方式
圖2是一個典型的LNG供氣站控制方案。根據每個項目的特定要求、操作靈活性和客戶的需要,每一個供氣站都是不盡相同,不同的設備和控制流程都有相當大的差異。因此,這個例子僅代表諸多可能出現的流程之一,目的是用來舉例說明而已,圖中所示的僅是主要的控制回路和儀表。盡管這個控制流程是比較簡單的,但是為了安全操作,針對以下日常有潛在危險的工序卸車和氣化,進行了詳盡設計。
3.1 LNG卸車
在日常操作中,各種不穩定狀態時有發生,這就是潛在的危險。如果卸車管線中存在這種情況,將會導致兩種結果:急冷和水擊。
不僅對于初次啟動,而且在每次卸車操作時,發生急冷都是危險的,尤其是在沒有裝再回流管線的情況下(在此篇文章發表之前,在1998/99年冬季PTQ上發表的《降低LNG供氣站運行成本》一文中對回流管線已作介紹,見圖3和圖4)。
這些管線在卸車期間保持卸車管線冷卻,從而避免了需要在每次卸車前冷卻卸車。
冷卻的一個結果是撓曲現象。它是由于在管道的頂部和底部形成溫度梯度,導致管道在支架間撓曲,由于應力高,撓曲現象可以導致事故。在卸車前可以.通過正確的冷卻工藝來避免這個現象的發生。如圖2所示的供氣站設計,通過冷氣對輸送管線進行預冷卻,可以將對管線的熱沖擊降到最小。氣體預冷卻管線工藝,包括用LNG填充管道和用閃蒸氣對儲罐進行第一次增壓。這包括將流體從儲罐后面通過頂部填充管線和輸送管線連接起來,然后通過冷卻旁通到氣體回流管線并通過集氣管到氣體壓縮機。
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另一個經常發生的不穩定的狀態是由于水擊造成的。水擊是由于流體的流速突然發生改變。改變流體的流速需要一個瞬時的流體壓力。由于快速關閉或開啟閥門或停泵將導致這些變化可能發生。就設計而言,需要對這些事件進行一個完整的沖擊分析。
各種計算機程序可以在配管設計時計算水擊的沖擊力。對于減小壓力波動,使其保持在管道安裝允許的應力范圍內,閥門關閉次數是一個重要的變量。因此,閥門的操作對于管道安全設計和運行產生重要的影響。
3.2 LNG氣化
由于氣化器操作自身潛在的危險,在火焰加熱器里,易揮發的液體在高壓下進行氣化,所以應采取多種安全措施來防止這些潛在的危險。
通過可燃氣體、火災報警和ESD系統,也可通過燃氣管線上的高溫開關和所有外送泵失靈的信號來關閉所有運行的氣化器。每一個氣化器也有獨立的關閉系統,由以下條件驅動:
-送風故障失靈
-煙道溫度高
-出口溫度低或高
-出口壓力高
-燃氣壓力低
-煙道中的可燃氣體
具備以上任何條件,氣化器停車驅動系統將聯鎖,切斷氣化器的主燃氣管線,并放空,關閉氣化器的LNG進出口管線的切斷閥。如果所有的氣化器被停車,那么所有運行的LNG外送泵也被停車,并關閉人口閥。