预防是指要密切注视刘没施安全运行所必需的设计特性。在工程设计阶段,些设计上具能够发现潜在的安全隐患扦提出保证安全的相应措施。它们包括:初步危险分析(PHA),操作危险性分析(HAZOP)、风险定量评估(QRA)、气体扩散研究和突变分析。
假如发生事故,早期检训和响应能将使安伞隐患减全最小。各种探测器应被合理地安装在整个供气站内,用来检测火灾和I。NG泄漏事故。
其中包括码头卸船区,储罐防护堤内和防护堤附近的卸车管线等位置。这些地力任何一处发生泄漏。在控制室内都会发山声音报警。
将气体和感烟探测器安装在建筑物内,从控制室的闭路电视上可以对全厂进行监控。
自卸车平台的管道、码头和陆上的管道系统发生LLN(;泄漏,可以收集起来送至管网下面的混凝土集液沟内。一般来讲,该液沟是通向位于海岸又靠近码头的集液池内。LNG管网和装置周围的集液沟能够容纳10分钟内的管道最大泄漏量。
1.1 初步危险分析(PHA),操作危险性分析(HAZOP)和风险定量评估(ORA)
初步危险分析(PHA)纤常被用在方案阶段或装置初步设计和设备布置的前期,用来预测这些潜在危险对操作人员、公众,工厂设施和环境的影响。一次初步危险分析并不能排除作进一步危险评估,事实上,它只是以后的危险评估研究的一个开端。
在工程建设的后阶段通常要进行更详细的HAZOP研究。在工程初期使用PHA技术主要有两个优点:它能够鉴别出潜在的危险,并用最小的投资和措施来预防危险;它能够帮助设计小组明确或拓展用于整个工厂生产的运行目标。QRA的目的是明确LNG供气站潜在的主要危险,QRA对了厂的平面布置有重要的影响。
对气化站而言,LNG的各种泄漏情况被认为呈潜在的引起爆炸的原因。例如:
-管线泄漏/破裂(高压和低压气体或液体管线)
-在气化器和冷却器和换热器(在压缩机,燃气加热器)发生管束破裂
-由于超压导致罐或容器破裂/毁坏
-阀门和PSVs(压力安全阀)发斗堵塞
-泵或压缩机密封泄漏/失效
-停电或仪器失灵
2 平面布置
一个典型的LNG供气站平面布置如图1所示,图中标出了储罐,运输船的泊位,主要设备和建筑物的位置。为了确定能保护边界线以外的人身和财产安全的初步半面布置,必需进行气体扩散和火焰辐射研究,这对位于居民区附近的供气站成为重要。
发生LNG泄漏事故的十要危险是火灾和热辐别。如果在汇漏事故的早期阶段没有遇到明火,则沸腾的LNG产生的气体与空气混合时被带到下风侧。这个气闭一直存在爆炸的可能性,直至空气将具稀释到爆炸下限以下。
对供气站边界线以外的人身和财产的影响,NFPA59A已经做了明确的安全要求。这些要求限制了在边界线的辐射量,同时将可燃气体散发到边界线以外的可能性降到最低。现在各种计算机程序能够模拟LNG储存设施周围的火灾辐射和气体扩散危险。可燃气体研究机构无偿提供如:LNGFIRE和DEGAIS(气体扩散浓度)的程序,这两个软件都可从互联网下载。
DEGADIS能预测在溢流事故中气体扩散的距离。而LNGFIRE能计算LNG储存设施火灾辐射距离,采用的方法是建立在公共的可获得数据和LNG火灾经验介绍的基础上。这两个程序发表在NFPA59A(1996)上。
在LNG特性中,一个固有的安全因素是甲烷含量高。在空气温度为700F(21℃)时,它的临界浮力温度为-1660F(-110℃)。在这个温度以上时,甲烷比空气轻,将从泄漏处上升飘走。同其他成分(如LPG)相比,甲烷也有一个较宽的爆炸范围(5-15%)。尽管下限较高,但由于它的自然浮力和快速的扩散,积存可燃混合气体的可能性很小。尽管如此,气体扩散研究是必需的,并且是扩大区域规划成果的一个关键部分。
3 控制方式
图2是一个典型的LNG供气站控制方案。根据每个项目的特定要求、操作灵活性和客户的需要,每一个供气站都是不尽相同,不同的设备和控制流程都有相当大的差异。因此,这个例子仅代表诸多可能出现的流程之一,目的是用来举例说明而已,图中所示的仅是主要的控制回路和仪表。尽管这个控制流程是比较简单的,但是为了安全操作,针对以下日常有潜在危险的工序卸车和气化,进行了详尽设计。
3.1 LNG卸车
在日常操作中,各种不稳定状态时有发生,这就是潜在的危险。如果卸车管线中存在这种情况,将会导致两种结果:急冷和水击。
不仅对于初次启动,而且在每次卸车操作时,发生急冷都是危险的,尤其是在没有装再回流管线的情况下(在此篇文章发表之前,在1998/99年冬季PTQ上发表的《降低LNG供气站运行成本》一文中对回流管线已作介绍,见图3和图4)。
这些管线在卸车期间保持卸车管线冷却,从而避免了需要在每次卸车前冷却卸车。
冷却的一个结果是挠曲现象。它是由于在管道的顶部和底部形成温度梯度,导致管道在支架间挠曲,由于应力高,挠曲现象可以导致事故。在卸车前可以.通过正确的冷却工艺来避免这个现象的发生。如图2所示的供气站设计,通过冷气对输送管线进行预冷却,可以将对管线的热冲击降到最小。气体预冷却管线工艺,包括用LNG填充管道和用闪蒸气对储罐进行第一次增压。这包括将流体从储罐后面通过顶部填充管线和输送管线连接起来,然后通过冷却旁通到气体回流管线并通过集气管到气体压缩机。
另一个经常发生的不稳定的状态是由于水击造成的。水击是由于流体的流速突然发生改变。改变流体的流速需要一个瞬时的流体压力。由于快速关闭或开启阀门或停泵将导致这些变化可能发生。就设计而言,需要对这些事件进行一个完整的冲击分析。
各种计算机程序可以在配管设计时计算水击的冲击力。对于减小压力波动,使其保持在管道安装允许的应力范围内,阀门关闭次数是一个重要的变量。因此,阀门的操作对于管道安全设计和运行产生重要的影响。
3.2 LNG气化
由于气化器操作自身潜在的危险,在火焰加热器里,易挥发的液体在高压下进行气化,所以应采取多种安全措施来防止这些潜在的危险。
通过可燃气体、火灾报警和ESD系统,也可通过燃气管线上的高温开关和所有外送泵失灵的信号来关闭所有运行的气化器。每一个气化器也有独立的关闭系统,由以下条件驱动:
-送风故障失灵
-烟道温度高
-出口温度低或高
-出口压力高
-燃气压力低
-烟道中的可燃气体
具备以上任何条件,气化器停车驱动系统将联锁,切断气化器的主燃气管线,并放空,关闭气化器的LNG进出口管线的切断阀。如果所有的气化器被停车,那么所有运行的LNG外送泵也被停车,并关闭人口阀。