【专稿】LNG 储存气化站的相关安全要求
编者按：近期，随着国人对天津港特大爆炸事故的关注，LNG储存气化站的安全备受公众瞩目。今天推送的这篇文章，对LNG储存气化站的安全要求做了较为完整的整理，值得同行关注收藏。
文/陈佳源 新地能源
1 LNG（液化天然气）简介
1.1 概念
天然气通过脱水、脱硫、去除杂质及重烃类，在常压下，冷却至约-162℃时，则由气态转变成液态，称为液化天然气（英文：LiquefiedNatural Gas），简称LNG。主要成分是甲烷（CH4含量75%-99%），无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积为同量气态天然气体积的1/625,其质量仅为同体积水的45%左右。
1.2 LNG的主要物理参数及单位换算
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物理参数 |
参数范围 |
|
沸点 |
-166～ -157℃（常压沸点：-162.15℃） |
|
燃点 |
650℃ |
|
临界浮力温度 |
-107℃（当气态天然气温度高于-107℃时，气态天然气比空气轻，将从泄漏处上升飘走。当气态天然气温度低于-107℃时，气态天然气比空气重，低温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆炸物） |
|
热值 |
36000 KJ/m3～46000 KJ/m3（约合：8600～11000kcal/Nm3） |
|
液体密度 |
420～460 kg/m3(水1000 kg/m3) |
|
气体密度 |
0.717 kg/m3（1atm,2℃） |
|
辛烷值 |
130（研究法） |
|
汽化潜热 |
510KJ/kg |
|
甲烷含量 |
75～99% |
|
气液体积比 |
625:1（-162℃下） |
|
爆炸极限 |
5～15% |
1.3 LNG组分对照表
|
组分 |
江苏接收站 |
珠海液化厂（海气） |
福建接收站（印尼） |
大鹏接收站 |
|
甲烷 |
93.32 |
92.765 |
96.473 |
90.23 |
|
乙烷 |
6.4 |
3.312 |
2.457 |
7.38 |
|
丙烷 |
0.02 |
0.124 |
0.555 |
1.79 |
|
异丁烷 |
0.00 |
0.005 |
0.098 |
0.21 |
|
正丁烷 |
0.00 |
0.004 |
0.113 |
0.25 |
|
异戊烷 |
0.00 |
0.002 |
0.017 |
0.01 |
|
正戊烷 |
0.00 |
0.001 |
0.003 |
0.00 |
|
己烷及以上 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
氮 |
0.26 |
3.784 |
0.280 |
0.13 |
|
氧 (GB18047-2000≤0.5) |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
二氧化碳 |
0.00 |
0.003 |
0.004 |
0.00 |
2 LNG储存气化站的安全设计
2.1 工艺流程
用槽车运来的LNG在卸车台经卸车增压器增压后，将LNG送入LNG储罐储存。LNG气化时，储罐内少量LNG进入储罐自增压器，吸热相变后，气态天然气返回储罐，使得储罐内压力增大，储罐和管道形成压力差，在压力差的作用下，储罐内的LNG经管道进入空温式气化器。在空温式气化器内， LNG吸热发生相变，再以气态形式进入天然气缓冲罐。LNG经调压、计量、加臭后进入燃气管网。下图为其工艺流程：
2.2 气化站设计标准
2.2 气化站设计标准
在LNG气化站设计时，常采用的设计规范为：GB50028-2006《城镇燃气设计规范》、GB50016-2014《建筑设计防火规范》、GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》、美国NFPA-59A《液化天然气生产、储存和装卸标准》。其中GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》是由中石油参照和套用美国NFPA—59A标准起草的，许多内容和数据来自NFPA-59A标准。由于NF-PA-59A标准消防要求高，导致工程造价高，目前难以在国内实施。目前国内LNG气化站设计基本参照GB50028-2006《城镇燃气设计规范》设计，实践证明安全可行。
2.3 气化站的总图布置
LNG气化站总平面布置设计要合理地确定站内各作业区和设备的位置, 以确保气化站有一个安全的环境。
ü 液化天然气气化站的规模应符合城镇总体规划的要求，根据供应用户类别、数量和用气量指标等因素确定。
ü 液化天然气气化站的储罐设计总容积应根据其规模、气源情况、运输方式和运矩等因素确定。
ü 液化天然气气化站的站址选择应符合下列要求：
a. 站址应符合城镇总体规划的要求。
b. 站址应避开地震带、地基沉陷、废弃矿井等地段。
2.3.1 防火间距要求
LNG储存气化站的防火间距控制要求应符合GB50028-2006《城镇燃气设计规范》和GB50016-2014《建筑设计防火规范》要求。LNG储罐总容积应满足用户生产供气要求，根据LNG储罐总容积确定应参照的防火间距要求。
液化天然气气化站的液化天然气储罐、集中放散装置的天然气放散总管与站外建、构筑物的防火间距不应小于表1的规定：
|
表1液化天然气气化站的液化天然气储罐、 |
||||||||||
|
项目名称 |
储罐总容积（m3） |
集中放散装置的天然气放散总管 |
||||||||
|
≤10 |
＞10 |
＞30 |
＞50 |
＞200 |
＞500 |
＞1000 |
||||
|
居住区、村镇、影剧院、体育馆、学校等重要公共建筑（最外侧建、构筑物外墙） |
30 |
35 |
45 |
50 |
70 |
90 |
110 |
45 |
||
|
工业企业（最外侧建、构筑物外墙） |
22 |
25 |
27 |
30 |
35 |
40 |
50 |
20 |
||
|
明火、散发火花地点和室外变、配电站 |
30 |
35 |
45 |
50 |
55 |
60 |
70 |
20 |
||
|
民用建筑，甲、乙类液体储罐，甲、乙类生产厂房，甲、乙类物品仓库，稻草等易燃材料堆场 |
27 |
32 |
40 |
45 |
50 |
55 |
65 |
25 |
||
|
丙类液体储罐，可燃气体储罐，丙、丁类生产厂房，丙、丁类物品仓库 |
25 |
27 |
32 |
35 |
40 |
45 |
55 |
20 |
||
|
铁路线 |
国家线 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
40 |
|||
|
企业专用线 |
25 |
30 |
35 |
30 |
||||||
|
公路、道路 |
高速、Ⅰ、 Ⅱ级，城市快递 |
20 |
25 |
15 |
||||||
|
其他 |
15 |
20 |
10 |
|||||||
|
架空电力线（中心线） |
1.5倍杆高 |
1.5倍杆高，但35kV以上架空电力线不应小于40m |
2.0倍杆高 |
|||||||
|
架空通信线 |
Ⅰ、 Ⅱ级 |
1.5倍杆高 |
30 |
40 |
1.5倍杆高 |
|||||
|
其他 |
1.5倍杆高 |
|||||||||
注1、居住区、村镇系指1000人或300户以上者，以下者按本表民用建筑执行；
注2、与本表以外的其它建、构筑物的防火间距应按现行的国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016 执行；
注3、间距的计算应以储罐的最外侧为准。
液化天然气气化站的液化天然气储罐、集中放散装置的天然气放散管与站内建、构筑物的防火间距不应小于表2的规定：
|
表2液化天然气气化站的液化天然气储罐、 |
|||||||||
|
项目名称 |
储罐总容积（m3） |
集中放散装置的天然气放散总管 |
|||||||
|
≤10 |
＞10 |
＞30 |
＞50 |
＞200 |
＞500 |
＞1000 |
|||
|
明火、散发火花地点 |
30 |
35 |
45 |
50 |
55 |
60 |
70 |
30 |
|
|
办公、生活建筑 |
18 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
50 |
25 |
|
|
变配电室、仪表间、值班室，汽车槽车库、汽车衡及其计量室、空压机室 |
15 |
18 |
20 |
22 |
25 |
30 |
25 |
||
|
汽车库、机修间、燃气热水炉间 |
25 |
30 |
35 |
40 |
25 |
||||
|
天然气（气态）储罐 |
20 |
24 |
26 |
28 |
30 |
31 |
32 |
20 |
|
|
液化石油气全压力式储罐 |
24 |
28 |
32 |
34 |
36 |
38 |
40 |
25 |
|
|
消防泵房、消防水池取水口 |
30 |
40 |
50 |
20 |
|||||
|
站内道路 |
主要 |
10 |
15 |
2 |
|||||
|
次要 |
5 |
10 |
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|
围墙 |
15 |
20 |
25 |
2 |
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|
集中放散装置的天然气放散总管 |
25 |
-- |
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注1、自然蒸发的储罐(BOG罐)与液化天然气储罐的间距按工艺要求确定；
注2、与本表以外的其它建、构筑物的防火间距应按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016 执行；
注3、间距的计算应以储罐的最外侧为准。
2.3.2 LNG储存气化站站内布置要求
液化天然气气化站生产区应设置消防车道，车道宽度不应小于3.5m。当储罐总容积小于500m3时，可设置尽头式消防车道和面积不应小于12m×12m 的回车场。
液化天然气储罐和储罐区的布置应符合下列要求：
a. 储罐之间的净距不应小于相邻较储罐直径之和的1/4，且不应小于1.5m；储罐组内的储罐不应超过两排；
b. 储罐组四周必须设置周边封闭的不燃烧体实体防护墙，防护墙的设计应保证在接触液化天然气时不应被破坏；
c. 防护墙内的有效容积(V)应符合下列规定：1) 对因低温或因防护墙内一储罐泄漏着火而可能引起防护墙内其他储罐泄漏,当储罐采取了防止措施时,V不应小于防护墙内最大储罐的容积；2) 当储罐未采取防止措施时,V不应小于防护墙内所有储罐的总容积；
d. 防护墙内不应设置其他可燃液体储罐；
e. 严禁在储罐区防护墙内设置液化天然气钢瓶灌装口；
f. 容积大于0.15m3的液化天然气储罐（或容器）不应设置在建筑物内。任何容积的液化天然气容器均不应永久地安装在建筑物内。
2.4 LNG储存气化站的消防要求
防系统的安全设计原则是：尽量切断气源，控制泄露；对储罐及临近储罐的设备进行冷却保护，避免设备超压造成更大的灾害；将泄露的LNG引至安全地带汽化，避免燃烧扩大。根据以上原则，消防系统安全设计主要包括分布控制系统、紧急关闭系统、火灾和泄漏探测报警系统、消防水系统、干粉泡沫灭火系统和其他一些安全措施。
液化天然气气化站在同一时间内的火灾次数应按一次考虑，其消防水量应按储罐区一次消防用水量确定。
液化天然气储罐消防用水量应按其储罐固定喷淋装置和水枪用水量之和计算，其设计应符合下列要求：
1) 总容积超过50m3 或单罐容积超过20m3 的液化天然气储罐或储罐区应设置固定喷淋装置。喷淋装置的供水强度不应小于0.15L/(s·m2)。着火储罐的保护面积按其全表面积计算，距着火储罐直径（卧式储罐按其直径和长度之和的一半）1.5倍范围内(范围的计算应以储罐的最外侧为准)的储罐按其表面的一半计算。
2) 水枪宜采用带架水枪.水枪用水量不应小于表3的规定。
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表3 水枪用水量 |
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总容积（ m3 ） |
≤200 |
＞200 |
|
单罐容积（ m3 ） |
≤50 |
＞50 |
|
水枪用水量 (L/s) |
20 |
30 |
注1、水枪用水量应按本表总容积和单罐容积较大者确定。
注2、总容积小于50m3 且单罐容积小于等于20m3 的液化天然气储罐或储罐区，可单独设置固定喷淋装置或移动水枪，其消防水量应按水枪用水量计算。