液化天然氣接收站的安全防火措施應(yīng)從總圖布置確保防火間距、加強(qiáng)危險(xiǎn)物料的安全控制、嚴(yán)格控制泄漏源、規(guī)范防爆設(shè)計(jì)、采取有效的防雷防靜電措施以及配套完善的消防設(shè)施等多方面綜合實(shí)施。
一、總圖布置
(一) 總圖布置原則
按照有關(guān)規(guī)范，總平面布置中應(yīng)考慮以下安全原則：
(1) 遵循現(xiàn)有國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法律法規(guī)；
(2) 滿足裝置安全施工、操作及維修，保證接收站內(nèi)人員及設(shè)備的安全；
(3) 主要工藝設(shè)施間考慮足夠的安全間距以免一個(gè)區(qū)域發(fā)生事故時(shí)而影響其他區(qū)域，并考慮消防設(shè)施運(yùn)用的可能性；
(4) 滿足廠區(qū)內(nèi)的人員及廠外附近的人員在災(zāi)難性或重大事故時(shí)安全疏散的要求；
(5) 提供足夠的LNG泄漏收集空間；考慮LNG池火災(zāi)或烴類火災(zāi)的熱輻射計(jì)算結(jié)果、降低易燃物料泄漏范圍、并考慮蒸氣云爆炸或引燃易燃物氣云事故后果；
(6) 考慮火源與可能的易燃物釋放源的安全距離；將任何災(zāi)難性的事故限制在一個(gè)生產(chǎn)單元內(nèi)并消除并發(fā)事故；
(7) 危險(xiǎn)物品應(yīng)分類存放以限制事故擴(kuò)大；
(8) 火災(zāi)或爆炸事故時(shí)能保護(hù)重要設(shè)施，如消防水系統(tǒng)、主控室、事故電源、消防站以及有人停留的建筑；保證消防人員的緊急撤離及保護(hù)緊急停車設(shè)施。
對(duì)LNG工藝裝置、LNG儲(chǔ)存、壓縮冷凝(BOG壓縮機(jī))及高壓輸送設(shè)備的布置，遵循現(xiàn)有國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法律法規(guī)及成功的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并滿足目前國(guó)際上有關(guān)LNG布置的相關(guān)規(guī)范。
在設(shè)備布置時(shí)，根據(jù)各單元的不同功能進(jìn)行了分區(qū)布置。同時(shí)考慮流程的合理走向、管道的合理布置、裝置的安全操作、檢修和安裝的方便。
在考慮裝置平面布置時(shí)，遵循下列原則：
(1) 根據(jù)風(fēng)向條件確定設(shè)備、設(shè)施與建筑物的相對(duì)位置；
(2) 根據(jù)氣候條件、工藝條件或某些設(shè)備的特殊要求，決定采用室內(nèi)或室外布置；保證設(shè)備的安全距離，以便當(dāng)一個(gè)設(shè)備處于危險(xiǎn)狀況時(shí)，另一個(gè)設(shè)備仍可以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；
(3) 根據(jù)地質(zhì)條件，合理布置重載荷和有震動(dòng)的設(shè)備；LNG儲(chǔ)罐布置避免橫跨開方區(qū)及填方區(qū)；
(4) 在滿足生產(chǎn)要求和安全防火、防爆的條件下，做到節(jié)省用地、降低能耗、節(jié)約投資、有利于環(huán)境保護(hù)。
(二) 防火間距
總平面布置中，根據(jù)有關(guān)規(guī)范的要求及熱輻射影響計(jì)算確定各功能區(qū)之間的防火間距，各功能區(qū)之間的間距既滿足規(guī)范的要求，又能有效地減少其熱輻射的影響。
1. 熱輻射
(1) 熱輻射限值
室外活動(dòng)場(chǎng)所、建(構(gòu))筑物允許接受的熱輻射量，國(guó)標(biāo)GB 50183—2004中明確在風(fēng)速為0級(jí)、溫度21℃及相對(duì)濕度為50%條件下，不應(yīng)大于下述規(guī)定值：
熱輻射量達(dá)4000W/m2界線以內(nèi)，不得有50人以上的室外活動(dòng)場(chǎng)所；
熱輻射量達(dá)9000W/m2界線以內(nèi)，不得有活動(dòng)場(chǎng)所、學(xué)校、醫(yī)院、居民區(qū)等在用建筑物；
熱輻射量達(dá)30000W/m2界線以內(nèi)，不得有即使是能耐火且提供熱輻射保護(hù)的在用構(gòu)筑物。
(2) 熱輻射防護(hù)距離
圍堰區(qū)至室外活動(dòng)場(chǎng)所、建(構(gòu))筑物的距離，可按國(guó)際公認(rèn)的液化天然氣燃燒的熱輻射計(jì)算模型確定，可以參考美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NFPA59A和49CFRl93采用美國(guó)天然氣研究會(huì)GRl0176報(bào)告中有關(guān)“LNG火災(zāi)”所描述的模型——LNG火災(zāi)輻射模型進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于可能產(chǎn)生液池火災(zāi)而威脅鄰近設(shè)施的設(shè)備，其布置間距應(yīng)滿足池火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射值不超過(guò)表6-9的規(guī)定：
表6-9液池火災(zāi)熱輻射艱值
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項(xiàng)目 | 熱輻射限值/(kW/m2) |
鋼結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)備、管道、儀表及電纜 | 15kW/m2 |
LNG儲(chǔ)罐罐壁 | 32kW/m2 |
任何時(shí)間均能安全疏散的區(qū)域 | 5kW/m2 |
NFPA59A中規(guī)定，圍堰為矩形且長(zhǎng)寬比不大于2時(shí)，熱輻射防護(hù)距離按下式計(jì)算：
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式中d——到圍堰邊緣的距離，m；
A——圍堰的面積，m2；
F——熱通量校正系數(shù)。
對(duì)于熱輻射量為5000W/m2時(shí)，F(xiàn)=3；對(duì)于熱輻射量為9000W/m2時(shí)，F(xiàn)=2；對(duì)于熱輻射量為30000W/m 2時(shí)，F(xiàn)=0.8。
2. LNG儲(chǔ)罐的間距
LNG儲(chǔ)罐之間需要有適當(dāng)?shù)耐ǖ?，便于設(shè)備的安裝、檢查和維護(hù)，參照美國(guó)消防協(xié)會(huì)NFPA 59A的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)“石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范”(GB 50183—2004)，儲(chǔ)罐之間的最小間距應(yīng)符合表6-10的規(guī)定。容量在0.5m3以上的液化天然氣儲(chǔ)罐不應(yīng)放置在建筑物內(nèi)。
3. 氣化器等工藝設(shè)備的安裝距離
氣化器和工藝設(shè)備距離控制室、辦公室、車間和場(chǎng)地邊界也需要離開一定的距離。用于管道輸送的液化天然氣裝卸碼頭，離附近的橋梁至少30m以上。液化天然氣裝卸用的連接裝置，距工藝區(qū)、儲(chǔ)罐、控制大樓、辦公室、車間和其他重要的裝置至少在15m以上。
表6-10 儲(chǔ)罐與邊界和儲(chǔ)罐之間的最短距離 ???m
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儲(chǔ)罐單罐容量/m3 | 圍堰區(qū)邊沿或儲(chǔ)罐排放系統(tǒng)到建筑物或建筑界線的最小距離 | 儲(chǔ)罐之間的最小距離 |
0.5 | 0 | 0 |
0.5～1.9 | 3 | 1 |
1.9～7.6 | 4.6 | 1.5 |
7.6～56.8 | 7.6 | 1.5 |
56.8～114 | 15 | 1.5 |
114～265 | 23 | 相鄰儲(chǔ)罐直徑總和的1/4 |
＞265 | 儲(chǔ)罐直徑的0.70倍，但＞31m | (最小1.5m) |
用于處理液化天然氣的建筑物和圍墻，應(yīng)采用輕質(zhì)的、不可燃的非承重墻。有LNG流體的工作間、控制室或車間之間墻體至少有2層，而且能承受4.8kPa的靜壓，墻體上不能有門和其他連通的通道，墻體還需要有足夠的防火能力。有LNG流體的建筑物內(nèi)，應(yīng)當(dāng)具有良好的通風(fēng)，防止可燃?xì)怏w或蒸氣聚集而產(chǎn)生燃爆。
(三) 儲(chǔ)罐圍堰
液化天然氣儲(chǔ)罐周圍需設(shè)置圍堰，以使儲(chǔ)罐發(fā)生的事故對(duì)周圍設(shè)施造成的危害降低到最小程度。
儲(chǔ)罐的圍堰區(qū)必須滿足最小允許容積。對(duì)單個(gè)儲(chǔ)罐的圍堰區(qū)其最小允許容積就是充滿儲(chǔ)罐的液體總?cè)莘e。對(duì)多個(gè)儲(chǔ)罐：當(dāng)有相應(yīng)措施來(lái)防止由于單個(gè)儲(chǔ)罐泄漏造成的低溫或火災(zāi)引發(fā)其他儲(chǔ)罐的泄漏時(shí)，圍堰區(qū)最小允許容積為區(qū)內(nèi)最大儲(chǔ)罐充滿時(shí)的液體總?cè)莘e；當(dāng)沒有相應(yīng)措施來(lái)防止由于單個(gè)儲(chǔ)罐泄漏造成的低溫或火災(zāi)引發(fā)其他儲(chǔ)罐的泄漏時(shí)，圍堰區(qū)最小允許容積為區(qū)內(nèi)全部?jī)?chǔ)罐充滿時(shí)的液體總?cè)莘e。
圍堰區(qū)設(shè)有排除雨水的措施，可以采用自動(dòng)排水泵排水，也可利用地形高差自流排水，但要防止LNG通過(guò)排水系統(tǒng)溢流。
圍堰表面的隔熱系統(tǒng)應(yīng)不易燃燒并可長(zhǎng)久使用，且應(yīng)能承受在事故狀態(tài)下的熱力與機(jī)械應(yīng)力和載荷。
國(guó)標(biāo)GB 50183中，對(duì)于圍堰還規(guī)定：
(1) 操作壓力小于或等于100kPa的儲(chǔ)罐，當(dāng)圍堰與儲(chǔ)罐分開設(shè)置時(shí)，儲(chǔ)罐至圍堰最近邊緣的距離，應(yīng)為儲(chǔ)罐最高液位高度加上儲(chǔ)罐氣相空間壓力的當(dāng)量壓頭之和與圍堰高度之差；當(dāng)罐組內(nèi)的儲(chǔ)罐已采取了防低溫或火災(zāi)的影響措施時(shí)，圍堰區(qū)內(nèi)的有效容積應(yīng)不小于罐組內(nèi)一個(gè)最大儲(chǔ)罐的容積；當(dāng)儲(chǔ)罐未采取防低溫或火災(zāi)的影響措施時(shí)，圍堰區(qū)內(nèi)的有效容積應(yīng)為罐組內(nèi)儲(chǔ)罐的總?cè)莘e。圍堰區(qū)應(yīng)配有集液池。
(2) 操作壓力小于或等于100kPa的儲(chǔ)罐，當(dāng)混凝土外罐圍堰與儲(chǔ)罐布置在一起，組成帶預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的雙層罐時(shí)，從儲(chǔ)罐罐壁至混凝土外罐圍堰的距離由設(shè)計(jì)確定。
(3) 在低溫設(shè)備和易泄漏部位應(yīng)設(shè)置液化天然氣液體收集系統(tǒng)；其容積對(duì)于裝車設(shè)施不應(yīng)小于最大罐車的罐容量，其他為某單一事故泄漏源在10min內(nèi)最大可能的泄漏量。圍堰區(qū)應(yīng)配有集液池。
(4) 圍堰必須能夠承受所包容液化天然氣的全部靜壓頭，所圈閉液體引起的快速冷卻、火災(zāi)的影響、自然力(如地震、風(fēng)雨等)的影響，且不滲漏。
(5) 儲(chǔ)罐與工藝設(shè)備的支架必須耐火和耐低溫。
二、加強(qiáng)危險(xiǎn)物料的安全控制
(一) 正常工況下危險(xiǎn)物料的安全控制
(1) 對(duì)于大型LNG接收站，由于儲(chǔ)存規(guī)模大，LNG儲(chǔ)罐多選用安全、可靠的全容式混凝土頂儲(chǔ)罐(FCCR)。這種儲(chǔ)罐具有兩層罐壁，內(nèi)層為鋼制罐壁，外層為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土罐壁，頂蓋也選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。選用全容罐能夠有效地防止罐內(nèi)的液化天然氣泄漏，因?yàn)閮?nèi)層罐壁破裂以后，外層罐壁能夠容納所有泄漏的液化天然氣。相對(duì)于其他罐型如單容罐、雙容罐或膜式罐等來(lái)說(shuō)，全容罐具有更高的安全性。
(2) LNG儲(chǔ)罐采用絕熱保冷設(shè)計(jì)，儲(chǔ)罐中的LNG處于沸點(diǎn)狀態(tài)。由于外界熱量(或其他能量)的導(dǎo)入，會(huì)導(dǎo)致少量LNG蒸發(fā)氣化。儲(chǔ)罐上裝備有安全及報(bào)警設(shè)施，以保證安全操作，防止出現(xiàn)溢出、翻滾、分層、過(guò)壓和欠壓等事故。
(3) 接收站內(nèi)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造均遵照?qǐng)?zhí)行《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，從本質(zhì)上保證壓力容器的安全運(yùn)行。
(4) 壓力容器設(shè)置各種檢測(cè)報(bào)警設(shè)施，如溫度、壓力、液位檢測(cè)設(shè)施等，以及安全泄壓設(shè)施，如安全閥、調(diào)節(jié)閥等。
(5) 為防止LNG儲(chǔ)罐的超壓，配備有BOG壓縮機(jī)，連續(xù)將LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的蒸發(fā)氣(BOG)抽出，經(jīng)壓縮后送往再冷凝器。
(6) 生產(chǎn)過(guò)程控制應(yīng)采用先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)，從而保證工藝裝置控制系統(tǒng)的可靠性。
