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新舊液化天然氣安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較分析

文檔作者：任珂李德強曲勝利文檔來源：中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月25日
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48 CHENⅡCAL ENGINEERD G DESIGN
新舊液化天然氣安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較分析
任 珂 李德強 曲勝利 中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司 濟南250019
摘要 比較美國消防協(xié)會頒布的NFPA 59A一2009版本與NFPA 59A一2001版本修訂之處，這對完善我國
LNG標(biāo)準(zhǔn)體系，推動我國LNG產(chǎn)業(yè)健康安全發(fā)展，有著重要的意義。
關(guān)鍵詞LNG NFPA 標(biāo)準(zhǔn)安全技術(shù)
1 概述
由于液化天然氣(LNG)的低溫、易燃和易
擴散等特性，決定了LNG的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。
近些年來，隨著LNG產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，各國都對
其生產(chǎn)、儲存及操作的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和及
時修訂越來越重視。以美國消防協(xié)會(NFPA)制
定的LNG生產(chǎn)、儲存及操作標(biāo)準(zhǔn)NFPA 59A，在國
際上得到廣泛的應(yīng)用，具有很高的權(quán)威性。NFPA
59A標(biāo)準(zhǔn)五年左右更新一次，最新版本為NFPA
59A一2009(以下簡稱2009版)?，F(xiàn)在我國在LNG
的標(biāo)準(zhǔn)制定方面相對滯后，頒布的GB／T 23068—
2006僅等同于NFPA 59A一2001版本(以下簡稱
2001版)。本文比較2009版本與2001版本的修訂
內(nèi)容，這對完善我國LNG標(biāo)準(zhǔn)體系，推動我國
LNG產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，并與國際接軌有著重要的
意義。
2 NFPA 59A一2009修訂的主要內(nèi)容
相對于2001版標(biāo)準(zhǔn)，2009版標(biāo)準(zhǔn)做出了重大
修訂，主要為以下幾點。
2．1 一般性要求
新版規(guī)范增加了“一般性要求”一章，對規(guī)
范中所涉及到的設(shè)施、設(shè)備的一般性要求給出了
詳細(xì)說明。
2．1．1 腐蝕控制
新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對由于腐蝕產(chǎn)生失效或明顯老
化的設(shè)備或其組件，需要維修、替代或進(jìn)行重大
改變的，應(yīng)由有相關(guān)資質(zhì)的人員從腐蝕控制的角
度，評估設(shè)計圖紙及材料說明書的合理性，并決
定使用的材料是否會對該設(shè)備或其它相關(guān)設(shè)備的
安全性和可靠性產(chǎn)生影響。
2．1．2 控制中心
新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每個LNG站場都需配備控制中
心，并對控制中心的位置、所應(yīng)具備功能、人員
配備、與其它控制中心的通信等做了詳細(xì)的說明。
2．1．3 能源的提供
新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于為通信、緊急照明以及消
防系統(tǒng)提供能源的電力控制系統(tǒng)，至少應(yīng)具有兩
個以上能量來源，以保證其供應(yīng)。
2．1．4 記錄
新版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每個LNG站場，對用來建造
LNG或易燃性流體儲罐的設(shè)備、建筑、地基以及
支撐系統(tǒng)所使用的材料都應(yīng)有詳細(xì)的記錄。這些
記錄應(yīng)一直保存至設(shè)備、建筑、地基等不再使用
為止。
新規(guī)范“一般性要求” 一章的增加，旨在提
高LNG站場運行的安全性、可靠性以及處理緊急
事件的能力。
2．2 雙約束儲罐和全約束儲罐的定義
2009版標(biāo)準(zhǔn)增加了對雙約束儲罐和全約束儲
罐的定義，并在廠址的選取和平面布置的標(biāo)準(zhǔn)中，
對上述兩種儲罐設(shè)計和安裝在風(fēng)險規(guī)避中的注意
事項進(jìn)行了詳細(xì)的說明。
(1)雙約束儲罐和全約束儲罐的設(shè)計和建造，
應(yīng)考慮在發(fā)生溢出事故或副罐火災(zāi)事故時，副罐
墻應(yīng)在火災(zāi)持續(xù)時間內(nèi)容納LNG。
(2)對于內(nèi)罐的火災(zāi)事故，或鄰近儲罐的主、
副罐的火災(zāi)事故，副罐應(yīng)保持足夠的完整性，防
止倒塌而使主罐發(fā)生泄漏事故。
(3)對于雙約束儲罐和全約束儲罐，在液位
以下不允許設(shè)置排料管道。
任珂：助理工程師。2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)油氣儲運專業(yè)。現(xiàn)從事工程設(shè)計工作。聯(lián)系電話：(o531)83195387。
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2011，21(3) 任珂等新舊液化天然氣安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較分析49
單個儲罐 多個儲罐 單個儲罐 多個儲罐
單個LNG儲罐的攔蓄 (1)多個LiNG儲罐的攔蓄區(qū) (1)單個LNG儲罐的攔蓄 (1)多個LNG儲罐最小容
區(qū)最小容積為儲罐的總對因低溫或因攔蓄區(qū)內(nèi)一儲罐泄漏 區(qū)，最小容積為最大儲罐液體容積積為在攔蓄區(qū)內(nèi)所有儲罐最大液
容積 著火而引起攔蓄區(qū)內(nèi)其它儲罐泄 的110％ 體容積之和
漏，在采取了防止措施條件下，最 (2)如果攔蓄區(qū)的設(shè)計考慮 (2)若考慮防止因火災(zāi)、低
小容積為攔蓄區(qū)內(nèi)最大儲罐的總 承受因儲罐的災(zāi)難性失效而造成的溫或因其它儲罐的泄漏，其最小
容積 動態(tài)波浪，則最小容積為最大儲罐容積為攔蓄區(qū)內(nèi)最大儲罐液體容
(2)多個LNG儲罐的攔蓄區(qū) 容積 積的110％
在沒有采取(1)措施條件下，最 (3)如果攔蓄區(qū)的高度等于
小容積為攔蓄區(qū)內(nèi)所有儲罐的總 或高于儲罐最大液位，則最小容積
容積 為最大儲罐容積
2．3．2 熱輻射距離計算模型的選取
在攔蓄區(qū)選址的LNG熱輻射距離計算模型中，
新標(biāo)準(zhǔn)不再規(guī)定使用舊版本的模型，只對計算模
型的選取做了如下規(guī)定：① 模型應(yīng)經(jīng)過包括文獻(xiàn)
中最大LNG燃燒實驗在內(nèi)的實驗數(shù)據(jù)的驗證；②
模型應(yīng)在包括流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒科學(xué)的相
關(guān)科學(xué)／工程學(xué)科雜志上發(fā)表；③模型應(yīng)提供物理
現(xiàn)象、分析及執(zhí)行過程的詳細(xì)細(xì)節(jié)；④模型已經(jīng)
被主管部門認(rèn)可。
只要選取的模型符合上述條件，即可用于計
算LNG熱輻射的距離。
2．3．3 儲罐攔蓄區(qū)到建筑紅線距離的計算
對于LNG儲罐攔蓄區(qū)到建筑紅線距離的計算，
新標(biāo)準(zhǔn)不再規(guī)定采用原標(biāo)準(zhǔn)的DEGADIS擴散計算
模型，而是規(guī)定所選取的模型應(yīng)依據(jù)由NFPA研究
基金會發(fā)布的模型評估協(xié)議《LNG蒸氣擴散安全
分析模型》，并通過獨立機構(gòu)評估，同時應(yīng)考慮如
下因素：①風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度同時發(fā)生且造成最
長的下風(fēng)向擴散距離，超過的距離少于擴散所需
時間內(nèi)的10％ ，帕氏大氣穩(wěn)定度為F類，風(fēng)速
4．5mph(2 m／s)；②計算距離應(yīng)以實際液體特性
和來自容器的最大蒸氣流率(蒸氣氣化速率加上
液體流人的置換速率)為基礎(chǔ)；③ 主管部門認(rèn)可
的計算中，允許考慮阻擋蒸氣和降低可燃蒸氣危
險措施(如：攔蓄表面隔熱，加水幕或其它合適
方法)的效果。
2．3．4 設(shè)計溢出表
新標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)計溢出表進(jìn)行了修改，分別對頂
部充裝儲罐、進(jìn)料口低于液位的儲罐、雙約束儲
罐和全約束儲罐以及包含有氣化區(qū)、工藝區(qū)、轉(zhuǎn)
運區(qū)的攔蓄區(qū)的設(shè)計溢出要求做了明確的規(guī)定。
相對于2001版標(biāo)準(zhǔn)，2009版規(guī)范將排料口低于液
面，裝有內(nèi)置切斷閥的儲罐設(shè)計溢出持續(xù)時間，
由原來的1h改為10min，并規(guī)定對于有混凝土副
罐的全約束儲罐或雙約束儲罐，不再考慮設(shè)計
溢出。
2．4 短期使用的可移動式設(shè)備的安全使用
新標(biāo)準(zhǔn)還增加了對臨時或短期使用的可移動
式LNG設(shè)備的安全使用規(guī)定。
(1)可移動式LNG設(shè)備的運行，必須配備一
名以上具備相關(guān)經(jīng)驗并接受過設(shè)備安全操作訓(xùn)練
的人員。
(2)應(yīng)采取預(yù)防措施盡可能降低LNG泄漏
事故。
(3)可移動式或f臨時儲罐的使用應(yīng)經(jīng)過主管部
門的允許。
(4)在安裝現(xiàn)場和遠(yuǎn)端能實現(xiàn)對加熱蒸發(fā)器火
源的關(guān)閉。
(5)應(yīng)采取預(yù)防措施盡可能降低LNG泄漏時
意外點火事故。
2．5 工藝設(shè)備焊接操作
新標(biāo)準(zhǔn)在工藝設(shè)備一章中，增加了對工藝設(shè)
備焊接的操作內(nèi)容。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有焊接或銅
焊的操作及操作人員的配備，應(yīng)符合ASME Boiler
and Pressure Vessel Code規(guī)范中第1X章節(jié)的規(guī)定。
2．6 固定LNG儲罐抗震設(shè)計
固定LNG儲罐的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對儲罐的抗震設(shè)計
進(jìn)行了修改。對于確定性極限MCE地震動，最大
設(shè)計譜加速度等參數(shù)，均采用ASCE7，Minimum
Design Loads for Buildings and Other Structures的規(guī)
定確定，而不再采用舊規(guī)范的NEHRP《新建筑物
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50 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設(shè)計2011，21(3)
和其它構(gòu)建物抗震規(guī)定的推薦做法(FEMA)》的
規(guī)定。
2．7 管道系統(tǒng)及其組件規(guī)定
2009版標(biāo)準(zhǔn)將管道系統(tǒng)分為三種類別：
(1)由LNG儲罐支撐的管道系統(tǒng)，安裝在緊
急切斷閥上的管道系統(tǒng)以及消防管道系統(tǒng)。
(2)可燃?xì)怏w或LNG工藝管道系統(tǒng)。
(3)其它管道系統(tǒng)。
該標(biāo)準(zhǔn)對每個類別的管道系統(tǒng)的抗震設(shè)計做
出了詳細(xì)的說明。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)對管道系統(tǒng)進(jìn)
行等同于ASCE 7規(guī)范的靜態(tài)或動態(tài)分析，并在載
荷的計算中，應(yīng)考慮OBE、SSE及設(shè)計地震載荷與
其它載荷的疊加。在管道應(yīng)力分析模型中，應(yīng)考
慮支撐對管道的限制作用。
2．8 LNG和制冷劑轉(zhuǎn)運
在LNG和制冷劑的轉(zhuǎn)運標(biāo)準(zhǔn)中，新標(biāo)準(zhǔn)增加
了船舶裝卸的碼頭設(shè)計要求。它規(guī)定碼頭的設(shè)計
應(yīng)該包含下述注意事項：① 波浪的特性；② 風(fēng)的
杼I生；③ 潮流的方向；④ 海潮的變化；⑤ 碼頭的
水深；⑥ 承沖靠船架的布置；⑦ 船舶?？克俣?；⑧
船舶?？拷嵌龋虎?最小拖拽馬力要求；⑩ 靠船墩
的安排。并規(guī)定在船舶裝卸過程中，船舶裝卸區(qū)
域嚴(yán)禁火源。
2．9 操作、維護(hù)以及人員培訓(xùn)
對LNG站場的日常運行、維護(hù)以及人員的培
訓(xùn)，2009版標(biāo)準(zhǔn)也做了修改，增加了相應(yīng)的條款。
2009版標(biāo)準(zhǔn)對維護(hù)手冊的說明進(jìn)行了修訂，
增加了對地基和應(yīng)急能源檢查的內(nèi)容。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)
定對于每個設(shè)備的支撐系統(tǒng)或地基，應(yīng)至少每年
檢查一次，對失效的地基應(yīng)及時修理。而對于應(yīng)
急能源，則應(yīng)至少以月為周期檢查其是否能正常
運行，并應(yīng)每年檢查應(yīng)急能源是否能在站場緊急
事件中提供足夠的能源。
2009版對船舶裝卸的操作也做了修訂。標(biāo)準(zhǔn)
規(guī)定，對于每個在裝卸區(qū)內(nèi)或其附近的LNG設(shè)備，
都應(yīng)建立一個描述應(yīng)對其可能發(fā)生事故的預(yù)案。
在裝卸LNG之前，應(yīng)完成檢查裝卸管道及設(shè)備的
完整性，檢查壓力、溫度、貨輪容積參數(shù)等，確
保轉(zhuǎn)運操作的安全性。
3 結(jié)語
通過比較NFPA 59A新舊版本，可以了解美國
LNG相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展動向和技術(shù)要點，為我國
LNG標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供借鑒，改善我國LNG標(biāo)準(zhǔn)的
制定相對滯后的局面，保證我國LNG產(chǎn)業(yè)健康
發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
1 NFPA 59A一2009，液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運
標(biāo)準(zhǔn)[s]．
2 NFPA 59A一2001，液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運
標(biāo)準(zhǔn)[s]．
3 GB 50028—2006，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范[s]．
4 皇甫立霞，郭開華．液化天然氣場站安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及
發(fā)展動態(tài)[J]．化工學(xué)報，2009，60 (s1)：l1一l5．
(收稿日期2010一o9—28)
(上接第9頁)
19個廠家共27臺；采用GSP西門子氣流床氣化爐
的有神華寧煤集團(tuán)有限責(zé)任公司等3個廠家共9
臺；采用新型四噴嘴水煤漿氣化爐的有安徽華誼
化工有限公司和兗礦國泰化工有限公司等l3個廠
家共33臺；采用多料漿單噴嘴頂置氣化爐的有華
亭中煦煤化工有限公司和重慶萬盛煤化工有限公
司等26個廠家共38臺；采用國產(chǎn)四噴嘴干煤粉加
壓氣化爐的有貴州開陽化工有限公司1個廠家共1
臺；采用HT—L航天爐的有永煤集團(tuán)龍宇化工有
限公司和安徽臨泉化工有限公司等兩個廠家共2
臺；采用兩段干煤粉加壓氣化爐的有上海申能集
團(tuán)和內(nèi)蒙古世林化工公司等兩個廠家共4臺。
4 結(jié)語
面對國內(nèi)煤化工行業(yè)眾多的煤氣化技術(shù)，企
業(yè)如何選擇是一個關(guān)鍵的問題。各企業(yè)應(yīng)該根據(jù)
本企業(yè)的實際情況：包括所處資源區(qū)域、原料煤
種類、運輸情況、合成氣的用途、產(chǎn)品定位及資
金狀況來選擇適合自己的煤氣化方式，這樣才能
既有明顯的經(jīng)濟效益，又能滿足國家環(huán)保政策
要求。
(收稿日期2010—11—22)
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03-11