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LNG加气站危险性分析和防爆安全措施
文章来源:888 sk集团 文章作者:888 sk集团登录网址 发布时间:2020-06-23 08:54 点击次数:
LNG加气站是以液化天然气LNG (Liquefied Natural Gas)为供应的加注站,其中液化天然气LNG是天然气经净化后,如:脱除CO2、硫化物、烃、水等杂质,然后在常压下深冷至-162℃,由气态变成液态的。主要应用于公交城际客车和重卡。
 
一、危险性
1.LNG自身危险性
(1)火灾、爆炸特性
LNG是以甲烷为主的液态混合物,泄漏后由于地面和空气的热量传递,会生成白色蒸气云。天然气比空气轻。会在空气中快速扩散。遇到火源着火后,火焰会扩散到氧气所及的地方。天然气燃烧速度相对于其它可燃气体较慢,大约是0.3m/s,燃烧的蒸气会阻止蒸气云团的进一步形成,然后形成稳定燃烧。
云团内形成的压力低于5kPa,一般不会造成很大的爆炸危险。当天然气与空气混合比例在5%—15%(体积百分数)范围内就会产生爆炸。
LNG火灾特点:
     ------火焰传播速度较快:
     ------质量燃烧速率达大,约为汽油的2倍:
     ------火焰温度高、辐射热强。易形成大面积火灾:
    ------ 具有复燃、复爆性,难于扑灭。
    ·  火灾危险类别
     天然气火灾危险性类别按照《建筑设计防火规范》划为甲类。
    ·  爆炸危险环境分区
根据我国现行规范《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》规定,天然气的物态属工厂爆炸性气体,分类、分组、分级为:Ⅱ类,B级,T4组,即dⅡBT4,防爆电器应按此选择。
爆炸性气体环境区域划分为2级区域(简称2区)。即在正常运行时,不可能出现爆炸性气体混合物,即使出现也仅是短时存在的环境。
 此外,LNG泄漏遇水时会产生冷爆炸,水与LNG之间有非常高的热传递速率,LNG遇水会激烈地沸腾并喷出水雾,发生LNG蒸气爆炸。
(2)低温特性
LNG在标准大气压下具有极低的温度,泄漏后的初始阶段会吸收地面和周围空气中的热量迅速气化。但到一定地时间后,地面被冻结。周围的空气温度在无对流的情况下会迅速下降。此时气化速度减慢,甚至会发生部分液体来不及气化而被防护堤拦蓄。LNG泄漏后的冷蒸气云或者来不及气化的液体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。
如果操作人员没有充分保护措施,在低于10℃下持久后,就会有低温麻醉的危险产生,随着体温下降生理功能和智力活动下降,心脏功能衰竭,进一步下降会致人死亡。
 LNG泄漏后的冷蒸气云、来不及气化的液体或喷溅的液体,还会使所接触的一些材料变脆、易碎,或者产生冷收缩,材料脆性断裂和冷收缩,会对加注站设备如储、潜液泵、LNG高压柱塞泵、加气机、加液车造成危害,特别是LNG储罐和LNG槽车储罐可能引起外筒脆裂或变形,导致真空失效,保冷性能降低失效,从而引起内筒液体膨胀造成更大事故。
(3)窒息
  尽管LNG本身没有毒性,但是在封闭的区域内因为通风不好可以导致窒息。由于纯洁的天然气无色、无味、无嗅,人体不能靠自身的器官来感觉天然气的存在(由于各地天然气的组分不同,如液化天然气中含有苯或者其他物质,所以可能会有异味)。如果没有良好的通风环境,天然气可将空气中的氧气置换掉,形成不能生存的缺氧空气。此外,惰性气体(如氮气)在有限空间内大量聚集,并且超过了一定浓度,也会导致人员窒息事故。
 正常情况下,空气中的氧气含量为21%,不论因为燃烧还是因氧气被置换形成的缺氧空气,对人体都是有害的,因此LNG加气站应有相应的预防措施。
当人处于含氧量仅为8-12%的空气中时,人的神经系统将会受到伤害。事实上,人在根本没有警觉的情况下,立即失去知觉。
当空气中的氧含量低于16%时,通常燃烧的火焰会熄灭。含氧量再低时,人就会丧失方位感。一系列的症状为嗜睡、疲倦、无方向感、错觉,以及产生莫名的兴奋等,进而丧失对危险的警觉。
一旦人处于含氧量为12%或更低的空气中时,就立即失去知觉,也无法救助。含氧量的剧变或氧气逐渐消耗均可以导致这种情况发生。虽然LNG蒸气没有毒,但其中的氧含量低,容易使人窒息。如果吸入纯净LNG蒸气而不迅速脱离,很快就会失去知觉,几分钟后便死亡。
大多数工作在缺氧条件下的人们,一般将“同伴互救”的方法作为有效的保护方法。很明显,若施救的人员没有配相应氧气供给系统,一旦进入该危险区域,也会发生同样的事情。最好的办法就是携带小型氧气供给系统,再实施救护。如果设备区域通风良好,不配氧气供给系统也可进行同伴互救。假如不能判断该区域是否缺氧,应该遵守下列操作程序:
    ◆在进入该区域前,在同伴监视的条件下,应使用便携式氧气检测器检测氧含量,合格后,其它人方可进入。
    ◆同伴互救,在紧急情况下,如果需要救助一个人,应多于一人进行施救。
    ◆配氧气呼吸器,进行操作。
    ◆注意:回收放空的天然气进入燃料系统,如果不能回收放空的天然气,则必须设置一适当的放空集管,直接将天然气引向高空放空。
 
2装置的危险性
(1)LNG储罐
储罐最大的危险性在于真空破坏,绝热性能下降,从而使低温深冷储存的LNG因受热而气化,储罐内压力剧增,储罐破裂导致大量LNG泄漏。采取的预防措施是在储罐顶部安装安全放散阀,当储罐压力升高到一定值,采用手动把压力降低,即使因为工作疏忽忘记排压,安全放散阀也会自动开启,通过集中放散管释放压力。
其次可能发生的危险性是储罐进去液管道或者内罐泄漏,如果内罐泄漏,防爆盖就会打开,从而降低内外的压力,不会引发储罐爆裂。
(2)潜液泵、增压气化器
潜液泵和增压气化器在正常运行时,两设施与LNG储罐之间的阀门是开启相通的。泵的进出口会出现密封失效,产生LNG泄漏。增压气化器的进口是LNG储罐或LNG槽车的液相出口,出后是气体,同样会因密封失效产生LNG泄漏。
LNG潜液泵和增压气化器的泄漏可以通过关闭储罐阀门或LNG槽车液相阀门来处理,一般泄漏量微小。
(3)储气瓶
储气瓶为压力容器,最大的危险性在于介质储存压力过大而发生物理爆炸。
通过在储气瓶进气口设置压力变送器、潜液泵与紧急切断阀进行联锁,当储气瓶超压时自动切断进气口并停止泵的运行。
(4)LNG高压柱塞泵/高压空温式气化器
LNG高压柱塞泵及高压空温式气化器是L-CNG加气站的核心设备。工作压力高达25MPa,可能因为密封失效或超压泄漏而产生危险。
LNG高压柱塞泵后置有压力变送器,当压力超过工艺设定值时,自动切断泵的运行;空温式气化器后设置有温度传感器,当出口温度达不到设定值时,自动切换运行另一组气化器以达到工艺需求。
(5)LNG加气机、L-CNG加气机
 LNG加气机、L-CNG加气机直接给汽车加气,其接口为软管连接,接口处容易漏气。也可能因接口脱落或者软管爆裂而泄露,在关闭了储罐出液口、储气瓶出气口或者泵停止工作后,泄漏量一般很小。
(6)卸车软管
  LNG卸车软管与槽车连接,也会产生LNG泄露,通过关闭LNG槽车出液口后或停止潜液泵就可以控制泄露,泄露量一般不大。
(7)LNG槽车
 LNG槽车容积为42---52m³,危险性与LNG储罐相同,但一般卸车时间控制在2---3小时左右,卸车次数视加气站用气情况,要求时间短,次数少,并选择人流量较少的时段卸车。卸车时操作人员应在现场进行管理,减少意外事故的发生。
3. 生产运行中的危险性
(1) 储罐液位超限
LNG储罐在在生产过程中可能会发生液位超限事件,会导致多余液体从溢满及气相阀流出来,系统设有储罐的液位检测传递及报警系统,并且该系统与储罐进出液气动阀进行联锁。避免因液位超限而产生的一些危害。
(2)LNG设施的预冷
LNG储罐在投料前需要预冷,生产过程中每次开车前需要对工艺管道进行预冷,如未进行预冷或者预冷速度过快,可能会导致工艺管道连接部位发生脆性断裂和冷收缩,从而引发泄露事故。造成工作人员冷灼伤或火灾爆炸事故。
(3)BOG气体
LNG储罐或液相工艺管道,由于漏热而自然蒸发一定量的气体(一般情况下,为每昼夜2‰的蒸发量),这些气体称为BOG气体。这部分蒸发了的气体如果不及时排出。将造成储罐压力升高,可设置降压调节阀。根据压力自动排除产生的BOG以维持储罐内的压力在安全许可范围内。


二、防爆安全措施
1. 加气站基本要求  
进站须知  
 ·  进站人员必须遵守站内各项管理制度。  
 ·  进入站区的人员、车辆必须接受安全检查。  
 ·  进站人员严禁携带各类危险品(如:火种、易燃易爆物品等)。   
 ·  进入加注站生产区禁止使用各种通讯设备。  
 ·  参观人员进站,须有专人陪同,未经许可,不得随意在站内走动或动用站内任何设施。  
 ·  未经许可,站内禁止拍照和录像。  
 ·  进站车辆应低速慢行,并停靠在指定位置,禁止在站内进行车辆维修等与加注作业无关的活动。 
  ·  来访车辆进站必须进行登记,按指定位置停放,出站时要主动接受检查,经检查后方可出站。  
 ·  发现异常情况及时向现场工作人员反映,不得擅自进行处理。
2. 人员资质要求
 LNG加气机/L-CNG加气站操作人员上岗前首先应该接受本公司的三级教育。
LNG加气站/L-CNG加气站操作人员必须经过以下专业技术培训、并考核合格取得相应资质后方可上岗作业:
--- 加气人员必须经过当地市级质量技术监督部门的气瓶加气作业培训,并取得气瓶加气作业合格证.
--- 压力容器安全管理人员和操作人员必须经过当地市级质量技术监督部门的特种设备作业培训,并取得相应的特种设备作业人员证.
--- 当地正府主管部门和企业规定的其它培训和资质认证.
 操作人员应严格遵守加气站的操作规程和管理制度。按有关法规标准规定进行操作,操作人员应熟悉本加气站的系统流程和操作方法。
操作人员必须具备LNG/L-CNG的相关知识,能够正确使用消防器材,熟悉事故应急处理程序。
3. 设备设施要求
·设备、设施的安全装置和安全附件必须定期检定,确保完好。
·保证防雷防静电、电气保护、可燃气体报警装置和消防设施完好有效。
·爆炸危险区域电气设备符合防爆要求。
·设备、设施密封良好,无腐蚀、无渗漏。
·保证设备、设施HSE标识清晰正确。
·危险区域和重要设备、必须悬挂安全标志。
·严禁设备超压、超负荷、带病运行。
·在埋地管道、电缆的上方,严禁随意进行挖掘,不得堆放重物或腐蚀性物质。
·特种设备的维修、保养必须由有资质的人员进行作业。
4. 安全操作要求
加气站的主要设备都处于LNG带压低温储存状态,主要设备及管线一般采用双层真空绝热结构。LNG容器的工作压力较低,同时操作温度很低。虽然系统本身设设计了有效的安全措施,但是操作人员在操作过程中最低限度要遵守下列安全规定。
(1)穿戴防护用品
防护服:统一穿着公司的防静电工作服。衣扣全部扣紧,长袖、长裤均不准挽起:裤子也应穿在鞋或靴子的外面。
工作鞋:穿着防静电防砸工鞋,无破损,无油污。
防护面罩:选择大小合适的防护面罩,面罩要透光性好,便于观看。遇LNG后不易破碎,使用时拉下,防止正面飞溅的LNG对面部、眼睛和颈部伤害,不用时摊到头顶。
防冻手套:选用耐磨且能在低下使用的柔软皮质手套,内衬棉质衬里,手套要有较长护腕,护腕部份长约100mm,保暖防冻效果好,且厚度适中,手指活动自如,接触到溅的液体能够迅速脱下。
防爆工具:选用铜质扳手、螺丝刀、钳子等防爆工具。
抢险作业时,进入泄漏部位除应穿戴好防护装备外,还应穿隔热服严防冻傻。
(2)保持设备区有良好的通风 
l 尽管LNG本身没有毒性,但在封闭的区域内会因为通风不好导致缺氧窒息。由于天然气无色、无味、无臭,人体不能靠自身的器官来感觉天然气的存在。所以在封闭的设备空间应设置通风设备以保空气流通良好。 
(3)注意卸压、排空LNG
l LNG加气站是一个压力储运系统。LNG可以气化使系统压力升高。在进行检修操作前,必须将所涉及到的设备管线降压和隔离开,并且采用安全的方式将容器内的LNG卸压放空。否则会造成人员伤亡事故。 
l 严禁在管线内开成LNG的“死区”,例如两道阀门之间的管线,“死区”内封闭的LNG会因吸收热量而气化,造成管线超压而破残裂。 
(4) 注意防火、防爆、防静电 
l 天然气是易燃气体,因此在LNG的储运、生产的装置区禁止吸烟、明火和使用非防爆的电气设备。确保LNG设备远离明火和静电。严禁在LNG储运区、维修区吸烟。 
l 避免合用生热和火花的非防爆工具,确实需要使用时,则需用便携式可燃气体检测仪先行检测,以确保安全。 
(5)悬挂警示牌 
l 低温容器和低温管道属于特种压力设备,时刻处于不可预见的变化环境中。在低温容器和管道做常规检查时,或涉及到某一事故,应在明显区域悬挂警示牌,写明安全事项。 
(6)紧急停机 
LNG加气站设有可燃气体探测器、火焰探测器、紧急停机按钮。 
当出现下列情况时,请立即按紧急停机按钮,则系统自动关闭所有气动阀门,使加气站处于相对安全状态: 
l 当加气站系统出现大量LNG泄露时; 
l 当加气站出现火灾时; 
l 当加气站周围环境出现火灾时;.
l 当加气站周围环境出现其它不可控制的事故时。

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