LNG 加气站
储罐安全评价中的应用
张冀东
(包头市经纬安全技术咨询有限责任公司，内蒙古包头 014010)
摘 要：液化天然气是天然气的一种独特的储存和运输形式，它有利于天然气的远距离运输、降低天然气的储存成本。但液化天然气储罐一旦发生泄露可能引发多种事故，其中爆炸可能引起人员伤亡，设备财产损失，后果严重。笔者以道化学公司火灾爆炸危险指数法，对60m 3液化天然气储罐发生泄漏事故的后果进行模拟，为今后液化天然气储罐定性定量评价提供参考依据。
关键词：液化天然气储罐；泄漏；道化学公司火灾爆炸危险指数法
中图分类号:T E88 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)15—0040—02 随着我国社会经济的发展，汽车燃料的问题日趋成为影响社会经济可持续发展的重要问题。天然气作为汽车能源，近几年得到了很大发展。尤其是液化天然气(LNG )，因其具有储存体积小、燃烧性能好、热值高、续航里程长等
优点得到了广泛的应用。根据2010年5月通过审批的《鄂尔多斯市LNG 加气站规划》，内蒙古自治区鄂尔多斯市及周边地区在2020年前将建设104座LNG 加气站。
LNG 汽车加气站项目属于储存、经营危险物品的建设项目，安全问题是加气站选址及设计时需考虑的重要因素。为了预防重大危险事故的发生，本文采用道化学公司火灾爆炸危险指数法对LNG 加气站中LNG 储罐进行评价，以科学的方法分析其潜在的危险程度。
1 道化学公司火灾爆炸危险指数法安全评价的目的与方法
1964年道化学公司火灾爆炸危险指数评价方法(以下简称道化学法)第一版发行，经过几十年的实际运用，火灾爆炸危险指数(F&El )评价法已经发展为一种能给出单一工艺单元潜在火灾、爆炸损失相对值的综合指数。F&EI 的最初目的是作为选择火灾预防方法的指南，目前其更多的用途是针对装置的关键特征，提供一种给单一工艺单元进行相对分级的方法。F&EI 系统的目的是：真实地量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置；向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性。F&EI 系统主要用于评价储存、处理、生产易燃、可燃、活性物质的操作过程，适用范围是易燃或活性化学物质的最小处理量为454kg 左右的系统。
2 道化学法在LNG 加气站储罐安全评价中的应用
由于我国尚无针对液化天然气加气站的标准,2010年内蒙古自治区为规范自治区境内液化天然气加气站推广应用，颁布内蒙古自治区地方标准《液化天然气(LNG )汽车加气站设计与施工规范》(DB 15/T 471-2010)，本文即以此标准为参考。
根据《液化天然气(LNG )汽车加气站设计与施工规范》(DB 5T ),LNG 加气站单罐容
积不得超过60m 3，本文即以单个60m 3LNG 储罐为
对象利用道化学法对储罐一旦发生泄漏后火灾、爆炸事故的影响范围进行分析。2.1 物质系数的确定
物质系数(MF )是一个基础数值，用来表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中所释放能量大小的内在特性。LNG 储罐中主要物质为甲烷，根据道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(第七版)附录A 中物质系数和特性表，得出LNG 储罐物质系数为21。
2.2 一般工艺危险系数F 1的选取
一般工艺危险系数是确定事故损害大小的主要因素。包括放热反应、吸热反应、物料处理与输送、封闭单元或室内单元、通道及排放和泄漏控制6个取值项。计算基本系数与所有选取的一般工艺危险系数之和就是一般工艺危险系数。2.3 特殊工艺危险系数F 2的选取
特殊工艺危险系数是影响事故发生概率的主要因素。特定工艺条件是导致火灾、爆炸事故的主要原因。特殊工艺危险系数的选取包括毒性物质、负压操作、粉尘爆炸、压力释放等12个选取值。计算基本系数与所有选取的特殊工艺危险系数之和就是特殊工艺危险系数。
2.4 单元危险系数F 3和火灾爆炸指数F &E 1的计算
单元危险系数是由一般工艺危险系数与特殊工艺危险系数决定的，单元危险系数F 3=F 2×F 1。火灾、爆炸危险指数被用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。火灾、爆炸危险指数F &E 1是工艺危险系数F 3和物质系数M F 的乘积。2.5 安全措施补偿系数的确定
评价各单元安全措施所具有的防护水平，由工艺控制系数C 1，物质隔离系数C 2，防火设施安全系数C 3的乘积得到单元的安全措施修正系数。2.6 评价结果
根据以上取值，计算结果如表1。根据补偿系数的取值原则和实际情况，从工艺控制、物质隔离和防火措施三个方面进行补偿计算，结果如表。
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内蒙古石油化工 2012年第15期
收稿日期51/471-20102:2012-0-22
表1
单 元危险系数范围LNG储罐取值
1.一般工艺危险
基本系数 1.00 1.00
A.放热化学反应0.3～1.25-
B.吸热反应0.20～0.40—
C.物料处理与输送0.25～1.050.3
D.密闭式或室内工艺单元0.25～0.900.3
E.通道0.20～0.35-
F.排放和泄漏控制0.25～0.500.3
一般工艺危险系数(F1) 1.9
2.特殊工艺危险
基本系数 1.00 1.00
A.毒性物质0.20～0.800.2
B.负压(<500mmHg)0.50
C.易燃范围内及接近易燃范围的操
作：惰性化\未惰性化
0.3～0.8-
(1)罐装易燃液体0.500.5
(2)过程失常或吹扫故障0.300.3
(3)一直在燃烧范围内0.80-
D.粉尘爆炸0.25～2.00-
E.释放压力0.18
F.低温0.20～0.300.2
G.易燃及不稳定物质的重量
(1)工艺中的液体及气体-
(2)贮存中的液体及气体60m3(26790kg)0.6
(3)贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘-
H.腐蚀与磨损0.10～0.750.1
I.泄漏—接头和填料0.10～1.500.3
J.使用明火设备-
K.热油交换系统0.15～1.15-
L.转动设备0.50-
特殊工艺危险系数(F2) 3.38
工艺单元危险系数F3=F1×F2 6.42
火灾、爆炸指数F&E1=F3×MF134.82危险等级很大
爆炸半径(m)34.5
爆炸影响面积(m2)3737.39
表2
项 目补偿系数范围L NG储罐取值
1.工艺控制
(1)应急电源0.980.98
(2)冷却装置0.97～0.99 1.0
(3)抑爆装置0.84～0.980.96
(4)紧急切断装置0.96～0.990.98
(5)计算机控制0.93～0.990.97
(6)惰性气体保护0.94～0.96 1.0
(7)操作规程/程序0.91～0.990.93
(8)化学活泼性物质检查0.91～0.981 1.0
(9)其他工艺危险分析0.91～0.98 1.0
=()～()各系数的乘积
物质隔离
()遥控阀6～
()卸料排空装置6～
(3)排放系统～
项 目补偿系数范围LNG储罐取值
(4)连锁装置(O.98)0.98
C2=(1)～(4)各系数的乘积0.91
3.防火设施
(1)泄漏检测装置0.94～0.980.98
(2)钢结构0.95～0.980.98
(3)消防水供应系统0.94～0.970.95
(4)特殊灭火系统0.91 1.0
(5)洒水灭火系统0.74～0.97 1.0
(6)水幕0.97～0.98 1.0
(7)泡沫灭火装置0.92～0.97 1.0
lng汽车
(8)手提式灭火器材和喷水0.93～0.980.98
(9)电缆防护0.94～0.980.98
C3=(1)～(9)各系数的乘积0.87
安全措施补偿系数C=C1C2C30.61
F&EI危险等级表
F&EI值1～6061～9697～127128～158>158危险等级最轻较轻中等很大非常大
补偿前后LNG储罐危险分析汇总表。
序号内容补偿前补偿后
1火灾、爆炸危险指数(F&EI)134.8282.24
2危险等级很大较轻
3暴露区域半径34.523.49
4暴露区域面积3737.391732.59
3 安全措施和评价结论
3.1 安全措施
LNG加气站选址、设计过程中除考虑规划、交通、工艺等方面的要求外，应严格执行《液化天然气(LNG)汽车加气站设计与施工规范》(DB15/T471 -2010)中要求LNG储罐与站外建构筑物及站内工艺装置的距离。
LNG储罐需设置可燃气体报警仪并安装自动控制系统，实现对LNG储罐远程控制、自动报警。在加气站运行过程中应严格执行操作规程，同时加强设备保养维护，避免事故发生。
3.2 评价结论
根据道化学法评价结果可以看出，通过工艺控制、物质隔离和防火措施三个方面进行补偿计算后可将LNG储罐发生事故的危险等级由“很大”降为“较轻”，因此在LNG加气站建设过程中，必须做到安全设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用，并在运行过程中定期对安全设施进行检测检验，保证安全设施的正常运行。
[参考文献]
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[M]北京北京气象出版社,5
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2012年第15期 张冀东 道化学公司火灾爆炸危险指数法在LNG加气站储罐安全评价中的应用
C1190.77
2.
10.90.980.98 2/0.90.980.98
0.9l0.970.972.
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