1 概述
LNG汽车加气站是供应液化天然气的加注站, 站内具有加气, 卸车, 增压, 调温等功能。一般由LNG储罐, 泵撬及潜液泵, 储罐增压汽化器、卸车汽化器、EAG加热器、加气机等设备组成。为了保证LNG汽车加气站的安全平稳运行, 安全合理的设计方案显得十分重要。
2 LNG加气站的危险性分析
2.1 火灾、爆炸
LNG主要成分甲烷具有易燃易爆特性, 爆炸极限为5%~15%, 相对于空气的密度为0.675, 一旦发生泄漏, 会在空气中迅速扩散, 形成爆炸性混合物, 遇到明火、高热等激发能源可发生火灾、爆炸。
2.2 中毒和窒息
当空气中甲烷浓度达25%以上时, 可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离, 可致窒息死亡。
2.3 冻伤
LNG在加气站内储存温度为-162℃, 低温的设备表面或发生泄漏后过冷的物料触及人体, 会对人体产生低温灼伤。
2.4 容器爆炸
LNG储存于真空绝热储罐中, 任何热传导或作业中的热量都会导致系统中的一些液体蒸发为气体, 同时使液体受热膨胀, 从而导致系统压力升高, 在安全泄放装置故障或泄放能力不足时, 储罐或管道会发生超压爆裂事故。储罐过量充装, 液位超限, 或绝热效果不好, 或受到强烈热源影响, 也会导致压力过高引起爆裂事故。
3 LNG加气站安全设计
针对LNG加气站的危险因素, 笔者从安全设计角度给出一些粗浅的看法:
3.1 站址选择方面
首先, 一级LNG加气站不要建在城市建成区, 避开人员密集场所。第二, 站内的LNG设备与站外建 (构) 筑物的安全距离应不小于《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012 (2014年版) 第4.0.9条的规定。第三, 站内的站房、辅助设施等与站外建 (构) 筑物的防火间距应符合《建筑设计防火规范》GB50016-2014的规定。
3.2 总平面布置方面
结合地形特点, 保证车流通畅, 考虑当地风频, 合理布局。车辆出入口分开设置, 车道和停车位的设置符合《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012 (2014年版) 第5.0.2条的规定, 辅助设施和围墙的设置符合GB50156-2012 (2014年版) 第5.0.8条~5.0.12条的规定, 站内设施的防火间距符合GB50156-2012 (2014年版) 表5.0.13-2的规定。
3.3 建 (构) 筑物方面
站房及附属建筑物的耐火等级不低于二级。LNG储罐基础的耐火极限不低于3h。罩棚应采用不燃烧材料建造, 罩棚下表面应采用光滑平整的, 防止天然气积聚的结构形式。在加气机附近设置高度不小于0.5m的防撞栏。LNG设备布置在房间内时, 该房间的地坪应采用不发生火花地面。LNG加气站内不应建地下和半地下室。LNG储罐基础、防火堤、泵撬基础、加气机基础等, 设计中应采取防冻措施, 相应的钢支座、预埋件等钢构件做耐低温处理。
3.4 工艺方面
为了减少热损失, 储罐到加气机的管线尽量短捷, 并且LNG管道采用100mm厚的PIR聚异三聚氰酸脂进行保冷。管道、阀门、法兰、垫片、管件、螺柱、螺母等均选用耐低温材质。为防止天然气泄漏, 管道连接采用焊接, 法兰采用带颈对焊法兰, 垫片采用金属缠绕式垫片。为防止系统超压, 储罐上设置不少于2个安全阀;与储罐连接的管道设置可远程操作的紧急切断阀;液相管道上两个阀门之间设置安全阀;安全阀的放散引入站内集中放散管。在连接槽车的卸液管道上设置切断阀和止回阀;出液口安装过流阀, 在物料流速太快时立即关闭。在低温泵出口管道上设置止回阀、全启封闭式安全阀和紧急切断阀。站内设集中放散管, 储罐、低温泵等设备和管道的放散均接入集中放散管。
3.5 电气、报警和紧急切断
消防泵房、营业室、罩棚、控制室、配电室等处设置事故照明。爆炸危险区域内电气设备选型、安装、电力线路敷设等, 应符合现行标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058的要求。LNG储罐防雷接地点不少于2处。LNG卸车场地设静电接地装置和静电接地仪。爆炸危险区域内工艺管道上的法兰、胶管两端等连接处, 采用金属线跨接。站内设接地网, 防雷接地、防静电接地、工作接地、保护接地共用接地装置, 接地电阻不大于4Ω。LNG泵撬、LNG卸车点、LNG加气机等处设置可燃气体检测器。LNG储罐设置液位上限、下限报警装置和压力上限报警装置。报警装置设置UPS不间断电源。LNG加气站设置紧急切断系统, 保证事故状态下能够紧急切断LNG泵的电源和关闭管道阀门等。紧急切断系统具有失效保护功能。
3.6 安全管理
为了保证LNG加气站的安全运行, 首先, 制定完善的安全管理制度和安全操作规程十分必要。其次, 对从业人员进行安全教育和培训, 提高从业人员的安全素质。再次, 为从业人员配备防静电工作服、耐低温手套等劳动防护用品。最后, 为了减少事故损失, 制定科学合理的应急预案。
摘要：LNG (液化天然气) 作为一种清洁、高效的能源越来越受到青睐。LNG汽车加气站的建设速度发展迅猛, 其运行中的安全性也越来越受到多方的广泛关注。本文依据国家相关标准规范, 对LNG汽车加气站的安全设计方面提出几个需要注意的问题和解决建议。
关键词：LNG,液化天然气,安全设计
参考文献
[1] 《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012 (2014年版) .
[2] 《LNG汽车加气站消防安全设计》朱世敏, 《消防科学与技术》, 2011, 30 (6) :518-520.