lng装置安全设计及消防技术探讨

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1、LNG装置安全设计及消防技术探讨1.问题的提出1.1安全的重要性及系统安全的思想LNG装置物料的低温深冷特性、易燃易爆特性、工艺操作条件的苛刻性，决定了它的安全重要性。由于我国LNG技术和产业发展历史较短，人们对天然气的易燃易爆特性有所认识，对LNG介质低温深冷特性以及事故后果的严重性似乎认识不足。随着LNG产业的大规模发展，探讨LNG装置安全是一件十分必要和紧迫的大事。关于“安全”，美国安全工程师协会（ASSE）给出的定义是：安全意味着可以容忍的风险程度。“安全”是相对“风险”而言，世界上没有绝对安全的事物，关注风险就是关注安

2、全，系统安全是指系统生命周期内可以容忍的风险程度。1.2安全设计是系统安全的基础一个系统运行的风险最小，或者说系统达到最佳的安全状态，在很大程度上取决于系统的安全设计，安全设计是系统安全的基础。安全设计即是分析系统中人的不安全行为、物（物料和装置）的不安全状态、环境的不安全表现所带来的危险性以及消除这些危险所采取的安全措施，将系统的安全置于系统的设计阶段。系统的安全设计基于系统生命周期中安全的两个方面。（1）本质化安全：本质化安全是系统安全的根本保证，从系统总成或组件的构思开始就融入安全设计的思想，一是保证系统在正常运行条件下本

3、身是安全的，也就是系统在其生命周期内不依赖保护设备也能安全运行；二是系统的故障安全，当系统偏离正常的操作条件或控制系统失效时，系统能保持稳定或停止在安全的状态下。（2）工程化安全：工程化安全是对本质化安全的补充，其主导思想是依靠工程安全设施作为后备保护，加强系统在生命周期内的安全性。2.LNG装置危险性分析2.1物（物料和装置）的不安全状态（1）物料的危险性1）低温过冷危险性LNG的储存温度为-162℃，发生泄漏后的射流或冷蒸汽云，会使所接触的一些材料变脆、易碎，或者产生冷收缩。特别是对LNG储罐可能会引起外观脆裂或变形，导致真

4、空失效绝热破坏，引发储罐热膨胀事故。过冷液体或气体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。发生泄漏事故时，由于事故点温度过低，抢险人员不易靠近泄漏部位，增加施救难度，延误施救时间。2）LNG泄漏的特征溢出性泄漏时，由于LNG液体粘度小、流动性强，泄漏的液体或者流淌火灾会四处流散、蔓延，流经过的地面、防火堤、设备基础等因冷冻而强度大大降低，甚至发生坍塌事故；射流性泄漏时，由于液体带压而喷射距离较远，喷射火焰不易扑救；快速相变形成冷蒸汽云团，云团被空气加热至温度高于-107℃比空气轻，迅速扩散。（2）装置的危险性1）热膨胀和热蒸发带来的

5、装置超压爆裂；52）LNG储罐的危险性：超装超压爆裂；3）净化不彻底致使换热器堵塞或腐蚀；4）管道振动的危害性：压缩机出口的振动，节流膨胀引起的振动，管道中水击现象引起的振动。5）输送物料时管道产生的静电危害。2.2人的不安全行为（1）运行时的误操作1)LNG储罐液位超限：进液时由于液位仪表的失灵或认为误读，使储罐超装。2)操作程序有误：操作程序有误时，可能导致系统无法正常运行甚至发生事故。（2）事故状态的误操作1)处理泄漏事故时未切断储罐根部阀，导致事故范围扩大。2)发生泄漏时未切断电源、火源，导致火灾或爆炸事故发生。2.3环

6、境的不安全表现（1）正常操作环境1)冷蒸汽云的危害：装车时，由于软管法兰经常摩擦，密封不严，有可能产生微量泄漏。软管卸下时有微量气体泄漏，装车区有可能形成冷蒸汽云，冷蒸汽云对操作人员造成冷麻醉伤害。冷蒸汽云与空气中的水分形成云雾，使作业区域可视性差。2)强噪音：压缩机、大功率低温泵的强噪音，管道中节流引起的强噪音使操作工听力及身心受损，从而影响工作质量，引发其他事故。（2）事故环境：事故环境下的危险性如2.2（2）事故状态的误操作所描述。（3）自然环境：1）雷电：雷电灾害引起以下三方面的效应：a.热效应：强大的雷电流在瞬间转换成

7、热能，造成金属熔化飞溅。雷电的放电火花或瞬时高温引燃泄漏的天然气；b.机械效应：热效应也可导致储罐内的液体剧烈蒸发，蒸发气体膨胀的机械作用可使容器爆裂；c.电磁效应：雷电感应的过电压可毁坏用电设备；脉冲电磁辐射会毁掉微电子技术的设备如信息系统等，值得注意的是脉冲电磁辐射作用在三维空间，不是单一的采用设备接地方法能解决的。2）地震：地震力可使LNG储罐基础坍塌，管带断裂，引发泄漏事故。3)风压力和雪压力：风压力和雪压力可对建筑物或设备造成破坏，如LNG储罐、压缩机房等。3.LNG装置安全设计的原则3.1本质化安全和工程化安全的原则

8、（1）本质化安全原则：即自我约束，自我控制安全。如工艺过程中设计的自动纠错系统、联锁系统、安全泄漏系统等措施不以发生热膨胀，不发生泄漏事故，不产生火源为目标；(2)工程化安全原则:完善的后备安全设计及消防措施，对可能发生的事故（包括人为事故和环境事故）设置安全措