LNG标准,危险性分析应采取的对策 郭宗华

[加入收藏][字号: ] [时间:2014-09-03  来源:2014年国际LNG技术大会  关注度:0]
摘要:   LNG标准,危险性分析方面应该采取的对策。   标准的意义第一个就是我们工程技术的准则或者法律依据促进我们国家有序发展,第二个直接框定先进技术,体现一个国家产业化发展的水平,彰显拥有自主知识产权的科技创新成果和技...

  LNG标准,危险性分析方面应该采取的对策。

 

  标准的意义第一个就是我们工程技术的准则或者法律依据促进我们国家有序发展,第二个直接框定先进技术,体现一个国家产业化发展的水平,彰显拥有自主知识产权的科技创新成果和技术实力,中国将来从LNG的码头结束站,从有资源的地方LNG的工厂,LNG加注站,中国无疑是世界大国,现在是从销量进口量来说,LNG日本有7000、8000、10000,下面是韩国,但是中国肯定会超过韩国,甚至日本,所以中国无疑是LNG大国,挪威或者韩国,我跟他们都相互接触到人物有些不一致,我们比他们发展要快,速度要快,数量要多,所以我们尽管刚刚起步,但是我们的技术标准不能低。

 

  第四个标准也是国际合作的桥梁和标识,通过技术标准化国际单位提升国际上的竞争力,抢占国际上制高点,中国原来从LNG的技术产业的技术或者技术装备,完全是进口国到今天我们有些已经向在出口国方面发展,例如在东南亚、例如我们有一个集团打入了美国,最近有很多做储备,山东的一个集团都在向美国或者加拿大或者欧洲正在做输出我们的技术装备,在这一点上标准就是合作的桥梁,利用标准我们现在可以这样说,过去一些发达国家当然一方面我们佩服他们在技术上先进,或者世界第一,但是也有采用技术标准来制造贸易堡垒,所以标准在一定程度上是我们抢占国际市场的制高点。

 

  第四个保证人民生命、财产、环境安全,体现社会最基本的公平正义的原则,公正公平的原则,目前国内的标准基本上就是这个状态,我主要讲的是工程建设类的标准,工程建设类的标准就是我们在国内来说,带有强制性的条款,一定程度上类似于美国的联邦法定一样,这样说有些是不可逾越,我们国标50183,还有国标5018燃气规范,还有目前汽车加油加气站规范,还有等同采用了美国AFPE标准,也等同采用了液化天然气设备EN73欧洲标准,等同采用标准前面加了一个T,T表示推荐性标准,还有2字打头是国内石油天然气或者标准化委员会标准,不能作为强制性的标准,消防、软件、环保、城市规划建设不能以此为依据作为推荐性标准,权威性标准。国内标准第一个天然气液化工厂作为规范,作为建设部批准和主管,是陕西院和中游标准,到今年年底送上去。

 

  第二个天然气陆上作为主管,具体中海油主管。

 

  第三个船舶天然气加注码头设计规划,由建设部批准,交通部水运局,我们院承担陆上部分,很多设计院承担水域这部分,这个标准说明的是前面CCS武汉所甘总的工作报告,他们主要承担的是海事局关于甲级灯船或者LNG动力船或者LNG移动甲级船研究,他们研究很专业和很认真,因为佩服他们主要的是专业化研究,所以从时间的延迟上很多上有问题。

 

  最后液化天然气结束站的规范,由建设部和北京环球和中石油洛阳公司承担,现在同样水上加注这部分,区别在于武汉所承担这部分完全在水里面,我们跟四航院承担部分所有的加注设备都以氨建设,只是软管通到水里面,或者罐家的形式或者浮船形式。关于LNG研究工程建设的标准主要成为安全标准,所以研究LNG安全标准,首先必须对LNG安全的重要性要有认识,LNG工程除了我们天然气或者其他石油化工产品易燃易爆特性以外,最严重的问题是低温渗透特性,我们对常温、高压易燃易爆装置有所研究,对它的危险性有所认识,但是我们并不对这些低温渗入特性有所认识,在前几年甚至直到现在,不断有垄断的石油公司为了宣传LNG,为了推广产业,有人从国外拷贝了一些片子,一个玻璃量杯说这里面是半杯LNG,用一个烟头融合进去安然无恙,这是高难度动作不可模仿,用这个证明LNG安全性不可取,也许量杯里面的浓度太大,烟头融入进去了之后,空气太少,不在爆炸燃烧范围内,或者可能还有一个原因,点火的能量不足,如果天然气不燃不爆,做燃料来说成问题了。

 

  第二个对安全我们要意识到,甘总提到我们做一定风险评估,按照ASSE的观点,安全世界上没有绝对的安全,安全意味着对可以容忍的程度,所以对安全方面作为工程的设计单位有四种关注有两个指标,第一个安全距离大小,安全距离太大意味着整机面积太大,也意味着建设投资太大,我们国内人均土地面积很少,所以研究安全距离也是十分重要的事情。另外一个不可投资过大,在一定程度上还要节约投资,所以安全在国外最注重的是第一我们当然选择合适的安全距离,来健全事故的危害性,第二个采取一定本质化安全措施来保证安全。第三个重要的就是运行管理,我们中石化在黄道发生的事故,从事故发现到最后造成重大的伤亡事故,提前8个小时,在应急处理方面我们应该检讨自己。

 

  所谓安全设计,及时分析系统里面的人、物,物料或者装置不安全行为,环境的安全行为,例如雷电、洪水等等。关于系统安全,首先要提倡的是本质化的安全,本质化的安全是系统安全的根本保证,从而系统的组成或者每一个组建,我们要融入安全设计的思想。第一就是保证在正常的运行条件下,本身就是安全的,第二个就是故障安全,在系统偏离正常的操作条件或者约束条件时候,我们能够保持稳定的状态或者停止在安全的状态下,第二个就是工程化安全,工程化安全我们对本质化的安全补充,主导思想就是工程化安全作为后备保护,加强设备的安全性,比如防止泄漏,设置防火墙或者采取消防措施。

 

  第一个研究的是物料危险性,因为它的介质在52度,借助的材料变脆或者易碎或者产生冷缩,特别是钢结构容器外面是常温的罐子,从内灌发生泄漏,外管造成易脆,从原料缺陷的地方进行裂台,还有冷收缩也是很可怕,收缩成一团,在这种情况下储罐比较好收缩不动,但是一些管道有可能从原来的焊缝或者阀门拉断,另外导致真空绝热破坏,破坏以后储罐里面原有的液体体积密度变小,体积膨胀,还有倾注的东西马上蒸发,气象空间压力增大,如果这个时候安全阀来不及泄,造成储罐爆裂,还有对人体产生的冷冻伤,这是最危险的地方,一般情况下如果LNG哪一点发生泄漏以后,到不了跟前,常温阀门泄漏到跟前通过关闭阀门或者采取安全才能控制,但是低温措施到不了安全区。陕北在去年年底有一个LNG加气站正在运行的时候发生事故,在运行的时候还是用氮气发生事故,这样的事故同时在2012年在成都有一个加气站,两个事故类型一模一样,先LNG槽车在一旁等着,马上运了,氮气在那边排不出来,急急忙忙把阀门打开,赶快排掉,因为旁边有人催,在这种情况下都是把LNG阀门打开,陕北把储罐上阀门打开,夜氮出来了以后,比重大,完全占据了所有的空间里面,如果氧气占的比例不到15%,人力氧不足,发生窒息。

 

  第二个低温麻醉,医学上也有用低温作为麻醉,血液不会流畅很快,破坏了大脑的神经。

 

  最后一个是冷冻,这种情况下急救是气体出来,容量在负的190度,所以低温麻醉、冷冻综合起来很可能死了一个人,所以这两起事故陕北造成4人死亡,成都造成2个人死亡。

 

  现在低温过冷危险性比例很大,在网上公布成功了阻止LNG翻车或者碰撞事故,根阀门发生泄漏,在这种情况下没有办法救,这种事故如果不着火气完为止,有时候表明LNG不可能大量像管道破裂裂开,另外一方面也表示了这一类事故不可救,把所有的易燃物质释放完了才安全,这就考虑到消防处理的措施。另外泄漏上有时候特征是溢出性泄漏,流动性很大,第二个往往由于储罐里面压力,或者泵传输,是射流性压力,我们设置防火墙目的是防火,第二个快速变化急救由液体换成气体,在负107度起步,低温伤害很厉害,扩散面积很大,速度很快。给装置带来的危险性,就是热膨胀、热蒸发的爆裂,另外最大的事故跟LNG或者油品装卸下事故,超装的事故比较危险,不会马上出现,主要随着时间延续不断压力升高发生爆裂。还有管道事故和静电事故,这一类装置由于管道、阀门、接头,还有装卸软管发生事故,泄漏的场景是裂缝、阀门的材料失效,所以低温装置还有一个温度、压力反复变化,反复引起的应力造成的热胀冷缩,温度一会儿热,一会儿冷,一会儿带压,一会不带压,一会儿压力低或者高,一会加注时候低温,这样的压力温度引起的材料疲劳,这一类失效事故很多,引发的频率大,所以在安全措施上日常的巡检,定期测试,采取一些预防措施,将常见的事故消灭在萌芽状态,这是防止灾难性事故根本措施。

 

  还有人的不安全行为,表现在一个加气站设备,有时候取出来的液位取液罐很小,有时候气泡不安全。第二个操作程序有误,对事故状态下有可能发生误操作,比如发生泄漏以后,由于低温原因或者高火原因不能关闭阀门,还有没有切断电源、货源,还有雷电,典型的事故就是1989年在黄道油库引起的雷击爆炸,总共牺牲了14、15位消防队人员,所以雷电引起的危险性也要注意,还有一个就是地震,地震引起灾难性的破坏,有时候罐气撕裂,管道破坏。

 

  本质安全和工程化安全原则,第一自己约束自己,自己控制自己安全,工艺上设计自动化设计系统、连锁系统,不发生泄漏故障,不产生泄漏事故,第二个要完善后备的安全设计以及消防措施,对可能发生的事故采取安全措施,或者得当的措施,中石化的事故如果及时疏散周围的居民,不会引起事故后果,还要静态的装置设计和动态操作者行为结合,国外的规范为什么在生命周期之内,从选址规划、工程设计、设备建造、安装、运行管理,生命周期约束,第一个特点认为规范是静止的东西,有时候小小的失误引起重大事故,所以采取静动结合,第二个注重工作程序,一般设定的时候应该简单化,第二个进行适当的连锁,第三个有些报警或者锁定的程序,如果误操作下一步程序不能进行下去,如果发生自动停车或者关闭储罐的罐口。

 

  还有一个就是所谓一指化,一个按纽下去,按照流程正确的顺序运行,国外对LNG加注站还有无人指数,一插卡就可以,体现在所谓简单化、一指化原则,所谓简单化就是不要复杂,组成系统的设定越少,系统越简单,操作流程越简单越容易操作,越容易判断事故,还有一个国外的规范注重的是以重点部位为原则,像储罐,美国规范始终围绕这些做文章,所以我们在容器根部设计阀上,我们基本采用国外的产品,不是说我们对国产的东西没有信心,但是还有距离。我们现在的设计上往往把第一道阀门设计成为人工的切断阀,但是API120,美欧的规范认为第一道规范最好用自动切断阀,对低温尤其有效,因为有时候发生事故不能到前面去不能关,第一道阀门如果失效等于储罐失效,没有保护了,还有设置经验,对液体东西一定要做防护,液体东西不做防护会导致流散或者流淌,致使受害面积增大,还有防火设计我们不太关注,采取低温材料,但是由于国外在建筑材料开发上比较滞后,现在码头加注站里面的材料用地地道道低温材料处理,这些建筑材料我们缺乏,导致我们现在在防火墙设计上有些问题,经不住大量的LNG泄漏,大家意识到泄漏量很小的情况下,马上空气加热,很可能马上汽化了,但是大量的情况下,由于它比热容量大,需要的温度太低了,供给它热量太大,肯定来不及汽化,所以防低温,尽量在储罐底部自然通风,另外设计一些原件把基础采用,特别是防火采用配土的设计,两边是混凝土,中间是土壤,或者采用扳机设计,有一个火灾热辐射的计算,还有LNG扩散设计,美国人以这个计算,我们国标51083等同,防火面积越大火灾扩散越大,云扩散范围越大,所以在这种情况下有人不断缩小防火墙面积,越做越深,不利于通风和不利于扩散,我们国内有一个规范国内防火墙规范,一般情况下约定不超过1.6,在具体方面比如上面的两个加气站,我调查事故的时候,他们局长说你们为什么规定设计那么深?所以不利于通风。这一点也是我们将来要注意的一点。

 

  另外一个最重要的还有一点就是羰基安全是总安全的规范,我们LNG标准适当比周边要低,我们还要注意到美国人跟欧洲人说的南巡区,我们认为就是我们的防火墙,这个观点不对,美欧认为第一种包括我们这样的样品,但是更大的可能性把远离到储罐区安全的地方,暂时在储罐的周围有一个积液池,泄漏了以后收集起来,通过排放管道系统,到另外一个安全的地方,这个地方是人工像蓄水池一样,也可以自然的地形,在另外一个地方不管着火燃烧或者冷冻形成也好,危险性比较小,所以美欧规范这一点要研究。还可以利用自然地形,还有阶梯式布置,在陕北或者山西设计,往往开山削平,这样的情况下道路危机更大,一定要采取安全的措施,局部要低洼,由高处往低下走的时候,台阶要经过上边的短暂上坡再下来,局部要形成低洼。

 

  吉林化学公司发生双基被泄漏事故,美国在1944年发生了大量LNG储罐破裂泄漏的事故,当时在1公里之外的居民小区爆炸,原因是当时储罐用了3.5%材料,现在我们9%,这种情况下不耐低温马上破裂,而且当时人们没有这个概念,所以一下子流到了外面去,所以在危险场所一定要切断跟场外联系,绝对不能使排水系统进入到排水系统,或者在公路的时候不要利用公路的排水系统,制造好阀门,雨水的时候可以排,平常关好,美国就这样的排水系统经过一段明渠,不能用管道排,明渠受热以后可以切换,根据储存量适当做计算。

 

  第三个设置远程切断的阀门,远程切断主要原因是低温系统下或者火灾着火的情况下到不了跟前,所以我们一定要设置一些远程的切断系统,像汽车加气站规范,虽然储量小但是危险性基本一致,切断的按纽可以在5米地方,太近了,国内的规范一般要求15米之外或者更远的地方,还有发生这一类事故在系统里面设置一个ESD,紧急切断的事故,但是我们在设计上还是有一些问题,第一个切断给系统提供能量的旋转设备,比如说压缩机、LNG机,就是泵,因为它给提供能量第一切断它,第二个关闭储存容器的根步伐,危险机制包容在里面,这是最根本的出路。另外在发生以后,我们要意识到我们泡沫灭火系统一般情况下很难,在美国规范上有一条,如果没有更好的办法,已经发生着火的情况下,不要轻易扑灭火灾,就是既然已经发生了事故,稳定燃烧也是我们一种事故,是灾害最小化的措施。

 

  另外一个就是关于水的作用大家认识不足,所以我认为是我们以前的宣传上的原因,也表示我们的认识不到位的事情,有人认为水对LNG危害无疑,这个观点不对,水灾LNG要分在哪一种情况下,如果泄漏没有发生的情况下,不能用水直接喷在LNG页面上,这种情况下水枪可以将LNG蒸汽云到人员稀少安全的地方,第二微量泄漏的时候,提升温度使人容易接近事故点,当然量一大不要到跟前去,第三水可以导致汽化,第四个汽化向四周扩散,聚在这里最终还是要扩散,一开始发生泄漏上面喷泡沫,最后汽化,给我们留下了抢险的时间,慢慢汽化,或者减少火势,但是最终要汽化。另外提升温度,以防泄漏了以后把设备或者大型储罐挤出冻坏了,所以需要给储罐表面喷水,发生火灾情况下主要是降温,有人可能认为我们LNG储罐是双层的,有点隔学事故,因为LNG如果温度太低,稍微接触一点温度,有一个饱和状态到另外一个饱和状态,压力和温度、体积都要变化,所以在这种情况下能够降低一度是一度,还有有人认为水可能发生加速汽化,快速相变,在这种情况下火已经着了,和熊熊烈火比较起来这点热量微不足道。

 

  还有我们跟武汉,我一直参加海事局规范编制,现在水加船问题和船舶加注问题,不在于交通部和河道的管理部门,也不在乎安全部规划,最难的难点在水利部门,我先后参加了几个省水利部门的讨论,水利部门现在认为比如长江是一级河堤,几十米之远还有二级河堤,一般情况下按50年洪水设计,但是加注设备在一级河堤上,但是水利部门现在提出来把二级河堤到时候砸了怎么办?我跟他们说或者采用水木系统,唯独气体或者火灾,利用水木形成包围圈,把气体包围在里面,第二个法国燃气公司,还有壳牌研究结果,还有广州中山大学有一个博士生,在期刊上发表了文章,认为水降低火焰热发射强度大约在50%,蒸汽的扩散浓度或者扩散范围大约在40%,这个对我们很有用,这个意味着我们计算出来的安全距离可以减少50%。所以水的作用不可忽视。



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