LNG加气站的火灾爆炸危险性及防火防爆设计

LNG加气站的火灾爆炸危险性及防火防爆设计

孙崟

乌鲁木齐广汇天然气有限公司  新疆乌鲁木齐市 830000

摘要：现阶段，我国对天然气资源的需求不断增加，LNG加气站的建设也在不断增加。由于经验不足，相关标准发布的较晚，LNG加气站的设备配置和工艺管道设计均存在不同程度的缺陷，各运营商也在应用中不断摸索改进。在近几年的加气站生产管理中，随着安全意识的提高，为了有效降低生产运行安全风险，对早期已建设运行的站点内存在相关安全隐患缺陷的改造与治理，显得尤为必要。

关键词：LNG加气站；火灾爆炸危险性；防火防爆设计

引言

近年来，液化天然气(liquefied natural gas,LNG)在交通运输行业应用发展迅速。使用LNG的重型卡车，与使用传统燃料的汽、柴油车辆相比，不论在尾气排放达标还是每百公里燃料消耗，都具有明显的优势。与此同时，随着国内接收站和液化工厂的大量建设，以液化天然气为气源的LNG加气站建站数量也迅速增加。

1LNG加气站的火灾爆炸危险性

1.1引起火灾爆炸和爆炸

LNG以甲烷混合物为主要成分，一般来说，空气中纯甲烷的可燃浓度范围在5%～15%之间，但因为LNG中包含数种氢质成分，其中乙烷的可燃浓度范围是3.0%～12.4%，丙烷的可燃浓度范围是2.1%～9.5%，正丁烷的可燃浓度范围是1.8%～8.4%。所以从整体上来看，火灾危险性较大，且其中最小点火能量为0.28MJ，燃点为650℃，所以应将LNG加气站的火灾危险性归纳为甲类。同时，LNG属于低温液体，通常用常压低温储罐，但如果受到热量影响或是热传导影响，能蒸发成为气体，且蒸发成为气体的过程导致系统压力逐渐上升。如果此时安全泄压装置发生故障，或在安全泄压装置方面存在泄放效果下降的情况，储罐以及管道中将出现超压现象，超压现象发展至一定程度，便能引起爆裂。由此，LNG气体发生泄漏并不断扩散，一旦遭遇火源，便能引起火灾。同时LNG气体能够与空气形成混合爆炸物，在遭遇点火源时，即能引起火灾爆炸。

1.2储存过程中BOG产生的供销差

由于LNG具有低温易挥发的特性,储存过程中不可避免地会产生BOG,主要表现在以下4个方面：①LNG气源对BOG的产生影响较大；②管路保冷材料选择不当和弯头数量多、管路过长都易造成冷量损失，形成BOG；③储罐和泵橇的非绝对隔热保冷，会有BOG的产生；④储罐因放散导致罐内压力变化，引起气液界面处的过热LNG气化产生BOG。

1.3工艺系统热量漏入

LNG加气站的工艺系统及相关加注设备包括低温泵池、控制阀门、加气和卸液软管、加液枪等均暴露在空气之中，在设备运行过程中不可能处于绝热状态，通过工艺系统及设备表面都可以通过空气的热量交换形成热量漏入。因此，对于运行一段时间的加气站设备设施而言，都会随着时间的推移形成越来越多的热量漏入源。特别是对于销量较小的站点，由于传统设备工艺加液间隔时间较长，当潜液泵停止运行时，泵池及管道中残留的液体，在泵池进液阀门常开的情况下，泵池中ＬＮＧ会随着热量交换的影响不断升温气化蒸发，压力不断升高后，这部分气体会通过泵后回流管回到储罐的气相空间，累积形成储罐压力上升，最终产生泄压排放。

2LNG加气站防火防爆设计

2.1选址置建

在城市中心区不应建一级加油站、一级加气站、一级加油加气合建站、CNG加气母站。所以选址时，以下要求必须完全满足：(1)符合城市规划发展及交通规划发展的目标，且交通便利；(2)如果周边存在居民区以及工厂，则必须将位置选在全年最小频率风向的下风向，以提升通风效果；(3)避开不良地质地段，例如滑坡、地基沉陷以及地震带等位置；(4)避开重要的建筑物或是构筑物，例如重要的公共建筑，或是与国计民生具有密切关联性的建筑；(5)周边具有可靠性良好的市政设施，包括交通、排水、供水、供电等；(6)保障与周边建筑物和构筑物之间具有适宜的防火间距。

2.2优化工艺设计

针对管线距离的长短是推高损耗至关重要的决定因素之一的原理，着手开展对管线过长的站点专项论证，在符合规范的前提下，力求对低温管道进行合理敷设，尽最大可能缩短存储区与加液区的距离、储罐与泵撬、泵撬与加液机间的直线距离，减少管线内热交换量。根据这一原则，一是对此类有设计缺陷，损耗不正常的站点制定技改时间表，推动二次设计优化，技改过程中充分借助伯努利方程对有关参数进行计算，降低储罐与潜液泵间的差值；二是通过改进设计，在改造过程中对进液管和回气管敷设管线时设定坡度，以达到减少管线压力和流体损失、提高进液和回气速度的目的。加大储罐与低温泵的位差，减少液流自然阻力，同时简化结构，尽可能减少管弯、避免过多阀门；三是通过优化工艺管线布置、优化控制工艺，降低潜液泵或者柱塞泵无法正常起泵频次，避免通过对回气管线或者泵池排放才能正常起泵的情况，通过对加气站的改造优化，减少了其液位低于50％时需要经常性对泵池排放才能正常运行的情况。

2.3建站方式选择

LNG加气站分为固定式及橇装式（又分整体橇和分体橇）两种建设形式，主要是根据储罐、泵橇、放散管、加气机、气化器等LNG设备布置进行区分。整体橇和分体橇则按设备全部或部分装配在一个橇体上区分，橇装站具有高度集成、安装简便、机动灵活、安全可靠、操作方便等特点。LNG加气站在建设方案论证时，应根据站址所在位置经过车辆数量、线路上车辆发展情况和趋势、布点是否合理等因素预估建站规模。

2.4ESD功能设置与监控控制联动

现运行的LNG站点内大都是可燃气体检测和紧急切断系统ESD相互独立，不具有联动控制功能，为了提高站内安全控制的反应速度和能力，降低隐患风险度，可将可燃气体检测系统与紧急切断系统进行联动，具有安防监控系统的站场也可与紧急切断ESD联动进行监控控制，整体提高加气站场的安全防控能力。

2.5电气、仪表防火设计

根据实际情况，将该LNG加气站的供电划分成为三个不同的等级，采用“电缆并穿钢管直埋敷设”的形式，对站内的电路进行敷设。在此过程中，必须保障供电配电设计内容与相关的爆炸和火灾电力装置设计规范要求完全符合，须针对地上储罐安装防雷接地装置，且其中的冲击接地电阻应该持续处于不超过10Ω的状态。另外，对卸车点、罐车、加气枪、加气机等，均应各自安装独立的静电接地系统，对燃气管道的胶管两端、法兰接头等应使用钢丝实施跨接处理，为了保障跨接质量，要求钢丝横截面不小于6mm。对于加气站内部的静电接地体来说，必须将其接地电阻控制在不大于10Ω的状态，但是若电器保护接地和金属导体之间已经完成连接，则不必再进行单独的接地体连接。

结语

当前国家相关部门已经针对加气站的防火防爆设计提出了相应的指导措施，所以在实际针对LNG加气站开展设计工作时，应充分落实各项技术标准和规范，应用相符合的材料和设备，并应用先进、适宜的技术，避免加气站中出现LNG泄漏的情况，方能从根源上避免火灾爆炸情况出现。

参考文献

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[2]薛恺.LNG加气站与LNG气化站的合建模式探讨[J].化工管理,2021(33):72-73.

[3]陈景新.LNG加气站建筑设计与消防监督检查需注意的问题[J].中国公共安全(学术版),2016(03):135-142.