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1、?CHE M ICAL ENGINEERING DESIGN化工设计 2011,21(3)标准与规范新旧液化天然气安全技术标准的比较分析任?珂*?李德强?曲胜利?中海油山东化学工程有限责任公司?济南?250019摘要?比较美国消防协会颁布的 NFPA 59A-2009版本与 NFPA 59A-2001版本修订之处,这对完善我国LNG标准体系,推动我国 LNG产业健康安全发展,有着重要的意义。关键词?LNG?NFPA?标准?安全技术1?概述由于液化天然气(LNG)的低温、易燃和易扩散等特性,决定了 LNG 的安全生产至关重要。近些年来,随着 LNG产业的飞速发展,各国都对其生产、储存及操作的安全
2、技术标准的制定和及时修订越来越重视。以美国消防协会(NFPA)制定的 LNG生产、储存及操作标准 NFPA 59A,在国际上得到广泛的应用,具有很高的权威性。NFPA59A标准五年左右更新一次,最新版本为 NFPA59A-2009(以下简称 2009版)。现在我国在 LNG的标准制定方面相对滞后,颁布的 GB/T 23068-2006仅等同于 NFPA 59A-2001版本(以下简称2001版)。本文比较 2009版本与 2001版本的修订内容,这对完善我国 LNG 标准体系,推动我国LNG产业的健康发展,并与国际接轨有着重要的意义。2?NFPA 59A-2009修订的主要内容相对于 2001
3、版标准,2009版标准做出了重大修订,主要为以下几点。2?1?一般性要求新版规范增加了?一般性要求?一章,对规范中所涉及到的设施、设备的一般性要求给出了详细说明。2?1?1?腐蚀控制新标准规定,对由于腐蚀产生失效或明显老化的设备或其组件,需要维修、替代或进行重大改变的,应由有相关资质的人员从腐蚀控制的角度,评估设计图纸及材料说明书的合理性,并决定使用的材料是否会对该设备或其它相关设备的安全性和可靠性产生影响。2?1?2?控制中心新标准规定,每个 LNG站场都需配备控制中心,并对控制中心的位置、所应具备功能、人员配备、与其它控制中心的通信等做了详细的说明。2?1?3?能源的提供新标准规定,对于为
4、通信、紧急照明以及消防系统提供能源的电力控制系统,至少应具有两个以上能量来源,以保证其供应。2?1?4?记录新版标准规定,每个 LNG站场,对用来建造LNG或易燃性流体储罐的设备、建筑、地基以及支撑系统所使用的材料都应有详细的记录。这些记录应一直保存至设备、建筑、地基等不再使用为止。新规范?一般性要求?一章的增加,旨在提高 LNG站场运行的安全性、可靠性以及处理紧急事件的能力。2?2?双约束储罐和全约束储罐的定义2009版标准增加了对双约束储罐和全约束储罐的定义,并在厂址的选取和平面布置的标准中,对上述两种储罐设计和安装在风险规避中的注意事项进行了详细的说明。(1)双约束储罐和全约束储罐的设计
5、和建造,应考虑在发生溢出事故或副罐火灾事故时,副罐墙应在火灾持续时间内容纳 LNG。(2)对于内罐的火灾事故,或邻近储罐的主、副罐的火灾事故,副罐应保持足够的完整性,防止倒塌而使主罐发生泄漏事故。(3)对于双约束储罐和全约束储罐,在液位以下不允许设置排料管道。48*任?珂:助理工程师。2009年毕业于中国石油大学(华东)油气储运专业。现从事工程设计工作。联系电话:(0531)83195387。2011,21(3)任?珂等?新旧液化天然气安全技术标准的比较分析?2?3?储罐的拦蓄区和排水系统2?3?1?拦蓄区最小容积规定的比较对 LNG储罐的拦蓄区最小容积规定,2009版标准也做了修改,其与 2
6、001版标准的比较见表 1。表 1?拦蓄区最小容积规定的比较NFPA 59A-2001单个储罐多个储罐NFPA 59A-2009单个储罐多个储罐?单个 LNG储罐的拦蓄区最小容 积为储 罐的 总容积?(1)多个 LNG储罐的拦蓄区对因低温或因拦蓄区内一储罐泄漏着火而引起拦蓄区内其它储罐泄漏,在采取了防止措施条件下,最小容积为拦蓄区内最大储罐的总容积?(2)多个 LNG储罐的拦蓄区在没有采取(1)措施条件下,最小容积为拦蓄区内所有储罐的总容积?(1)单个 LNG 储罐的拦蓄区,最小容积为最大储罐液体容积的 110%?(2)如果拦蓄区的设计考虑承受因储罐的灾难性失效而造成的动态波浪,则最小容积为最
7、大储罐容积?(3)如果拦蓄区的高度等于或高于储罐最大液位,则最小容积为最大储罐容积?(1)多个 LNG 储罐最小容积为在拦蓄区内所有储罐最大液体容积之和?(2)若考虑防止因火灾、低温或因其它储罐的泄漏,其最小容积为拦蓄区内最大储罐液体容积的 110%2?3?2?热辐射距离计算模型的选取在拦蓄区选址的 LNG热辐射距离计算模型中,新标准不再规定使用旧版本的模型,只对计算模型的选取做了如下规定:?模型应经过包括文献中最大 LNG燃烧实验在内的实验数据的验证;?模型应在包括流体力学、传热学、燃烧科学的相关科学/工程学科杂志上发表;?模型应提供物理现象、分析及执行过程的详细细节;?模型已经被主管部门认
8、可。只要选取的模型符合上述条件,即可用于计算 LNG热辐射的距离。2?3?3?储罐拦蓄区到建筑红线距离的计算对于 LNG储罐拦蓄区到建筑红线距离的计算,新标准不再规定采用原标准的 DEGADIS扩散计算模型,而是规定所选取的模型应依据由 NFPA研究基金会发布的模型评估协议?LNG蒸气扩散安全分析模型?,并通过独立机构评估,同时应考虑如下因素:?风速和大气稳定度同时发生且造成最长的下风向扩散距离,超过的距离少于扩散所需时间内的 10%,帕氏大气稳定度为 F 类,风速4?5mph(2 m/s);?计算距离应以实际液体特性和来自容器的最大蒸气流率(蒸气气化速率加上液体流入的置换速率)为基础;?主管
9、部门认可的计算中,允许考虑阻挡蒸气和降低可燃蒸气危险措施(如:拦蓄表面隔热,加水幕或其它合适方法)的效果。2?3?4?设计溢出表新标准对设计溢出表进行了修改,分别对顶部充装储罐、进料口低于液位的储罐、双约束储罐和全约束储罐以及包含有气化区、工艺区、转运区的拦蓄区的设计溢出要求做了明确的规定。相对于 2001版标准,2009版规范将排料口低于液面,装有内置切断阀的储罐设计溢出持续时间,由原来的 1h改为 10m in,并规定对于有混凝土副罐的全约束储罐或双约束储罐,不再考虑设计溢出。2?4?短期使用的可移动式设备的安全使用新标准还增加了对临时或短期使用的可移动式 LNG设备的安全使用规定。(1)
10、可移动式 LNG设备的运行,必须配备一名以上具备相关经验并接受过设备安全操作训练的人员。(2)应采取预防措施尽可能降低 LNG 泄漏事故。(3)可移动式或临时储罐的使用应经过主管部门的允许。(4)在安装现场和远端能实现对加热蒸发器火源的关闭。(5)应采取预防措施尽可能降低 LNG泄漏时意外点火事故。2?5?工艺设备焊接操作新标准在工艺设备一章中,增加了对工艺设备焊接的操作内容。新标准规定,所有焊接或铜焊的操作及操作人员的配备,应符合 AS ME Boilerand Pressure Vessel Code规范中第 IX章节的规定。2?6?固定 LNG储罐抗震设计固定 LNG储罐的设计标准对储罐
11、的抗震设计进行了修改。对于确定性极限 MCE 地震动,最大设计谱加速度等参数,均采用 ASCE7,M ini mu mDesign Loads for Buildings and Other Structures的规定确定,而不再采用旧规范的 NEHRP?新建筑物49?CHE M ICAL ENGINEERING DESIGN化工设计 2011,21(3)和其它构建物抗震规定的推荐做法(FEMA)?的规定。2?7?管道系统及其组件规定2009版标准将管道系统分为三种类别:(1)由 LNG储罐支撑的管道系统,安装在紧急切断阀上的管道系统以及消防管道系统。(2)可燃气体或 LNG工艺管道系统。(3
12、)其它管道系统。该标准对每个类别的管道系统的抗震设计做出了详细的说明。新标准规定,应对管道系统进行等同于 ASCE 7规范的静态或动态分析,并在载荷的计算中,应考虑 OBE、SSE及设计地震载荷与其它载荷的叠加。在管道应力分析模型中,应考虑支撑对管道的限制作用。2?8?LNG和制冷剂转运在 LNG和制冷剂的转运标准中,新标准增加了船舶装卸的码头设计要求。它规定码头的设计应该包含下述注意事项:?波浪的特性;?风的特性;?潮流的方向;?海潮的变化;?码头的水深;?承冲靠船架的布置;?船舶停靠速度;?船舶停靠角度;?最小拖拽马力要求;?靠船墩的安排。并规定在船舶装卸过程中,船舶装卸区域严禁火源。2?
13、9?操作、维护以及人员培训对 LNG站场的日常运行、维护以及人员的培训,2009版标准也做了修改,增加了相应的条款。2009版标准对维护手册的说明进行了修订,增加了对地基和应急能源检查的内容。新标准规定对于每个设备的支撑系统或地基,应至少每年检查一次,对失效的地基应及时修理。而对于应急能源,则应至少以月为周期检查其是否能正常运行,并应每年检查应急能源是否能在站场紧急事件中提供足够的能源。2009版对船舶装卸的操作也做了修订。标准规定,对于每个在装卸区内或其附近的 LNG设备,都应建立一个描述应对其可能发生事故的预案。在装卸 LNG之前,应完成检查装卸管道及设备的完整性,检查压力、温度、货轮容积
14、参数等,确保转运操作的安全性。3?结语通过比较 NFPA 59A新旧版本,可以了解美国LNG相关标准的发展动向和技术要点,为我国LNG标准的修订提供借鉴,改善我国 LNG标准的制定相对滞后的局面,保证我国 LNG 产业健康发展。参?考?文?献1?NFPA 59A-2009,液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准 S.2?NFPA 59A-2001,液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准 S.3?GB 50028-2006,城镇燃气设计规范 S.4?皇甫立霞,郭开华.液化天然气场站安全技术标准规范及发展动态 J.化工学报,2009,60(S1):11-15.(收稿日期 2010-09-28)
15、(上接第 9页)19个厂家共 27台;采用 GSP西门子气流床气化炉的有神华宁煤集团有限责任公司等 3个厂家共 9台;采用新型四喷嘴水煤浆气化炉的有安徽华谊化工有限公司和兖矿国泰化工有限公司等 13个厂家共 33台;采用多料浆单喷嘴顶置气化炉的有华亭中煦煤化工有限公司和重庆万盛煤化工有限公司等 26个厂家共 38台;采用国产四喷嘴干煤粉加压气化炉的有贵州开阳化工有限公司 1个厂家共 1台;采用 HT-L 航天炉的有永煤集团龙宇化工有限公司和安徽临泉化工有限公司等两个厂家共 2台;采用两段干煤粉加压气化炉的有上海申能集团和内蒙古世林化工公司等两个厂家共 4台。4?结语面对国内煤化工行业众多的煤气
16、化技术,企业如何选择是一个关键的问题。各企业应该根据本企业的实际情况:包括所处资源区域、原料煤种类、运输情况、合成气的用途、产品定位及资金状况来选择适合自己的煤气化方式,这样才能既有明显的经济效益,又能满足国家环保政策要求。(收稿日期 2010-11-22)50CHEM I CAL ENG I NEERI NG DESI GN化工设计 2011,21(3)Probe on Rational Selection of PrecastConcrete Pileby Using Index of Cone Penetration TestZhang Ruisong?(Zhejiang T ianzh
17、eng D esign and Engineering Co.L td?,Hangzhou310012)?Pile strength and type can be rationally deter m ined by using index ofcone penetration test for the non?po int bearing pile in the foundation soilpredom inated in cohesive,silt and sand soil when the precast concretepiles are used in the projects
18、,and prevent from the engineering accidentresulted from the insufficient strength of the pile and the incorrect pile tipbearing stratum.?Key words?precast concrete pile?cone penetration test?pilestrengthPreli m inary Discussion on Transformation fro m ProvincialDesign Institute to Engineering Co m p
19、anyWan Jun?(Zhejiang T ianzheng D esign and Engineering Co.L td?,Hangzhou310012)?Based on the basic background of the transfor mation from prov incialdesign institute to engineering company,put for ward the core problems tobe solved inthe transfor mation fromprovincial designinstitutetoengineering c
20、ompany.?K ey words?provincial design institute?transfor mation?background?core problem?problem to be solvedCo m parison and Analysis bet ween O ldand New St andards of LNG Safet y TechnologyRen Ke,et a l?(CNOOC Shandong Che mical Engineering Co?,L td?,J inan 250013)?Comparing NFPA 59A?2009 w ith the
21、 revision of NFPA 59A?2001compiled by American F ire Protection Association(NFPA)is ani mportant significance to i mprove its LNG standard system and promotethe healthy and safety development of the LNG industry in China.?Key words?LNG?NFPA?standard?safety techno logy(Translated by Xi Zhengtai)?化工设计
22、?编委会名单名 誉 主任 委 员 李勇武主任委员 袁?纽副 主 任 委 员 陈?蔚?汪寿建执行副主任委员 尹渠军秘书长 王福顺顾?问 周光耀?曾纪龙委?员?(以姓氏笔画为序)?王东明 中国化学工业桂林工程有限公司王江义 中国石化集团上海工程有限公司王勤获 上海工程化学设计院有限公司冯跃华 化工部长沙设计研究院华永康 浙江省天正设计工程有限公司刘晋波 重庆化工设计研究院孙晓春 胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司杜维刚 大连大化工程设计有限公司杨泳涛 成都市通用工程技术有限责任公司劳纪钢 中国五环工程有限公司李?松 云南化工设计院有限公司李劲飞 河北省石油化工设计院有限公司肖珍平 中石化集团宁波
23、工程公司何?浩 新疆油田勘察设计研究院辛?忠 华东理工大学张剑光 广东寰球广业工程有限公司张?强 上海寰球石油化学工程有限公司张毅航 华陆工程科技有限责任公司林?中 惠生工程(中国)有限公司施恭盛 福建省石油化学工业设计院姜忠义 天津大学姚?伟 信息产业电子第十一研究院有限公司袁学民 中国天辰工程有限公司顾卫民 昊华工程有限公司夏节文 中国化学工程第三建设有限公司徐德仁 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院郭可宇 赛鼎工程有限公司唐文骞 中海油山东化学工程有限责任公司黄?华 东华工程科技股份有限公司黄俊斌 中国化学工程第七建设有限公司龚建华 中石化集团南京工程公司常?楠 中国寰球工程公司梁龙虎 中国石化集团洛阳石油化工工程公司梁?斌 四川大学董?旭 中石油天然气管道工程有限公司魏蜀刚 四川省化工设计院2