1、1LNG 工厂危险因素分析及工艺安全设施设计浅述摘 要：迄今为止，在天然气液化领域中成熟的液化工艺主要有以下三种：阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺和膨胀机制冷循环工艺。本论文主要论述采用带预冷的氮膨胀制冷的液化流程的 LNG 工厂的危险因素以及工艺设计相关方面的安全设施设计，对于其他工艺类型的LNG 工厂也有借鉴意义。 关键词：LNG 危险有害因素 工艺安全措施 一、危险有害因素 主要危险化学品的理化性能及危险类别 LNG 液化工厂的原料为天然气；制冷剂为氮气和氟立昂（非危化品） ；产品为液化天然气（LNG） 。采用带预冷的氮膨胀制冷的液化流程的 LNG工厂所涉及到的危化品主要包括天然气、氮
2、气、液氮、硫化氢（微量） 、二氧化碳、压缩空气等，它们的危险、危害特性指标，见下表： 由上表可知，该工程物料毒性较小，从物料的燃爆特性和毒性方面分析，该工程火灾爆炸危险性较大.该工程各种物料种类较少，生产工艺过程相对较简单，是单纯的物理过程，存在一定压力和温度条件，无化学变化。一般 LNG 工厂分为两个组成部分：输气管道和 LNG 工厂，主要危险物质是天然气，火灾危险类别甲类，易燃易爆物质泄漏，遇明火或电火花（电气设备不防爆、电缆阻燃抗静电性能差或维护不当致使防爆2性能下降等）或雷电、高温物体等易引起燃爆事故。 二、工艺安全措施 1.液化天然气工厂 1.1 长输管线进入门站，在门站内设截断阀，
3、并安装在事故状况下易于接近且便于操作的位置。截断阀设有自动切断功能。进站场前天然气管道上的截断阀前设泄压放空阀。 1.2 天然气的人工采样管道不引入中心化验室，引入在装置区设置的分析室。 1.3 石油天然气管道仅穿过装置区，不穿过与其无关的建筑物 1.4 明火设备靠近装置边缘集中布置，并位于散发可燃气体的容器、机泵和其他设备的年最小频率风向的下风侧。 1.5 进出装置的可燃气体、可燃液体的管道，在装置边界处设截断阀。1.6LNG 罐区布置在站场常年最小频率风向的上风侧，并避开不良通风或窝风地段。LNG 储罐周围宜设置高度 1m 的不燃烧体防护墙。 1.7 天然气压缩机房的安全防护措施： 1.7
4、.1 天然气压缩机厂房采取与可燃气体报警仪联锁的强制通风措施。1.7.2 压缩机选用具有多年压缩机生产经验的远大压缩机厂的成熟产品。 1.7.3 压缩机有机械运动的部分均设置保护罩。 1.7.4 压缩机设有安全阀、手动排空等排放设施。同时设就地排放3（厂房上空）和至厂外放空总管的排放设施。 1.7.5 压缩机进口和出口线之间设跨线，压力连锁装置和调节阀，保证压缩机出口的压力不会超压。 1.7.6 压缩机进出口缓冲罐上均设置安全阀放空措施。 1.7.7 压缩机的安全阀等安全设施必须完好，每次大修必须有专人负责，重新鉴定一次安全阀，并做好记录。压缩机不得超压、超负荷运行，发现异常或超压超载时，应及
5、时查明原因，采取措施，保证安全运行。压缩机冷却水突然中断时，如开的时间较长，不得马上向轴套注入新鲜水，须在汽缸自行冷却后，再注水重新开车。发现各种压缩机有不正常响声和发现漏汽时，应及时切换，待备用机正常后方可停机检查。 1.8 装卸站内设回车场。装卸车场采用现浇混凝土地面。在距装卸鹤管 l0m 以外的装卸管道上，设有便于操作的紧急切断阀。汽车装卸 LNG的栈台、操作平台均采用非燃烧材料建造。 1.9 对顶部操作压力大于 0.07MPa 的压力容器如天然气进出口缓冲罐、空气缓冲罐、氮气缓冲罐等设置安全阀；压缩天然气管道、 LNG 储罐以及相关管道、冷箱以及相关管道上均设安全阀。 1.10 安全阀
6、、爆炸片的选择和安装，严格执行国家现行标准固定式压力容器安全技术监察规程的规定。 1.11 设置集中放置的天然气放空管，承担天然气末站、天然气压缩机及 BOG 压缩机房、LNG 储罐的集中放空任务，根据计算放空管管径需满足放空最大需求量末站及 LNG 储罐的排放量，出口高出 20m 范围内的平台或建筑物顶 10.0m 以上。 41.12 针对硫化氢的安全防护措施： 硫化氢是易燃易爆气体，也是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈刺激作用。本项目硫化氢少量存在于净化装置区。 1.12.1 存在硫化氢的净化装置区，脱硫脱汞塔负责为脱出硫化氢等气体的主要装置，经过脱硫脱汞塔的天然气进入吸附净化塔，对有可能残存
7、的杂质再次脱除。这些设备不进行高空排放，在源头上减少硫化氢对人员的伤害。长时间使用后对塔内的吸附物在能够专业处理硫化氢等物质的工厂进行再生。 1.12.2 在净化区域操作时做好个人防护措施，高空作业时作业人员腰间缠好救护带，以防硫化氢中毒时人员摔落。 1.12.3 在净化装置的低洼地面以及管沟等低点，定期做硫化氢浓度检测，浓度超标则需立即进行吹扫处理，并检测设备的密封情况。 1.13 针对氟利昂预冷机组的防护措施 氟利昂是一种透明、无味、低毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。氟利昂作为制冷剂存在于氟利昂制冷机组中，若氟利昂机组泄漏，将造成人员冻伤。 1.13.1 制冷机房设置强制通风措施;
8、防护用具、急救药品，妥善放置在机房进口处的专用箱内，并定期检查是否处于良好的使用状态; 1.13.2 定期检修和维护，保持制冷机组的良好运行状态，本项目氟利昂预冷机组的压缩机部分为螺杆机。螺杆式压缩机采用高容量压缩组件，其转子外圆速度低而且达到最佳注油，实现了高效率、高可靠性。目前厂家的设计都能确保系统温度及压缩空气温度极低。保证所有部件5均达到最佳冷却效果及最高使用寿命。 目前制冷机组的技术较为成熟，安全性较高，公司给操作人员制度详细的操作规程，加强培训，保证设备的安全使用。 1.14LNG 工厂的常温管道选用碳钢材质，接触 LNG 的低温管道选用不锈钢和合金铝材质。选用优质设备和阀门，降低
9、运行噪声。本项目中的部分管道属压力管道,压力管道的设计、制造、安装和检验必须接受技术监督部门监检。本工程设计的压力管道必须选用持有特种设备制造许可证(压力管道元件)单位生产的压力管道元件。管道的焊缝，按照工业金属管道施工及验收规范的标准，进行射线照射检测。 2.LNG 储罐的安全措施 LNG 储罐由碳钢外壳（母罐） 、不锈钢内胆（子罐）和工艺管道组成，内外壳之间充填珠光沙隔离。内外壳严格按照国家有关规范设计、制造和焊接。经过几十道工序制造、安装，并经检验合格后，其夹层在滚动中充填珠光沙并抽真空制成。 LNG 储罐为安全方面的重点设施，工艺安全措施如下： 2.1 储罐设备的安全措施 2.1.1
10、设压力表检测母罐内压力，子罐和母罐之间设自动充氮气防止负压（与压力表联锁） 。 2.1.2 储罐碳钢外壳表面经过防腐涂漆处理，不会渗水。 2.1.3 子母罐之间充填保温隔热。 2.1.4 储罐本身的抗拉强度和抗压强度经过计算，壁厚设计合理。可以应对一般的震动。 62.2 针对 LNG 储罐压力的安全措施 在影响 LNG 储罐安全的因素中，储罐压力是其中最为重要的因素。 2.2.1 子罐超压时,依次采取具体措施: 通过调节阀将 BOG 气体放入放空总管; 子罐上的安全阀打开 , BOG 气体进入放空总管排放大气。2.2.2 母罐和子罐之间负压时,采取具体措施:通过调节阀在子母罐之间补入氮气。 2
11、.3 针对 LNG 储罐的其它安全措施 2.3.1 注意对工艺管线保冷层的保护和工艺管线的各类阀门等的检查，仪器仪表接线盒、接线柱的检查，管道支架、操作平台的日常维护工作(涡轮流量计的定期加油，管道绝缘法兰静电绝缘的检测)，注意检查工艺管道活动支架的正常滑动，对承受应力较大的管架要定期检查。 2.3.2 日常检查常开阀门如安全阀的根部阀开启灵敏度、调节阀、紧急切断阀、单向阀和常闭阀门如排空阀、排液阀的运行状态。 2.3.3 保持工艺管道的畅通，防止憋液、憋气。注意储罐满罐的溢出和 BOG 排出量的变化。 2.3.4 注意管道支架因地基下陷而对管道产生下拉力，使管道发生弯曲现象。日常巡检过程中应
12、给予注意。 2.3.5 对工艺管道腐蚀现象应给予注意，在日常维护中注意防腐和补漆。 2.3.6 定期对安全附件、安全阀和仪表的效验并做好记录。对 LNG 气化站内的设备、阀门、管件、垫片及仪器仪表的检查维护保养相关事宜7认真查看产品说明书、向供应商和产品维护单位咨询。按要求做好维修方案和现场记录工作。 2.3.7 LNG 场站应备有低温深冷的防护劳保用品。 2.3.8 加强对 LNG 气化站防雷、防静电设施的定期抽查和维护保养工作；重点对消防水池、消防泵、消防水炮、储罐喷淋等设施及干粉灭火器的检查。可燃气体报警设备需定期保修，确保其完好有效。 以上内容是我对采用带预冷的氮膨胀制冷的液化流程的 LNG 工厂的危险因素以及工艺相关方面的安全设施设计的一些研究和思考，对于其他工艺类型的 LNG 工厂也有借鉴意义，希望能为进行相关设计的工程人员以及设计方案提供有益的帮助。
