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    浅谈液化天然气 (LNG) 工厂的安全管理

    发布时间:2016-01-15 08:37:06    来源:杨凌LNG工厂    作者:耿安杰 刘晨瑶 杨庆威 赵征远 车锐媚 王莹

    摘要:近年来我国的液化天然气(以下简称:LNG)技术研究及应用发展较快,但还没有相应的技术设计、防火规范。LNG工厂建成后,如何实施安全管理,保证 LNG 工厂的安全运行,成为摆在陕西燃气工作者面前的新课题。故结合我国某LNG工厂(日处理量150万m3/h)的安全管理实例, 谈谈自己的看法。

    一、 LNG 液化工厂的潜在危险性

        1.LNG的定义及其特性。LNG 的定义:天然气在常压下,当冷却至约-162℃ 时,则由气态变成液态,称为液化天然气(英文Liquefied Natural Gas,简称 LNG)。液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1/600,大大方便存储和运输。
    LNG的基本特性有:主要成份为甲烷,还有少量的乙烷、丙烷以及氮等其他成份组成。沸点为-162.5℃,熔点为-182℃,着火点为650℃。爆炸范围:上限为15%,下限为5%。
        2. LNG 潜在的危险性。LNG 虽是在低温状态下储存、气化,但和管输天然气一样,均为常温气态应用,这就决定了 LNG 潜在的危险性:
    2.1低温的危险性:由于 LNG 泄漏时的温度很低,其周围大气中的水蒸气被冷凝成“雾团”, LNG的低温危险性能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩,从而损坏设备和低温灼伤操作者。
        2.2 BOG 的危险性:外界传入的能量能引起 LNG 的蒸发,这就是BOG(蒸发气体)。故要求LNG 储罐有一个极低的日蒸发率, 要求储罐本身设有合理的安全系统放空。否则 ,BOG 将大大增加 , 严重者使罐内温度、 压力上升过快,直至储罐破裂。
        2.3火灾的危险性:天然气在空气中百分含量在5%-15%(体积 %),遇明火可产生爆燃。因此,必须防止可燃物、点火源、氧化剂(空气)这三个因素同时存在。
        2.4翻滚的危险性:储罐内的 LNG 长期静止将形成两上稳定的液相层,下层密度大于上层密度。当外界热量传入罐内时,两个液相层自发传质和传热并相互混合,液层表面也开始蒸发,下层由于吸收了上层的热量,而处于“过热”状态。当二液相层密度接近时,可在短时间内产生大量气体,使罐内压力急剧上升,这就是翻滚现象。
        3.LNG 厂区内可能对人体造成的伤害:低温冻伤;烫伤伤害;噪声伤害;触电伤害;机械伤害;碰伤伤害;坠落伤害。

    二、 LNG 工厂的安全技术措施

        安全技术措施是安全生产的重要保障,在技术上保障设备和系统的可靠运行,配备先进的检查设备和监测设备,能够有效的减少安全生产事故和职业危害,具体包括以下几个方面:   
        1.生产工艺安全设计和相关标准。LNG生产工艺安全是保证 LNG工厂设施安全运行的重要前提,因此,必须遵循相关标准和规范进行安全设计,常用的国外标准主要有美国国家标准《液化天然气 (LNG) 生产、 储存和装卸标准》、日本部颁标准《一般高压瓦斯保安法则》等,国内标准主要有《石油化工企业设计防火规范》、《城镇燃气设计规范》等。
        2.分布控制系统 (Distribute Control System, DCS)。DCS 系统用于显示和控制 LNG 装置的温度、压力、液位、流量、转速等数据参数,监控报警信息,能够实现远程数据显示,数据传输,生产控制等功能,确保生产安全顺利运行。

        3.紧急关闭系统(Emergency Shut Down, ESD)。ESD 系统在 LNG装置发生紧急状况时开启,用于隔离和关断 LNG 或其它设备,并关闭那些如果继续运行可能维持或增加灾情的设备。
        4.火灾和泄漏探测报警系统??赡芊⑸扇计寰奂?、LNG 或可燃制冷剂溢流的地方和封闭的建筑物应设置火灾和泄漏监控设备。在天然气生产设备和储罐附近要设置可燃气体浓度检测报警装置,当气体浓度达到爆炸下限的10-25% 时,即发出声光警报,以便迅速采取紧急措施。
        5.消防水系统。消防给水系统由消防泵房、消防水罐、消防管道及消火拴、 消防水炮等组成,用于消防,冷却储灌、设备和管道,控制未燃烧的泄漏或溢流危险物。消防水供应和分配系统的设计,应满足所有固定消防系统的同时使用需要。
        6.干粉灭火系统、泡沫灭火系统和移动式灭火器材。天然气泄漏量较少时着火,可以用干粉、二氧化碳、卤代烷灭火剂扑灭,但灭火后应立即切断气体来源,阻止气体溢出,否则可能引起复燃,甚至爆炸。采用高倍数泡沫灭火系统覆盖储罐区、管道、卸车台泄漏及事故集液池内的LNG,使其安全气化,避免产生危险。在LNG设备和汽车槽车的关键位置属于严重危险级别场所,应设置便携式或车轮式灭火器,能够扑灭发生的火灾??刂剖?、变配电室内配置手提式二氧化碳灭火器,以保证迅速有效的扑灭初期火灾。
        7.在爆炸和火灾危险场所严格按照GB 50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》等规范规定配置相应的电气设备,并采取相应的防雷措施 , 以防止电气火灾和雷电火灾。

    三、 LNG 液化工厂安全管理措施

        1.安全管理机构及其人员的设置。LNG工厂应有专门的机构负责安全管理 , 建立安全委员会,设置安环办主任和专职安全员,班组设置兼职安全员,构建清晰的安全管理网络图,划清各个岗位的安全责任,建立完整的安全管理制度,认真做好安全管理工作。
        2.安全管理制度。LNG工厂的安全管理制度分为两个部分:国家及地方法律法规和工厂安全管理制度。其中工厂安全管理制度又可分为:政策性制度和专项管理制度。
        A、涉及的国家及地方法律法规:《中华人民共和国宪法》、《安全生产法》、 《刑法》、《消防法》、《劳动法》、《道路交通安全法》、《职业病防治法》、国务院493号令《生产安全事故报告和调查处理条例》等。
        B、LNG工厂安全管理制度。①政策性制度主要有:《安全管理委员会章程》 、 《全员安全生产责任制》、《安全教育管理制度》等。②专项管理制度根据 LNG 工厂的实际需要,主要有:《兼职安全员制度》、《厂区安全管理细则及处理标准》、《隐患整改制度》、《检维修管理制度》、《岗位巡检制度》、《交接班制度》、《重大危险源管理制度》等。
        3.安全检查及其落实。加强日常的安全检查与考核,以此规范操作行为,对于重点的生产工艺、消防和报警器等设备,应建立日?;蚨ㄆ诎踩觳橹贫?,做到奖惩分明。杜绝违章生产作业,克服麻痹大意思想带来的安全隐患。
        4.工厂安全作业票的分类。工厂安全作业票分为六类:动火作业票、高处作业票、有限空间作业票、动土作业票、临时用电作业票和检维修作业票。
        A.动火作业是指能直接或间接产生明火的工艺设置以外的非常规作业,如使用电焊、气焊(割)、喷灯、电钻、砂轮等进行可能产生火焰、火花和炽热表面的非常规作业。
    工厂动火等级划分为:一级动火、二级动火、三级动火(固定动火)。①一级动火区域:主装置区、储罐区、灌装区、火炬区、末站;②二级动火区域:空压站、消防泵房、锅炉房;③三级动火区域:除一级、二级以外的区域为三级动火区域(固定动火)。
    动火作业审批程序分为一级动火、二级动火、三级动火(固定动火)《作业票》审批程序。①一级动火作业的《作业票》审批程序是:由申请用火人→申请用火负责人→工艺班长(副班长)→责任工程师→生产办相关人员审核→安全管理人员审核→工厂负责人批准;②二级动火作业的《作业票》审批程序是:由申请用火人→申请用火负责人→工艺班长(副班长)→责任工程师→生产办相关人员审批→安全管理人员批准;③三级动火作业的《作业票》审批程序是:由申请用火人→申请用火负责人→工艺班长(副班长)→生产办相关人员审批→安全管理人员批准。
    动火作业注意事项有:①作业票没有审批完成,不得动火;②一级动火作业由安全管理部门进行监护,监护人员不到位不允许动火;③高处动火需做好动火区域下方的防护、提示;④有限空间、工艺管线及内部有可燃气体、有毒有害气体动火的在履行作业前的检测及抽堵盲板外还需进行持续性检测,持续检测时间间隔不得超过30分钟;⑤节假日动火作业要提高一个等级。

        B.高处作业是在坠落高度基准面2米以上(含2m)位置进行的作业,高处作业分为一般高处作业和特殊高处作业两类。
    高处作业等级划分为:一级高处作业、二级高处作业、三级高处作业和特级高处作业。①高度在2~5m(含2m),称为一级高处作业;②高度在5~15m(含5m),称为二级高处作业;③高度在15~30m(含15m),称为三级高处作业;④高度在30m(含30m)以上,称为特级高处作业。
    高处作业审批程序分为一般高处和特殊高处作业审批流程,特殊作业指30米以上的高处作业。①一般高处作业审批流程为:主作业人员→作业监护人→工艺班长或安全员→作业单位负责人→生产办负责人审批→安环办批准;②特殊高处作业审批流程:主作业人员→作业监护人→工艺班长或安全员→作业单位负责人→生产办负责人审批→安环办审批→工厂领导批注。
    高处作业注意事项有:①风力6级以上严禁作业;②高处作业应与电缆保持最小安全距离(1.5M);③高处动火需做好动火区域下方的防护、提示;④高处作业严禁交叉作业,如必须分层交叉作业需做好隔离;⑤严禁极端天气下高处作业。

        C.有限空间作业是指化学品生产单位的各类塔、釜、槽、罐、炉膛、锅筒、管道、容器以及地下室、窨井、坑(池)、下水道或其它封闭、半封闭场所。
    有限空间主要作业条件有五条。①与系统进行隔离;②作业前30min内进行气体检测,作业过程中至少每30min检测一次;③涂刷具有挥发性溶剂时要采取强制通风措施;④进入具有酸碱腐蚀性有限空间时需穿戴好防酸碱工作服、工作鞋、手套等;⑤受限空间照明电压应小于等于36V,在潮湿容器、狭小容器内作业电压应小于等于12V。
    有限空间作业审批程序是:现场作业负责人→工艺班长或安全员→责任工程师→生产办负责人审批→总工(副总工)审批→厂长(副厂长)批准→安环办签发。
    有限空间作业注意事项有:①作业监护人员必须到位,保持通讯畅通;②相应的检测设备要具备持续检测条件的要保持检测状态;③作业人员的安全绳要牢固有效;④作业负责人不准离开有限空间现场。

        D.动土作业是指挖土、打桩、钻探、勘探、地锚入土深度在 0.5 m以上;使用推土机、压路机等施工机械进行填土或平整场地等可能对地下隐蔽设施产生影响的作业。
    动土作业要求有:①作业人员多人同时挖土应相距在2m以上,防止工具伤人;②作业人员发现异常时,应立即撤离作业现??;③发现边坡有裂缝、松疏或支撑有折断、走位等异常危险征兆,应立即停止工作,并采取可靠的安全措施;
    ④深度超过1.2m时,挖出的泥土堆放处和堆放的材料至少应距坑、井、沟边沿0.8 m,高度不得超过1.5 m,堆积坡度小于45°。
    动土作业审批程序是:机修人员审核→生产工艺技术人员审核→计控、仪表技术人员审核→电气技术人员审核→工程技术(给排水、消防)工作人员审核→安环办审核→总工程师(副总工程师)审核→厂长(副厂长)批准。
    动土作业注意事项:①作业人员需将具体动土深度、宽度写清楚;②审核人员必须到现场核实,落实开挖处有无相应管线或电缆,进行详细交底;③作业负责人不准离开开挖现场。

        E.临时用电作业是指由用电部门持动火作业许可证办理临时用电作业许可。
    临时用电作业审批程序是:临时用电负责人→电气接线人员→电气班长→工厂领导。
    临时用电作业注意事项有:①临时用电作业应先开具相应动火作业票 ;②临时用电时间、地点应与动火作业票一致;③电气作业人员必须双人,一人作业、一人监护;④非电气专业人员严禁私自接电。

        F.检修作业等级划分可分为两种,按机修专业划分,可分为①一级:拆无备用的各类动、静设备、改造、动火、用电、带压、含可燃气体、核心设备;②二级:各动、静设备的维护;③三级:日常保养各类机泵、压缩机、辅助系统。按电气专业划分,可分为①一级:三大机组及附属设备的维修;②二级:有备用设备的维修;③三级:临时用电、停电、送电。
    检修作业审批程序是:作业人员→作业负责人→工艺班长→主管领导→监护人→工厂领导。

    四、LNG 液化工厂事故应急管理

        针对LNG 的事故特点,建立 LNG 工厂事故应急处理领导小组,制定事故处理预案。其目的是为了在发生事故时,能以最快的速度发挥最大的效能,有序地实施救援,达到尽快控制事态发展,降低事故造成的危害,减少事故损失(人员伤亡、财产损失、环境污染)。应急预案主要分为综合应急预案、专项应急预案、现场处置方案和附件。
        1.综合应急预案是从总体上阐述处理事故的应急方针、政策,应急组织结构及相关应急职责,应急行动、措施和保障等基本要求和程序,是应对各类事故的综合性文件。
    综合应急预案主要包含:危险源及风险分析、防范措施;应急救援组织机构、人员和职责;报警、通讯联络方式;人员紧急疏散、撤离;应急救援保障——内部保障、外部救援;预案分级响应条件;事故应急救援关闭程序;应急培训计划;演练计划等。

        2.专项应急预案是针对具体的事故类别(如危险化学品泄漏等事故)、危险源和应急保障而制定的计划或方案。
    专项应急预案主要包含:事故类型和危害程度分析、应急处置基本原则、组织机构及职责、危险源监控及预警、信息报告程序、应急处置、应急物资与装备保障。

        3.现场处置方案是针对具体的装置、场所或设施、岗位所制定的应急处置措施。
    专项应急预案主要包含:事故特征、应急组织与职责、应急处置、注意事项。

        4.附件主要包含:有关应急部门、机构或人员的联系方式;重要物资装备的名录或清单;规范化格式文本;关键的路线、标识和图纸;相关应急预案名录;与相关应急救援部门签订的应急支援协议或备忘录。

    五、总结

        LNG 工厂发展在我国尚处于起步阶段,特别是国内尚未颁布关于LNG 站设计和施工的行业规范 ,设计和工程建设中都可能因为各种因素,留下未来运行的安全隐患。作为陕西省燃气工作者,完善安全技术管理和安全管理制度,加强职工培训教育,提高安全意识,才能够确保了 LNG工厂的安全稳定运行,保障生命和财产的安全。
     
     

    参考文献:

    [1] 敬加强 梁光川 蒋宏业.液化天然气技术问答 [M].北京:化学工业出版社,2006。
    [2] 顾安忠.液化天然气技术[M]. 北京:机械工业出版社,2003。

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