撬装式液化天然气LNG加气站安全设计.docx

撬装式液化天然气(LNG)加气站安全设计
0引言
LNG加气站建设是保证LNG汽车正常运行的基本前提，单燃料LNG汽车的发展更要求配套加气站与之同步发展。为加快加气站的建设和降低建站成本，国内外正大力推广建设移动撬装式LNG加气站。它是采用撬装式集成技术将加气站的储存装置、加注系统和控制系统等都尽可能集成在一个撬装底座上形成一个闭环控制的整体设备。该类装置不依赖天然气管网及气源，占地面积小、集成化程度高、技术先进、安全可靠、投资小、建站周期短、易操作和搬迁，机动灵活，集撬装移动的方便性和LNG运输及使用的优势于一体。这种加气站不须单独建站，可以设在现有的加油站或CNG加气站里，能在较短的时间内以较少的投资迅速形成加气网络，特别适合在城市内建设推广[1-6]。但是撬装式LNG加气站对安全具有特殊要求，所以改进其安全设计，对于保证其高度集成化与撬装移动性具有重要意义。
1撬装式LNG加气站危险性分析
LNG燃料是一种密度小、易燃易爆且扩散性极强的液体，属甲类火灾危险品，其性质与液体甲烷相似，若处理不当，极易发生事故。撬装式LNG加气站的危险性主要包括：①LNG燃料为低温液体，一旦发生泄漏，会造成材料性能下降，导致更严重的事故，并极易造成人员被低温灼伤的事故；②在充装LNG过程中，进入同一设备及管路的LNG会由于密度和成分的差异引起分层，导致LNG突然大量蒸发，压力骤升。若压力超过设备的极限承压能力，就会造成设备损坏和介质泄漏，甚至爆炸；③LNG气化与空气混合会形成爆炸性混合物，如果存在着火源，则极易发生火灾爆炸事故。同时，气体燃烧产生的辐射热会对工作人员及装置造成极大危害；④天然气虽然毒性小，但泄漏后可能会造成人员窒息等人身伤亡事故；⑤撬装式LNG加气站由于其高度集成化的特点，发生事故时损坏程度深。
由此可见，撬装式LNG加气站的安全问题至关重要，在设计制造和操作过程中，必须明确有关危险源，根据相关标准和运行管理经验对其安全性进行全面把关，从而使之达到较高的安全水平。
2撬装式LNG加气站的安全设计
2.1建站安全设计
站址的选择和分布应符合城市和区域道路交通规划，以及安全防火、环境保护、方便使用的要求，不应设在供电、通信线路的下方。在主城区内所建的加气站，应靠近交通干道或车辆出入方便的次要干道上；郊区所建的加气站宜靠近公路或主城区的交通出入口附近。
撬装式LNG加气站的LNG储罐、加气机与站外建、构筑物或设施间的防火间距应符合表1的规定，LNG储罐与明火、散发火花地点和站内建、构筑物间的防火间距应符合表2的规定。与CNG加气站或加油站合建的LNG加气站安全距离的确定应按GB50156的要地点和站内建、构筑物间的防火间距应符合表2的规定。与CNG加气站或加油站合建的LNG加气站安全距离的确定应按GB50156的要求执行，若其他可燃性或危险性液体可能浸入加气站，应采取有效的防护措施[7-10]。

2.2LNG槽车卸液安全设计
对于撬装式LNG加气站而言，其气源主要依靠槽车供应，因此LNG槽车卸液过程相当重要。在LNG槽车卸液设计中应注意以下几点：①必须采用密闭卸液方式；②在卸液管线的两侧均应设置切断阀，当LNG储罐的储存容量超过7.6m3时，应在卸液口设置液相止回阀，以防止液体回流；③应设置放空和吹扫接头，集中放散放空及吹扫气体；④在卸液过程中应关闭运输车辆发动机。
2.3加气站管路系统安全设计
LNG燃料管道作为撬装式LNG加气站的输运通道，由于其输运介质为低温流体。因此，在设计管道及其支撑结构时应考虑到温度变化及大温差对材料性能的要求，其保温材料必须具有良好的防水、隔热、阻燃功能，并对支撑结构采取隔热措施，以防止结冰或支撑钢材脆化等。为防止由于阀与阀之间隔离开的各液体管段或低温气体管段出现超压现象，应在各管段上设置管线安全阀，以防止管道超压造成事故，放散气体需要进行集中放散处理。管线泄压安全装置的设置应能最大程度地降低对管线或管件造成破坏的可能性。应正确设置管线安全阀排出方向，以减少对人员和其他设备的危害。
撬装式LNG加气站的所有管道及管件的设计压力应为加气站最高工作压力的1.5倍以上，安全阀起跳压力为其1.05～1.10倍。设计温度低于-20℃的管线应选用奥氏体不锈钢材质及LNG专用低温阀门。低温管道系统中储罐出口至泵的液相管道应采用真空绝热管道，其余液相管道在条件允许的情况下应尽量采用真空绝热管道。
2.4LNG储罐安全性设计
LNG储罐作为撬装式LNG加气站的存储设备，在安全设计中应考虑以下几点[6]：
1）为保证储罐及其连接部件在低温条件下能够正常工作，其罐体材料必须采用抗低温材料。暴露在外的储罐隔热层应具有防火、防水、阻燃、阻蒸汽的性能，且在消防水的冲击力作用下不会移动。
2）储罐内外筒之间填充的不可燃隔热材料不仅