国家标准《天然气液化气工厂设计规范》解读.ppt

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1、国家标准天然气液化气工厂设计规范编制简介,摘要：介绍了国家标准天然气液化气工厂设计规范编制情 况，介绍了美、欧LNG标准NFPA59A和EN1473，介绍了本规范的编制原则，提出了规范编制中需要讨论的几个大问题。关键词：国家；标准；天然气；液化；设计；规范；编制,目 录,1 建立我国LNG产业技术标准的紧迫性,技术标准是社会经济活动中人们需要共同遵守的技术依据和准则。强制性技术标准可以定义为技术法规，工程建设性标准属于技术标准的范畴，是工程建设的法律依据和指导性文件，用于工程建设的规划、选址、施工、建设、验收、运行、管理等全生命周期内，用来规范、约束和引导参与工程建设各主体的行为，包括政府官员

2、的监管行为；技术标准又体现一个国家产业化发展的水平，彰显拥有自主知识产权的科技创新成果和技术实力。通过实施技术标准化的国际战略，提升国际竞争力，抢占国际市场制高点；技术标准又必须紧紧抓住国家经济社会发展的机遇，为政府的战略决策提供科学依据，是政府决策的技术保障，是促进经济快速发展的有力工具。我国LNG产业与发达国家有40多年的差距，产业经验不足，产业链不完善，产业技术标准明显滞后，从我国第一座LNG液化工厂在中原油田的建设，到全国LNG产业全面蓬勃发展的今天，无不面临着一个十分现实的问题，即LNG产业技术标准的空缺。由于技术标准的空缺，项目立项、审查、设计、施工、验收争议较大，目前各地政府主管

3、部门往往采取组织专家进行一事一议的方式审查、监管LNG工程。耗时耗力耗费巨大，一定程度上制约了LNG产业的发展，也有可能留下一定的质量安全隐患。天然气液化工厂设计规范的编制正是在此背景下启动。,2 关于本标准的基本情况,（1）任务来源 根据住建部2010年工程建设标准制度修订计划的通知，建标【2010】43号文件，陕西省燃气设计院、中原石油勘探局勘察设计研究院作为主编单位。（2）本标准涵盖范围及分界：涵盖范围：天然气、煤层气、煤制气、生物质沼气、化工尾气驰放气等一切含有甲烷成分的可燃气体的净化、液化、储存、装运。地域分界：陆上装置的设计，不包含水域部分。气源分界：与气源上游的分界是成“气”以后

4、。（3）本标准的定位 一本贯以GB/5的标准号的强制性国家标准，在国内可与GB50183石油天然气工程设计防火规范、GB50160化工企业设计防火规范、GB50028城镇燃气设计规范相比较；在国外可与美国联邦法规49CFR193液化天然气设施安全，美国国家标准ANSI/NFPA 59A液化天然气（LNG）生产、储存和装运，欧洲标准EN1473液化天然气设备与安装 陆上装置设计相比较。,3 国外LNG标准简介,（1）国外LNG标准概况 发达国家十分重视LNG标准的建设，LNG技术标准的建设与LNG产业的发展相辅相成。上世纪六十年代美国建立了自己第一个LNG标准(NFPA59A),以后欧洲、加拿大

5、、澳大利亚、日本纷纷开始建立自己的LNG技术标准体系，如美国联邦法规49CFR193液化天然气设施安全，美国国家标准ANSI/NFPA59A液化天然气（LNG）生产、储存和装运，欧洲标准EN1473液化天然气设备与安装 陆上装置设计，加拿大标准CAN/CSA-Z-276液化天然气（LNG）生产、储存和装运，澳大利亚标准AS3961液化天然气的储存和操作方法，日本法规高压气体安全保障法、燃气企业法、电气企业法，国际标准化组织ISO/TC67(石油天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会)和ISO/TC193(天然气标准化技术委员会)，也正在研究LNG产品、计量、设备、材料等标准。,（2）国外L

6、NG标准先进性 本质化安全的原则 在工程选址、建设、设备建造、人员培训、运行管理等系统生命周期的全过程中，通过加强工程本质化安全来实现系统安全。系统组成或组件构思一开始就融入安全设计的思想，所谓本质化安全包括两个方面的安全，一是正常安全即首先保证系统在正常运行时是安全的，这就是系统在其生命周期内不依赖保护设备能正常运行；二是故障安全，当系统偏离正常的操作条件或控制系统失效时，系统能保持稳定或停止在一个安全的状态下，这是一种通过自我控制、自我约束的思想来实现系统的安全.在实现本质化安全的同时，也要实现工程化安全，工程化安全是本质化安全的后备，其主导思想依靠一些消防安全设施、应急抢险方案作为后备保

7、护。,3 国外LNG标准简介,危险性评价（Hazard Assessment）的原则 EN1473和NFPA59A在危险性评价观点基本趋于一致，在场地选址、设计、设置建造施工安装、运行等全过程进行危险性评价，评价主要方法是应用系统安全工程的原理和方法，对系统中存在可能存在的危害因素进行辨别分析，如工程选址时地质、自然灾害、周边环境、来自内外部的危险，如装置（物料）、人和环境的不安全行为，判断这些危险因素发生的可能性及后果的严重性，从而将这些风险与设定的目标值（如一定范围内的可接受的热辐射值，LNG蒸气浓度值）比较，提出解决问题的措施。为了向危险性评价提供科学依据以及将LNG着火和扩散后的危害半

8、径定量化，NFPA59A和EN1473提出利用数学模型定量计算和分析。欧洲标准EN1473和美国标准ANSI/NFPA59A对着火的热辐射强度和LNG蒸气的大气扩散，都规定使用有效的数学模型进行计算，所谓有效数学模型即是“公认”的，有一定“权威性”的。,3 国外LNG标准简介,工艺流程的危险和可操作性分析（HAZ0P）。工艺流程（PID图）的安全性是LNG工厂安全的关键，HAZ0P分析方法的本质就是通过系列的分析会议对工艺图纸和操作规范进行分析，分析一些特殊点工艺状态参数的变化（偏差）引起的后果，提出改进措施。针对介质特点，合理确定防火间距。针对同一介质，同一流程以及LNG管道两相流的特点，尽

9、量缩短设备之间，装置之间的防火间距。利于低温深冷管道的运行。减少占地面积。低温深冷管道由于冷损产生少量蒸发气体，LNG管道常以两相流形式输送介质。防火间距的增大意味着管道长度的增大。冷损增大，蒸发气体量增大，管道运行困难和危险性增大，占地面积增大。如在汽车槽车装卸处到储罐的防火间距，我们防火规范规定40米。NFPA59A规定同转运行作业直接联系的设施或设备之间距离不限，意思是尽量缩短。,3 国外LNG标准简介,灵活的裁量权 NFPA59A在一些关键的防火间距的条规上，有时注明“例外，经主管部门批准，采取措施可减少到米”，赋予主管部门一定的裁量权，使主管部门视实际情况灵活掌握。NFPA59A对主

10、管部门的定义十分宽松，只要把公共安全放在第一位，主管部门可以是国家机关或个人，消防、劳动、卫生、建筑官员，电气检查人员，保险公司人员也可以，因为保险公司对投保人的财产安全，人员安全也要负责。综合性的标准 49CFR193、NFPA59A和EN1473，这些标准均是一本综合性标准，涵盖范围是从工厂选址、设计、设备制造、施工、人员培训、运行管理、操作手册、维修手册、事故抢险预案到工厂寿命终止的整个过程。我国标准一般是单独的“设计规范”、“施工验收规范”、“安全运行规程”或最多是“设计与施工规范”，不像这些标准综合性强。国外标准的理念是工程项目从建设到运行是一个有机的整体。所以每一过程的细节，每一个

11、操作者的行为都事关安全，都要严格约束、都要规范，这些标准也有人称之为“HSE”标准。,3 国外LNG标准简介,4 国内标准与国外标准的区别,（1）国外标准在工程选址、总平面布置时注重危险性评估，国内标准注意刚性规定防火间距，且防火间距往往偏大。（2）国外标准（EN1473），要求工艺流程（PID）要进行危险性和可操作性分析，即对系统关键点的状态参数和操作步骤进行分析，研究偏差的原因，产生的后果，安全保护设施是否合适，提出建议措施。我国设计规范无此要求。（3）国外标准注重本质化安全，在防火间距的规定上距离小项目少，而我国规定是距离大，而项目多。（4）国外标准是一种积极的主动的灵活的管理模式，而我

12、国规范是一种被动的硬性的管理模式。,5 本标准编制的原则,（1）贯彻执行国家有关安全、环保、健康、节能、节地的有关法律规范，认真落实国家有关合理利用资源，发展低碳经济的方针政策。做到技术先进、经济合理、安全使用。（2）积极采用先进技术、先进工艺、先进设备、新型材料，全面体现国际国内LNG产业技术水平。（3）立足国外先进标准，努力与国外先进标准接轨，学习国外先进理念，洋为中用，借鉴适当条款。（4）强化本质化安全设计，尽量减少防火间距，有利管道安全运行，合理利用土地资源。（5）结合中国国情，体现中国特色，做到清晰明瞭，可操作性强。（6）注意与国内现有石油、化工、燃气防火规范的协调。,6 本标准涉及

13、的几个重大问题的思考,（1）关于厂外防火间距 我国过去一些大的石化装置基本上单独选址建设，规范规定从储罐计起距相邻企业的围墙的防火间距一般在120米左右。目前各地大多集中规划工业园区、能源化工园区，尽管防火间距从LNG储罐计起，但是这些工厂之间肯定留有100米左右的距离，工业园区将不成片连接，极大地浪费土地。建议：结合实际情况，加强本质化安全设计，尽量缩小防火间距；不应以围墙计起，距相邻工厂的距离应从相邻工厂的危险介质的储罐计起，使工业园区连成一片。（2）关于事故水池 事故水池的设置是在2005年11月吉林石化公司双苯厂硝基苯棘镏塔发生爆炸，引发松花江水污染事件后，国家有关部门及有关大型国有企

14、业以及其他形式要求，后于2009年出台GB50483化工建设项目环境保护设计规范。,事故水池的作用是在化工企业发生事故、检修等特殊情况下，防止和控制石化企业事故时泄漏的物料或事故处理过程中产生的污水对周边水体环境的污染及危害，暂时贮存排除废液的水池。简单说，化工企业中的事故水池的设置是防止化学物品流出厂外，或者通过喷淋后的消防水流出厂外，对厂外的水体环境造成污染。天然气液化工程的原料为气态天然气，产品为液态天然气(LNG)，生产过程为物理过程,无化学反应。这种气体处理厂与化工厂的物料及发生事故的后果有本质的区别。气态天然气比空气轻，泄漏后会很快挥发到大气中并迅速扩散。,6 本标准涉及的几个重大

15、问题的思考,液态天然气(LNG)以低温深冷方式储存，一旦从储罐或管道中泄漏，泄漏量少或泄漏速率小时会立即急剧气化成蒸气；泄漏量大时会部分气化蒸发，随空气上升扩散，部分有可能来不及气化泄漏到地面，在有消防水喷淋的情况下，会加速它的气化。在发生火灾的情况下，物料全部燃烧，总之，无论液态、气态天然气不溶于水也不会与水共存。因此，在事故状况下，不会有气态天然气和液化天然气通过喷淋的消防水排出厂外，不会污染周边水体环境。建议天然气液化工厂不设事故水池。不设事故水池，当然要防止LNG流淌到场外，采取的措施使工艺装置区的排水系统不能直接排出场外。,6 本标准涉及的几个重大问题的思考,（3）关于火炬的设置 火

16、炬的设置主要考虑到事故状态下燃烧可燃液体和气体。我国现行防火规范未作出强制性要求，但我国先期建设的石油化工厂都设火炬，主要针对化工尾气、驰放气中含有可燃气体或其他有毒气体。目前国内一些规模相对较大的LNG工厂设了火炬。火炬有一个维持火焰的最小用气量。火炬的最小用气量一般每天在100300m3左右。LNG工厂的长明火炬，浪费了能源，增加了温室效应，不利于节能减排。所以火炬的设置值得讨论。即使设火炬，是否考虑在事故状态自动点燃，不一定是长明火炬。除此之外，火炬还有一个占地面积大的问题，我国现行规范规定，可能携带液滴的高架火炬距重要建筑物、工艺装置、储罐等的防火间距均为90米，一个火炬几乎占地38.

17、2亩。即使要设，建议采取安全措施，保证火炬不带“液滴”，适当缩小防火间距。,6 本标准涉及的几个重大问题的思考,（4）关于中央控制室的设置位置 目前国内在建的LNG工厂与石油化工装置相比较仍属小型装置，一般设置一个中央控制室,中央控制室目前有的设在厂前区，与办公楼生活楼一个区域；有的设在生产区，设在生产区的控制室墙壁无窗洞，值班人员完全依据显示屏观察。这两种做法均是依据现行化工企业设计防火规范,设在厂前区的是依据此规范“装置的控制室宜布置在装置外”，设在生产区无窗洞的是依据此规范“布置在装置内的控制室面向火灾危险性设备一侧外墙应无门窗洞口”，两种做法的后果是设在厂前区的控制室离装置区太远，不便

18、于去现场观察，设备故障时不掌握现场情况。设在生产区的控制室由于无窗口，房子黑暗，且通过安装抽风机换气。设在厂前区的还有一种说法是考虑到“以人为本”理念，远离危险区，保证控制室人员安全。,6 本标准涉及的几个重大问题的思考,（5）中央控制室是全厂控制调度指挥的中心。从保证全厂运行安全的角度，布置在生产区为宜。生产区不能理解为装置区，装置区是一个以道路分隔的独立主项的区域，生产区包含装置区及辅助生产装置等多个独立的主项。只要满足：不在装置区内 不在爆炸危险区域内 按照现行规范规定留足防火间距即可。控制室应优先采用自然采光，自然通风，直观方便，既依靠控制系统显示屏又要方便值班人员观察装置区，方便处理

19、突发事故，有利于装置安全运行。少数人的“不安全”可能换来的更多人的安全。,6 本标准涉及的几个重大问题的思考,（6）关于自动化水平 装置的自动化水平是装置先进性的指标之一，但同时也事关装置的运行经济性和安全性。自动控制体系包括自动检测系统、自动操作系统、自动调节系统、安全控制系统。装置的高自动化，高智能化，减少了人工干预的机会，使系统能运行在最佳工作状态和安全状态下，如目前LNG液化工艺采用的MRC工艺，这种工艺随着气源组份的变化，自动调节混合冷剂的比例，使系统运行在最佳的冷剂配比状况下，节约电费，节约运行成本；如安全控制系统，当发现系统偏离正常值太大，不可恢复时能立即启动紧急停车系统，关断一

20、些阀门。自动化水平越高，自动控制越完善、越可靠，可以大大地提高系统的安全性和经济性，可以大大节约人力资源。国外有的50万方的LNG工厂，一班只有10多人，全厂只有4050人，而国内目前LNG工厂，一班约有3040人上班，全厂人数约150200人左右。,6 本标准涉及的几个重大问题的思考,自动化水平越高的LNG工厂，工程建设投资会高一些，但长期的运行费用低廉，安全性能好，本规范在LNG工厂的自动化水平方面将有较高的要求。以上是本人关于天然气液化工厂设计规范编制的情况的简单介绍，及规范涉及到得一些重大问题的初步意见，且是个人意见，可能有不妥之处，在本次会议提出，希望能起到抛砖引玉的作用。规范应该是一个产业界人士共同参与，公开性强、透明性强、包容性强的集体劳动成果，欢迎各位积极参与，为将这本规范作成国内一流且在国际上有一定影响的技术标准而共同努力。,6 本标准涉及的几个重大问题的思考,欢迎批评指正！,谢谢！,