LNG/CNG加气(母)站安全评估与防护技术研究

1.项目概况:

据国家科技部“十五”清洁汽车技术研究项目的调研,在重点调研的68个CNG站,其中有35个站近年共发生了101起安全事故,主要集中在CNG加气站售气系统、高压储气系统和天然气压缩系统,如售气机拉断阀失效、储气井套管冲出或窜动以及气瓶爆炸等。

随着中国石化天然气和液化天然气的发展,其LNG/CNG加气站的建设也处于高速发展之中,特别是随着川气东送管道的投产,中国石化已在管道沿线建设了多座加气母站。目前,对于已经投产运行的CNG加气站在气质、储气设施、工艺设备和关键作业上还存在许多安全问题,缺乏系统的安全运行检查标准和腐蚀控制标准。对于LNG加气站,缺乏成熟的建站经验和运行管理经验。我国加气站标准建设速度比较滞后,对加气母站和LNG、L-CNG加气站的建设标准还未作详细规定。

由于LNG/CNG加气站一般地处市区或邻近市区,周围建筑物密集,人、车流量大;加气站一旦发生事故,危害特别重大。特别是LNG汽车加气站由于工作介质的易燃易爆特性和低温深冷特性,它的安全问题尤为重要。因此确定站场关键爆炸的能量及爆炸的影响范围,开展LNG/CNG加气站工艺和关键设备的系统安全分析与评估,制定加气站安全运行检查标准非常重要。

本课题制定了系统的加气站安全运行管理规定和技术标准,建立了各类加气站HAZOP分析模板,开展了LNG加气站LNG扩散和抑制技术专项研究,建立了基于CFD技术的加气站站房式压缩机间概率爆炸安全分析方法,提高了中国石化LNG加气站/CNG加气站安全设计和安全运行水平。

2.主要成果:

(1)编制了加气站安全运行管理规定和技术标准。

(2)建立了各类加气站HAZOP分析模板,并对天然气分公司、重庆石油分公司和贵州石油分公司下属的CNG加气母站、CNG液推子站、CNG加气常规站和LNG加气站进行了HAZOP分析与风险评估,系统的辨识了各类加气站存在的危险与可操作性问题及风险分布。

(3)通过加气站泄漏CFD模拟与试验及油品灯箱的安全性测试,建立了加气站油品灯箱的安全设置和防爆要求,并同时建立了加气站卸载气放空安全要求,并在各站场执行。

(4)建立了基于CFD技术的加气站站房式压缩机间概率爆炸安全分析方法和瞬态点火概率计算程序,并在双山加气站进行了成功应用,得到双山加气站压缩机间爆炸载荷频率超越曲线,为该站站房式压缩机间隔墙及观察视窗的安全设计提供了爆炸冲击载荷安全阈值。

(5)开展了LNG加气站LNG扩散和抑制技术专项研究:

利用通过有效性验证的LNG液池和扩散模型,建立了1.22m和2m深的两种半地下罐池LNG泄漏时,不同防护堤高度下0.5LFL扩散距离多项式预测模型;

得到了LNG加气站不同作业区LNG扩散风险的定量排序。并对贵阳二戈寨LNG加气站储罐区LNG蒸汽扩散抑制措施进行了优化,降低了站房风险。

(6)形成加气站腐蚀调查报告,提出了加气站防腐蚀措施。得到加气站各类材料在不同H2S环境下的腐蚀速率数据,为加气站各类设备防H2S腐蚀选材提供了实验数据。

3.创新点和知识产权:

(1)建立了各类加气站HAZOP分析模板。

(2)建立了基于CFD技术的加气站站房式压缩机间概率爆炸安全分析方法和瞬态点火概率计算程序。提出了LNG加气站两种半地下LNG储罐不同防护堤高度下0.5LFL扩散距离多项式预测模型。

(3)发明专利:加气站天然气吸附回收利用方法(申请号:201310493050.3);一种加气站放空气回收利用方法(申请号:201310493126.2)。

(4)实用新型专利:一种高压气体和溶液腐蚀模拟试验装置(专利号Zl 201220530951.6)。

4.成果应用情况:

成果在天然气分公司、重庆分公司、贵州分公司等企业开展了相关的风险分析技术应用,系统了识别了加气站存在的工艺设备安全问题,提高了加气站的运行安全。

加气站管道泄漏和油品灯箱的安全分析与测试数据为整个销售企业加气站油品灯箱安全设置提供了科学依据,并利用试验验证后的射流扩散模型,建立了加气枪(柱)卸载气放空指南。加气站概率爆炸安全分析方法在双山加气站得到应用,可较好的解决目前站房式压缩机厂房观察视窗的安全设计。

在加气站事故统计、HAZOP分析、加气站腐蚀研究、加气站气体爆炸研究、卸载气放空安全研究和LNG加气站LNG扩散风险及抑制技术的研究基础上,形成的中国石化加气站安全运行规定及安全标准,并在整个销售企业进行试点运用,取得了很好的应用效果。

随着加气站的快速发展,加气站的安全问题也日益突出。本课题形成的加气站HAZOP模板、加气站安全运行标准、加气站安全要求、加气站典型事故模拟和试验测试数据及风险评估技术将具有广阔的应用前景。

 

信息来源: 
2014-12-02