超大型液化天然气储罐及库区安全设计性能化技术研究

【摘要】：液化天然气（LNG）作为一种新兴能源，以其清洁、经济、高效的特点被广泛应用于化工、居民生活、汽车燃料等领域，社会的需求量不断增长，LNG产业的发展日益壮大，LNG储罐的规模也随之呈现大型化的趋势发展为超大型储罐，超大型储罐及库区成为必然的发展方向。但是，大规模的液化天然气聚集在储罐和库区，一旦发生泄漏火灾爆炸事故，将会造成重大的人员伤亡和财产损失。因此，对超大型LNG储罐及库区的安全设计进行深入研究，预防或减轻火灾爆炸事故的影响，对促进国内LNG产业的长远发展具有十分重要的意义。 目前我国LNG标准化建设还处于发展阶段，国内大规模生产和储存LNG的相关经验较少，并没有一套适合于超大型LNG储罐及库区的成熟的标准规范。所以，本文充分借鉴国内外LNG储罐及库区的设计经验，并融入性能化的设计理念，旨在形成一个系统的针对超大型LNG储罐及库区的安全设计过程。本文首先分析了LNG和LNG储存过程中的危险性，有针对性的对储罐进行安全设计，选取了适于大量储存液化天然气的储罐类型和适于与液化天然气直接接触的内罐材质类型，并对储罐仪表系统进行了设计。其次，提出了LNG储罐区性能化布局设计的程序，参照NFPA59A-2009和EN1473-2007标准，明确了两个标准对LNG储罐防火间距的规定内容，结合性能化布局设计技术和NFPA59A-2009和EN1473-2007对储罐防火间距确定的规定，形成了LNG储罐区布局设计方案。然后，论文结合QRA风险分析技术和区域风险叠加原理，建立了适用于LNG储罐区及周边区域性能化风险分析程序，采用风险评价指数（RAC）矩阵法筛选LNG储罐区风险水平较大的事故进行风险计算，制定出了适用于我国LNG站场的风险可接受标准，分析了DNV的SAFETI软件的计算流程和有效性。最后，论文将LNG储罐区性能化安全设计技术进行了实例应用研究，按照性能化布局设计程序，采用NFPA59A-2009基于事故后果的手段和EN1473-2007基于危险性评估的手段，分别考虑罐顶池火灾和卸料管线发生直径50mm孔洞泄漏火灾作为事故场景确定储罐防火间距，指导完成实例LNG储罐区的设计布局；在此基础上，应用SAFETI软件对储罐区LNG卸料管线全口径断裂泄漏事故进行风险叠加计算，得出接收站及周边区域的个人及社会风险均处于可接受区域，说明实例LNG储罐区的布局规划设计能够满足对公众安全的要求，同时提出进一步提高接收站部分区域风险水平的建议措施。 【关键词】：超大型LNG储罐 安全设计 性能化 防火间距 风险分析 风险标准
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 论文的研究背景10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 存在的问题11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 大型 LNG 储罐发展概述12-15
• 1.2.2 储罐及库区性能化安全设计研究现状15-19
• 1.3 论文研究内容19-20
• 1.4 论文研究意义20-22
• 第二章 大型 LNG 储罐安全设计22-38
• 2.1 液化天然气储存系统危险性分析22-24
• 2.1.1 LNG 的危险性22-23
• 2.1.2 LNG 储存过程的危险性23-24
• 2.2 LNG 储罐形式选择24-27
• 2.2.1 LNG 储罐罐型选择24-26
• 2.2.2 LNG 全容式储罐26-27
• 2.3 LNG 储罐内罐材质选择27-31
• 2.3.1 内罐材质的特殊要求27
• 2.3.2 LNG 储罐常用低温钢概述27-29
• 2.3.3 9Ni 钢安全性分析29-31
• 2.3.4 LNG 储罐内罐材质选择31
• 2.4 LNG 储罐仪表系统设计31-37
• 2.4.1 LNG 储罐仪表系统概述31-34
• 2.4.2 LNG 储罐仪表系统设计34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 LNG 储罐区性能化布局设计技术38-52
• 3.1 LNG 储罐区性能化布局设计38-42
• 3.1.1 LNG 储罐区性能化布局设计方法和目的38-39
• 3.1.2 LNG 储罐区性能化布局设计程序39-41
• 3.1.3 LNG 储罐区性能化布局设计软件支持41-42
• 3.2 LNG 储罐防火间距确定主要依据42-45
• 3.2.1 国外 LNG 站场安全标准规范42-43
• 3.2.2 国内 LNG 站场安全标准规范43-44
• 3.2.3 LNG 站场安全标准规范发展动态44-45
• 3.3 LNG 储罐防火间距确定方法45-50
• 3.3.1 NFPA59A-2009 标准规定储罐防火间距46-48
• 3.3.2 EN1473-2007 标准规定储罐防火间距48-50
• 3.4 LNG 储罐区布局设计方案50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 LNG 储罐区性能化风险分析研究52-67
• 4.1 LNG 储罐区性能化风险分析概述52-55
• 4.1.1 LNG 储罐区性能化风险分析方法52
• 4.1.2 LNG 储罐区性能化风险分析程序52-55
• 4.2 LNG 储罐区事故场景选取方法55-56
• 4.3 LNG 储罐区风险分析标准56-62
• 4.3.1 风险可接受标准制定原则56-57
• 4.3.2 个人风险可接受标准57-60
• 4.3.3 社会风险可接受标准60-62
• 4.4 LNG 储罐区风险分析计算62-65
• 4.4.1 个人及社会风险计算模型62-63
• 4.4.2 LNG 储罐区事故概率的确定63
• 4.4.3 LNG 储罐区风险计算软件63-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第五章 超大型 LNG 储罐区性能化安全设计技术应用67-90
• 5.1 LNG 接收站储罐区概况67-69
• 5.1.1 LNG 接收站概况67
• 5.1.2 LNG 储罐区规划67-68
• 5.1.3 自然条件概况68-69
• 5.2 LNG 储罐区性能化布局设计69-81
• 5.2.1 依据 NFPA59A-2009 确定储罐防火间距69-73
• 5.2.2 依据 EN1473-2007 确定储罐防火间距73-79
• 5.2.3 LNG 储罐区布局设计79-81
• 5.3 LNG 储罐区性能化风险分析81-88
• 5.3.1 区域信息收集81-82
• 5.3.2 事故场景筛选82-83
• 5.3.3 事故后果分析83-85
• 5.3.4 事故风险计算85-87
• 5.3.5 提高风险水平建议措施87-88
• 5.4 本章小结88-90
• 第六章 结论与展望90-92
• 6.1 研究结论90-91
• 6.2 研究存在的问题及展望91-92
• 参考文献92-98
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果98-99
• 致谢99

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