某天然气气化工程生产安全分析与评价毕业设计论文 精品.docx
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某天然气气化工程生产安全分析与评价毕业设计论文精品
西安建筑科技大学
本科毕业设计（论文）
题目
某天然气气化工程生产安全分析与评价
学生姓名
xxxxx
学号
xxxxxxx
院（系）
xxxxxxxx
专业
xxxxxxx
指导教师
xxxxxxxxx
时间
2013年6月3日
摘要
天然气是一种安全、洁净的一次性能源，世界发达国家和发展中国家都十分重视天然气的开发和利用。
为了进一步推广天然气这种经济、环保、洁净的新型能源，完善优化城市能源结构，创造良好的经济效益和社会效益，某天然气投资发展有限公司拟在某县门站内合建一座供气规模为1.5万Nm3/d的CNG加气标准站一座。
本文通过对该加气站物理、化学危险因素以及重大危险源进行分析辨识，运用安全检查表、事故树分析、危险度法、TNT当量法和喷射火的方法，确定该加气站生产中存在的安全隐患，并且对天然气防火防爆，防泄漏给出了相应的对策措施，确保了该加气站安全经营。
关键词：
CNG加气标准站，危险有害因素，事故树，TNT当量法，防火防爆
Abstract
Naturalgasisasafe,cleandisposableenergy,theworld'sdevelopedanddevelopingcountrieshaveattachedgreatimportancetothedevelopmentandutilizationofnaturalgas,Inordertofurtherpromotethenaturalgasthiseconomy,environmentalprotection,cleannewenergy,improvetheoptimizationofurbanenergystructure,tocreateagoodeconomicandsocialbenefits,InvestmentandDevelopmentCo.,anaturalgasgatestationswithinacountyintendstojointlybuildagasscaleof1.5WanNm3/dofCNGfillingstationastandard.Inthispaper,thefillingphysical,chemicalriskfactorsandidentificationofmajorhazardanalysis,theuseofsafetychecklist，faulttreeanalysis,riskmethod,TNTequivalentmethodandjetfiremethodstodeterminethepresenceofthefillingstationsinproductionsecurityrisks,andforgasfireandexplosion,leakproofgivesthecorrespondingcountermeasurestoensurethesafeoperationofthestations.
KeyWords:
StandardCNGfillingstations，dangerousharmfulfactors，faulttree，TNTequivalentmethod,fireandexplosion
1绪论
1.1课题研究的背景及意义
伴随着经济的发展和城市气化进程的加快，城市大气污染越来越严重。
大气污染已危及到人们的身心健康，成为我国城市经济发展和社会进步的障碍，环境问题也影响到我国的国际形象。
目前国家有关部门在“空气净化工程”中，提出以治理汽车排放与燃烧污染为突破口，开展“清洁汽车行动”和“清洁能源行动”。
发展燃气汽车是改善大气环境质量的重大举措，又是我国汽车工业实现跨越式发展，能源结构实现转换的重要历史机遇，是利国利民、造福子孙的大事。
我国又是一个石油相对短缺的国家，研制生产以压缩天然气、液化石油气汽车为代表的低排放燃气汽车，对合理利用能源、促进我国汽车工业的发展，具有十分重要的意义。
1.2国内外天然气发展历程
1.2.1国外天然气发展历程
天然气作为一种优质、洁净燃料成为城市的主要能源，在世界燃气发展近180年的历史进程中，已日益显示出其必然性。
与天然气汽车技术相关产业的发展一直得到发达国家的普遍重视。
自20世纪30年代，欧美各国先后建立了燃气汽车及其附加装置的科研机构和专业生产厂，天然气汽车技术的发展日趋成熟，近年来最引人关注的天然气专用发动机和原装天然气汽车技术日趋完善成熟。
发展天然气汽车的关键是由政府制订出明确的政策和法规。
没有明确的政策和法规,要想在世界上任何国家发展天然气汽车都是不可能。
自1960年美国加利福尼亚州首先通过立法控制车辆排放的污染物以来,发达国家为解决车辆排放污染纷纷制订了行之有效的法规。
经过30多年的的发展,各国制订的法规和标准逐年完善,控制的污染物更加全面,对污染物的排放值的控制也更加严格,并已在世界上形成了美国、日本、欧洲三个主要车辆排放限制法规体系。
1978年美国开始对天然气政策逐步进行调整，国会通过了一些天然气法规。
立法改革主要围绕三个主要问题：
首先是逐步解除对所有天然气井口价的控制，由市场决定气价。
第二,逐步解除对天然气使用的限制，使天然气能够在各领域与其他能源竟争。
第三,开放管道运输业,使买主能够选购成本最低的天然气,促进竟争。
不受干预的价格、开放的运输业和不受约束的天然气使用,这三者结合可以充分发挥市场优势,使产量和运输量增加，消费价格趋于合理水平。
由于价格提高,促进了勘探、生产和科研,天然气储量大幅下滑势头开始得到控制,产量下降幅度也略低于70年代。
但是由于1982年美国经济不景气,特别是1986年油价暴跌,气价相对升高,因此天然气消费量有较大幅度下降,天然气市场由供应紧缺转为供应有余。
到80年代末,夭然气在能源结构中的比例为25.9%。
由于全面解除对天然气使用的限制,价格放开,消费扩大,促进了天然气的生产和科研。
90年代虽然勘探重大发现不多，但是由于科技的发展，勘探效益提高，资源利用，范围拓宽到深层气、致密层气和煤层气等，加上采收率的提高,使天然气储量下降的局面得到了扭转。
在能源消费中的比例基本上保持稳定,与80年代持平。
澳大利亚政府则规定到2000年,联邦政府（包括政府下属的企业）所购买的新大车50%必须使用有益于环保的代用燃料。
另外,联邦政府还鼓励州政府和地方政府采取同样的措，来推广天然气汽车的使用。
使政府在发展天然气汽车中,起到了带头的作用。
澳大利亚联邦政府通过能源研究和开发公司（ERDC）这一国家公司对天然气汽车技术的研制和开发进行投资。
该公司在天然气汽车技术的研制和开发中,与天然气汽车企业密切合作,共同进行一些先进技术（例如优化汽车在行驶距离、空间和重量的设计等）的研制。
在荷兰,所有的民间研究工作均在荷兰工业研究院（TNO）的协助督导下进行。
在政府的鼓励下,荷兰国内多家厂商自行开发研制各种天然气汽车器材,自车用油气双回路系统的制造与维修,至加气设备的制造及测试、检测设备等均相当完备。
天然气汽车由于其在技术上成熟、经济上可行,从而作为主要的汽车代用燃料在世界上迅速发展起来。
到1994年底,世界上已经有400多万辆LPG汽车和123万辆压缩天然气（CNG）汽车。
到2000年,世界上的气体燃料汽车超过1500万辆。
1.2.2国内天然气发展历程
我国传统的一次能源结构以煤为主。
煤炭在一次能源消费中占76%左右，而世界水平在26.9％，发达国家一般在20％左右，对比之下我国的能源结构显然是不尽合理的。
我国“十五”规划把调整能源及产业结构作为主线，加强生态和环境建设，最终使国民经济可持续发展，国家规划天然气在能源结构中的比重提高到6％，到2020年提高到20％。
“十一五”规划进一步强调“加强国内石油天然气勘探开发”。
城市燃气化是城镇社会发展标志性的基础设施之一，城市燃气由液化石油气改为优质天然气，是洁净能源的一个新进步。
城镇建设的发展，城区规模的扩大，各类耗能用户在增加的同时，应优先利用优质、洁净、燃烧后无污染的天然气资源调整南郑县的燃料结构，提高居民生活质量，对推动某县经济社会持续发展具有积极意义。
近年来，随着经济的飞速发展，大气环境污染越来越严重,城市大气污染的一个重要因素是机动车尾气污染。
由于机动车大幅度增长，汽车排污造成的影响亦越来越严重，尾气污染已由局部性转变为连续性和累积性，城市居民成为汽车尾气污染的直接受害者，加强对现有机动车排气污染的治理和监督管理，发展燃气汽车是解决汽车尾气污染问题的有效途径。
1.3本文主要框架
第一章是绪论，主要是国内外天然气的发展历程；
第二章主要是工程分析，介绍工程中的设备，工艺；
第三章主要是危险有害因素的辨识及分析；
第四章是对工程进行安全评价的单元划分；；
第五章定性定量分析评价。
通过分析评价，找出各个单元中存在的可能的危险危害因素，为改进措施的提出提供依据；
第六章是对策措施，对工程进行防火防爆防电的措施；
第七章是结论，对工程安全评价应用研究进行了总结；
第八章是参考文献。
2工程分析
2.1项目名称及建设单位
项目名称：
某县天然气城市气化工程
项目建设单位：
某事市天然气投资发展有限公司
2.2建设项目外部基本情况
某县位于某市西南部，地处东经106°30ˊ--107°22ˊ，北纬32°24ˊ--33°7ˊ之间。
县域南部与四川省通江县、旺仓县接壤，边界长度分别为48.7公里、94.2公里、15.8公里;西与陕西省宁强县、勉县为邻，边界长度分别为37公里、83公里；东与城固县、西乡县毗连,边界长度分别为79.3公里和39公里;北与汉中市汉台区隔江想望,边界长度为40公里,县界总长度围437公里。
2.2.1建设项目所在地的气象、水文、地质、地震等自然情况
（1）地形地貌
某县在陕西的地貌分区中，属陕南山地的组成部分。
境内横东西的米仓山构成地貌骨架，汉江环绕东北部，地势南高北低，呈阶梯状分布。
县域由北向南依次为平原区（属汉中平原一部分）、低山丘陵区（属大巴山低山丘陵的一部分）、中山区（属米仓-大巴山构造剥蚀中山的一部分）。
三种主要地貌的面积分别占全县总面积的11.8%、22.5%、65.7%。
全县最低处是圣水镇东部的汉江河滩，海拔484米；最高点在南部碑坝镇与四川省交界的铁船山，海拔2468米；相对高度差1984米。
（2）气象条件
气候温和，夏无酷暑，冬无严寒，雨量充沛，水资源丰富，年平均气温14.6，最高39.5，最低-5。
年平均降水量1069.7mm，年最大降水量1618.7mm（1983年），年最小降水量643.6mm（1997年），年最大降雨量是年最小降雨量的1.7倍。
雨量主要集中在5-10月份，占全年降雨量的70%。
但时空分布差异较大，年度变幅643.6-1618.7mm。
全年日照时间为1649小时，全年无霜期为253天，最大冻土深度35cm。
（3）水文地质
本县主要河流有9条，除汉江过境外，以米仓山主脊为界，北坡有濂水河、冷水河、漾水河汇入汉江；南坡有西流河、碑坝河、后河、长潭河、焦家河汇入四川省嘉陵江。
河流总长度365.4公里。
有10平方公里以上流域面积的支流65条，总长886公里。
河网密度每平方公里0.46公里。
河流年径流深835.14毫米，径流总量多年平均为2352亿立方米,年内分布以7---10月最高，占全年的53.7%;5、6月径流量仅占全年的16%，造成部分区域夏季水稻插秧时用水困难。
（4）地震
根据国家地震局编制的《中国地震烈度区划图》（1990年版）、《建筑抗震设计规范》2008版附录A“我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组”，某县抗震设防烈度为7度区，设计地震分组属第一组，设计基本地震加速度值为0.15g，特征周期为0.35s。
2.3总平面布置
2.3.1站区分布
本项目主要包括CNG加气标准站（CNG压缩机组2台；前置干燥器1台；CNG加气机4台）、门站。
输气源
楼栋调压箱
居民用户
中压
各区域调压撬
管网
商业、工业、采暖用户
专用调压箱箱
南郑门站
南郑门站内加气站
图2-1输配系统流程框图
（1）CNG加气标准站
1 加气系统工艺流程
本站输气管道的天然气，进站压力0.4～1.6MPa,温度常温。
其含硫指标已符合《车用压缩天然气》GB18047-2000的要求，故本站不设脱硫装置，依次经过滤器、调压计量，再经过脱水装置干燥，然后进入压缩机组，经过压缩后压力升高到25MPa；再通过顺序控制盘进入高、中、低压储气井进行储气或给CNG汽车加气。
来自输气管道天然气
图2-2加气站工艺流程图
2 根据加气站的功能，可分加气区、工艺装置区、营业办公区。
加气区布置有加气机，供CNG汽车加气；工艺装置区布置有压缩机、干燥器、调压计量装置、储气井等；营业办公区布置有办公室、营业室、休息室、值班室等。
站区南、东、西三面设2.2米高非燃烧实体围墙。
站内道路为混凝土路面，站区按平坡设计；爆炸区域内房间及站房地面为不发火地面。
加气区罩棚的面积为442.00㎡，罩棚净空高度设计为6.0米，结构形式为钢网架。
3 压力容器及主要压力管道的分级品种及分类
表2-1CNG加气站压力容器压管道分级分类表
序号
容器管道名称
设计压力（MPa）
容积（M3）
数量
用途
材质
级别、品种、类别
按设计压力分级
按用途分种类
按安全重要程度分类
一、压力容器
1
干燥器
1.0
1套双塔
脱水
中压
分离压力容器
二
2
储气井
27.5
2
4眼
储存
高压
储存压力容器
三
二、压力管道
管径
1
压缩机前天然气管道
1.0
GB8163无缝钢管
GB1/GC2
输送甲类火灾危险介质
2
压缩机后天然气管道
27.5
GB/T14976不锈钢无缝钢管
GB1/GC1
（2）
输送甲类火灾危险介质
3
放空及排污管道
0.6
GB8163无缝钢管
GB1/GC2
输送甲类火灾危险介质
4 站内设施之间的防火间距
表2-2站内设施之间的防火间距（单位：
米）
施名称
储气井
压缩机
干燥器
加气机
站房
配电室
控制室
道路
围墙
储气井
1
1.5
6
6.0
5
14.3
6
5.38
5
9.5
6
36.3
6
36.3
3
8.0
4
20.0
放散口
－
－
－
6
81.1
5
61.7
6
63.7
6
65.7
4
10.7
3
3.0
压缩机
－
－
－
4
42.5
6
26.0
6
26.0
6
26.0
2
9.0
2
21.0
干燥器
－
－
－
5
43.6
5
26.0
6
26.0
6
26.0
2
20
3
34.0
加气机
－
－
－
－
5
8.0
6
8.0
6
8.0
－
－
注：
分数线上数字为规范GB50028和GB50156要求的距离，分数线下数字为实际距离。
（2）门站
本站站内各建筑物之间以及与站外建构筑物之间的防火间距应符合现行国家标准中有关规定。
根据站内功能设置全站可分为工艺装置区、站房及加气区三大区。
工艺装置区位于站区南部，包括站内高中压调压装置和加气站压缩机房等辅助设备。
加气区位于整个站区北部，面向南郑大道，便于加气车辆出入。
加气区内主要建构筑物有加气棚，加气棚内设置有四个加气岛。
站房位于工艺装置区和加气区中间，站房主要包括维修间、配电室、中控室、营业厅、正副经理室、安技办等。
总平面布置是在保证各种工种生产流程合理，有序，简捷，顺畅的前提下进行的。
同时也满足有关规范的规定，满足总图运输。
门站进站：
2.5MPa；门站出站：
1.6MPa；中压管网：
0.4MPa
2.3.2站区给水、排水、消防设计
（1）CNG加气标准站区给水、排水、消防设计
①给水工程
加气站水源由门站接城市自来水管道的给水管网提供，水质满足GB5749《生活饮用水卫生标准》，接点处水压为0.3MPa，能够满足站内的日常用水的需要。
根据工艺专业提供的条件，本站压缩机采用水冷式，生产用水为循环使用，消耗量很少，故不计入消耗。
站内新设给水系统的水量和水压能满足生产、生活给水系统的需求；生活给水管采用镀锌钢管给水管，采用螺纹连接；在站区给水管网起点处设水表井一座。
②排水工程
排水方式采用雨污分流制排水系统，生活污水经化粪池沉淀处理后，排入站前汉南大道污水管道；雨水利用站内道路坡度有组织排入站外汉南大道市政雨水管网。
③消防工程
站房建筑类别均为丙类，根据规范的要求，耐火等级采用二级。
采用普通混凝土地面，所有的门窗均朝外开、以利于事故状态下员工的逃逸。
加气区罩棚，采用完全敞开式，为钢网架结构，耐火等级采用二级，柱子耐火极限为2.5h，抗震设防按7度设计。
压缩机房，采用框架结构，屋顶为轻钢结构，耐火等级采用二级，主体耐火极限不小于2.5小时
根据《建筑灭火器配置设计规范》GB50140－2005及《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002第9.0.10条规定，灭火器材配置
如下表：
表2-3灭火器材配置表
建筑物名称
干粉型（碳酸氢钠）
二氧化碳
8㎏（手提）
5g（手提）
35㎏（推车）
4g（手提）
加气区
5
1
工艺装置区
3
1
站房
4
控制室
2
配电室
2
箱变
2
（2）门站给水、排水、消防设计
①给水工程
本工程生产、生活用水合用一个给水系统，称为生产生活给水系统，采用下行上给给水方式。
站内生产、生活及消防用水取自于站外附近市政给水管网。
在消防系统给水方面，由于本站区内的建筑物设计耐火等级均为二级，无高大建筑物，维抢修中心有车库、材料堆场、材料库及设备、车辆维修间，根据建《筑设计防火规范》和《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》本工程在维抢修中心设120m3消防水池一座，设室外消防给水系统，车库及维抢修中心间设室内消防给水系统。
从安全和节能两方面考虑，消防给水系统单独采用一套给水管网，由水池调节，水泵加压。
考虑到冬季采暖，本站采用热水循环系统给水方式，设1台立式0.12MW锅炉，采用循环供水。
②排水工程
站址处无市政排水管网。
生产装置中天然气系统为密闭式工艺系统，生产过程中仅会产生极少量油污（视进站气源气质而定），油污定期掏运。
生活污水经生物化粪池二级处理后，出水达到国家一级排放标准，处理水根据需要可收集并用于绿化，或排入站前108国道边排水渠；事故状态下的消防废水，按照站区道路的设计坡向，经雨水口收集，由雨水管道排出站外。
雨水按照站区自然坡向，采取有组织地排放至站前108国道边排水渠。
由于整个场站地坪低于站南G108，为拦截国道上雨水排入站内，需在站前设置截水渠。
③消防工程
本站消防工程由消防给水系统、干粉灭火器、消防道路组成；消防给水系统设移动式水枪系统，环形消防给水管网；站内维抢修中心设有环形消防车道，事故状态下方便大型消防车辆出入。
根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006和《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005规定，主要建筑物或灭火对象的火灾危险等级以及所配灭火器级别见下表。
表2-4建筑物火灾危险等级以及所配灭火器级别
序号
位置
火灾危险等级
单具灭火器最小配置级别
灭火器类型
备注
一
工艺装置区和加气区
1
压缩机房
严重危险级
89B
干粉
2
工艺装置区
严重危险级
89B
干粉
3
加气区
严重危险级
89B
干粉
二
站房
1
中控室
中危险级
55B
二氧化碳
2
其它房间
轻危险级
1A
干粉
三
维抢修中心
1
办公楼
轻危险级
1A
干粉
2
车库
中危险级
55B
干粉
3
维修，抢休中心
中危险级
55B
干粉
4
堆料场
中级危险
55B
干粉
四
箱式变
中危险级
55B
二氧化碳
2.3.3建设项目配套和辅助工程
（1）建筑工程
①本站建筑设计一般原则
本站属甲类火灾危险性场所，站内各建、构筑物耐火等级均为二级，加气罩棚为钢网架结构，耐火极限为0.25h，采用非燃烧材料建造；建筑耐久年限50年；本工程的建构筑物标准作法及构件均采用陕西省标准图集和国标图集；站内所有生产辅助用建筑物的门窗向外开启；爆炸危险区域内的室内地坪采用不发火地面；建筑物建设地区地震设防烈度：
7度；结构形式：
综合办公楼（地上3层）为砖混结构，辅助用房（地上1层）等均为砖混；
②结构及基础设计
建筑地基采用素土挤密桩；基础采用砖条形基础；楼面、屋面采用钢筋混凝土现浇；消防水池、设备基础均采用钢筋混凝土结构。
（2）供电工程
本工程均以10KV高压单回路方式供电，低压侧以放射方式向各用电部位供电。
高压电缆进线均采用直埋方式由站外市政公网引入，此部分由当地供电部门制定。
加气站设置一台630kVA\10\0.4kV箱式变电站，箱式变电站容量为630kVA。
由变电站低压侧向站内，各压缩机控制柜、干燥器控制柜及动力柜放射式配电，站内配电室内设置低压动力配电柜，向站内提供动力、照明配电。
门站设置一台800KVA\10\0.4kV箱式变电站，箱式变电站容量为800kVA。
由变电站低压侧向站内各压缩机控制柜、干燥器控制柜及动力柜放射式配电。
站内配电室内设置低压动力配电柜，向站内生产系统及其它动力照明负荷供电。
本低压配电柜采用双电源进线，正常工作电源引自站内箱式变电站，备用电源引自站内备用发电机。
备用电源与正常工作电源在运行时，严谨同时供电，双电源进线开关在设计上要求设置机械连锁，保证正常工作电源与备用电源不可能同时供电。
本工程无功功率补偿采用低压侧集中自动补偿方式，补偿容量为89Kvar，补偿后高压侧功率因数不低于0.9。
本工程电力线路采用铜芯交联聚乙烯（铠装）绝缘电力电缆（YJV型）直埋敷设，电缆埋至冻土层以下，电缆穿越道路时穿钢管保护；电缆出地面加钢套管，和设备之间采用防爆扰性管保护；照明电缆地面下直埋至灯具或开关时穿钢管保护；安全场所建筑室内照明导线穿
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