液化天然气LNG生产储存和装运标准1.docx

1、液化天然气LNG生产储存和装运标准1液化天然气LNG生产、储存和装运标准(1)NFPA 59A液化天然气（LNG）生产、储存和装运标准（翻译稿）二00二年十二月翻译：赵保才张秀泉杨华叶勇聂保京连家秀刘兆亮石立敏李晶仝淑月王修康李真茹李丽萍黄绍岩张辉李光杨全甫易旭辉王祥惠校审：赵保才杨华审定：杨志毅翻译说明翻译略去了关于本文档的重要通知特许政策 2001 NFPA 版权， NFPA 59A 的由来和发展 液化天然气技术委员会索引对原文编辑错误和暂定修正，翻译中进行了更正表 10.6.2第 2 列“1.9” ，原文编辑错误， 改为“ 3.8”；温度单位“。K ”，原文编辑错误，改为“ K ”;根据

2、 NFPA 59A 暂定修正 TIA01-1 （NFPA59A）, 4.131 （b）中“ 50% ” ，改为“ 150% ”；根据 NFPA 59A 暂定修正 TIA02-1 （NFPA59A）,删除223.4,后续条款重新编号；对照 NFPA 59A 出版后 LNG 技术委员会发布的 勘误表，翻译进行了完善。根据 NFPA 59A LNG 技术委员会发布的勘 误表Errata No. : 59A-01-1,表223.5内增加以公制 单位表示的公式；1总贝V 111.1* 范 围111.2等 同 性121.3洎 溯 性121.4人 员 培 讥121.5单 位 制131.6参 考 标 准131

3、.7定 义132厂址和平面布置 182.1工 厂 选 址 原 则182.2溢出和泄漏控制的主要原则312.4设 计 者 和 制 造 者 资 格342.5* 低温设备的土 壤保护352.6冰 雪 坠 落352.7混 凝 土 料353工艺设备 373.1 安 装 基 本 要 求373.2设 备 基 本 要 求373.3易燃致冷剂和易燃液体储存3834工 艺 设 备384固定式LNG储罐 404.1基本要求404.2金属储罐494.3混凝上 储罐534.4LNG储 罐的标记584.5LNG储 罐的试验594.6储罐 的 置换 和冷去卩604.7泄放装置605气化设施.655 1气化 器的分类655.

4、2设 计 及 施 工 用 材 料665.3气化器管道、热媒流体管道及储存66685.5燃 烧 的 空 气 供 应685.6燃 烧 的 产 物686管道系统和组件 696.1 基 本 要 求696.2施 工 材 料696.3安726.4管力【口756 5*管道标756.6管道 的检 杳与 试验756Z管_道 -系统置换77776.9腐蚀控制787仪表及电气设备. 797.1液位计797.2压力表797.3真空表807.4温 度 指 示 器8075事 故 切 断807.6电 气 设 备807.7接 地 和 屏 蔽868 LNG 和致冷剂的转运 888 1基 本 要 求88与压 缩 机 的 控 制8

5、88.4船 舶 装 卸898.5槽 车 装 卸 设 施9016管 线 装 卸92管 和 装92939防火、安全和保安 949.1基 本 要 求9492事 故 切 断 系 统959.3防 火 和 防 漏979.5火火和其它消 防设备979.6消防 设备的 维护989.7人员亠全989.8*保安989.9其它作业9.4消防系统水9910采用固定式 ASME 储罐的诜择要求 10110.1范 围10110.2基本要求10110 3储罐 102104储罐充装10.5储罐 基 础和 支座/_ 會10510.6储_罐 10610.7 产品 保存阀10810.8LNG溢 出的 围堵10910.9检 验110

6、10.10LNG储罐的试验11010 11管11110 12 储罐仪表11210.13 防火及安全11410.14 燃 检-测11411411 操作、维护和人员培训 12711.1 总则*12711.2基本要求12711.3操 作 程 序 文 件12711.4船 舶 装 卸13211.5维 护13511.6培 训14212 参考文献 145Toc53542554附录A （资料性附录）条文说明 154附录B （资料性附录）LNG工厂的抗震设计.162附录C （资料性附录）保安 166附录D （资料性附录）培训 171GB/T xxxxx xxxx附录E （资料性附录）参考文献 176NFPA 5

7、9A液化天然气 (LNG) 生产、储存和装运2001 版说明： 数字或字母后的星号( *)表示可在 附录 A 中查到该节的说明材料。有关参考出版物可从 12章和附录 E 中查阅。 注：除注明者外， 本标准所用压力均为表压1 总则1.1 *范围1.1.1 本标准适用于(1) 设计(2) 选址(3) 施工(4) 操作(5) 天然气液化和液化天然气 (LNG) 储存、气 化、转运、装卸和卡车运输设施的维护， 以及 人员培训。1.1.2 本标准适用于所有 LNG 储罐，包括真空绝热 系统储罐。1.1.3 本标准不适用于冻土地下储罐。1.2等同性。本标准允许使用等同或超过本标准规 定的质量、强度、耐火性

8、、有效性、耐久性、安 全性的系统、 方法或装置。 技术文件应提交主管 部门以论证其等同性。 有意采纳的系统、 方法或 装置应由主管部门批准。1.3 追溯性。本标准的规定反映了标准发布时提出 采取必要措施防范危险的一致意见。除另有说明外，本标准的规定不适用于本标 准生效前已建或已批准设施、 设备、结构或装置。 有说明的地方，应追溯本标准的规定。当主管部门确定现有情况有不可接受的风 险时，主管部门应追溯认为适合本标准的任何部 分。如果主管部门认为本标准明显不实用的地 方，并且明确证实安全合理等级， 允许修改本标 准的追溯要求。1.4 人员培训。参与 LNG 生产、装卸和储存的人 员应参加 LNG

9、特性和危险性方面的培训。1.5 单位制。本标准中的公制单位是依据 ASTM E 380，国际单位制 (SI) 的标准用法。对于净距离 的计算，从英制单位换算成公制单位应精确到 0.5 m 。一个项目不应交替使用英制单位和公制 单位以缩小净距离。1.6 参考标准。本标准参考了美国和加拿大的标 准。在使用本标准时， 应说明采用美国或加拿大 的哪些标准。 如不作说明， 使用人可以采用所有 有效的美国标准， 或者采用所有有效的加拿大标 准。如采用其它标准，也应进行说明。1.7 定义1.7.1 *批准 Approved 。主管部门认可。1.7.2 *主管部门 Authority Having Juris

10、diction 。负 责审批设备、装置或程序的组织、 办公室或个人。1.7.3 桶 Barrel 体积单位。 1 桶等于 42 gal (美 ) 或 5.615 ft 3 (0.159 m3)。1.7.4 船舶加油 Bunkering 。向船上的燃料舱或罐 加燃料油，供动力设备或辅助设备用。1.7.5 槽车 (Cargo Tank Vehicle ，Tank Vehicle) 。 用于运送液体货物的槽车或拖车。1.7.6 组件 Components 。部件或部件系统，功能 同 LNG 工厂的一个单元，包括但不限于管线、 工艺设备、储罐、控制装置、拦蓄系统、电气系 统、安全设施、防火设备和通信设

11、备。1.7.7 储罐 Container 。用于储存液化天然气的容 器。1.7.7.1 冻土地下储罐 Frozen Ground Container 。 一种储罐， 最高液位低于周围自然地坪标高， 主 要用天然材料如土、 石建成， 依靠水饱和土石材 料的冻结，并采用适当的方法保持密封或自然不 渗漏。1.7.7.2 薄膜储罐 Membrane Container 。一种储 罐，薄膜内罐不能自支撑而通过隔热层由外罐支 撑。1.7.7.3 预应力混凝土储罐 Prestressed Concrete Container 。一种混凝土储罐，由不同荷载或荷 载组合产生的内应力不超过本标准规定的允许 应力。

12、1.7.8 解冻 Deriming 。通过加热气化、升华或溶 解除去低温工艺设备中积聚的可形成固体物的 成分如水、二氧化碳等。1.7.9设计压力 Design Pressure。设备、储罐或容 器设计中，用于确定最小允许厚度或其部件物理 特性的压力。 确定任何特殊部件厚度的设计压力包括静压头1.7.10防护堤 Dike 。用来建立拦蓄区的结构。i.7.ii失效保护Failsafe。控制设备误操作或能源中 断时，能保持安全运行状态的设计特征。1.7.12明火设备 Fired Equipment 。烧燃料的设备， 如燃料锅炉，燃烧式加热器，内燃机，某些整体 加热气化器， 远距离加热气化器的供热装置

13、， 燃 气式油雾化器，燃烧式再生加热器，和火炬。 1.7.13固定长度液位开口接管 Fixed Length Dip Tube。在储罐一定标高处有固定开口指示液位的 接管。1.7.14火焰蔓延等级 Flame Spread Rating 。材料的 火焰蔓延等级按 NFPA 255 建筑材料表面燃烧 特性的标准试验方法 ，或 ULC 标准 CAN 4-S102建筑材料和组件表面燃烧特性1988 确定。1.7.15重力加速度G。在海平面上，G约等于32.2 ft / sec/sec (9.81m /s2)。1.7.16有害流体 Hazardous Fluid 。易燃、有毒或有 腐蚀性的液体或气体。

14、1.7.17拦蓄区 Impounding Area 。现场用防护堤或 利用地形条件圈定的用于防止 LNG 或易燃致冷剂事故溢出的一个区域1.7.18 液化天然气 Liquefied Natural Gas 。一种液 态的流体，主要组分是甲烷，含有少量的乙烷、 丙烷、氮或天然气中常见的其他组分。1.7.19LNG 工厂 LNG Plant 。其组件用来储存液化 天然气并处理、液化或气化天然气的工厂。1.7.20 最大允许工作压力 Maximum Allowable Working Pressure 。在设计温度下，整套设备、 储罐或容器顶部允许的最大表压。1.7.21数学模型 Model 。用于

15、预测物理现象的数学 描述。1.7.22 作业公司 Operating Company 。拥有或操作 LNG 工厂的个人、合股人、公司、公共机构或 其它实体。1.7.23 停运 Out-of-Service 。组件有目的的停用， 包 括检修。1.7.24工艺装置Process Plant。在本标准适用范围 的作业区内， 用于对天然气进行处理、 液化或气 化的所有系统。1.7.25应Shall。表示强制性的要求。1.7.26宜Should。表示推荐或建议，但不是要求。1.7.27转运区 Transfer Area 。 LNG 工厂中布置有 管线系统的部分，在此 LNG 、易燃液体或易燃 致冷剂被加

16、注到设备中或从设备中排出， 如装车 区或卸船区，或在此管线系统接头定期被连接或 断开。转运区不包括产品采样装置或永久性工厂 管线系统。1.7.28 过渡接头 Transition Joint 。一种由两种或两 种以上金属材料制作的接头， 用以有效连接两种 不同材质、不适用焊接等方法连接的管段。2 厂址和平面布置2.1 工厂选址原则2.1.1 工厂选址应考虑以下因素：(a) 应考虑本标准中 LNG 储罐、易燃致冷剂储 罐、易燃液体储罐、 构筑物和工厂设备与工厂地 界线，及其相互间最小净间距的规定。(b) 除按第 9 章人身安全和消防规定以外， 人员 应急疏散通道和消防通道应全天候畅通。(c) 应

17、考虑在实际操作的极限内， 工厂抗自然力 的程度。(d) 应考虑可能影响工厂人员和周围公众安全 涉及具体位置的其它因素。 评定这些因素时， 应 对可能发生的事故和在设计或操作中采取的安 全措施作出整体评价。2.1.2 工厂的场地准备应包括防止溢出的 LNG 、易 燃致冷剂和易燃液体流出厂区措施， 地面排水措 施。2.1.3 对所有组件应说明最大允许工作压力。2.1.4 * 应进行现场土壤调查及普查以确定设备的 设计基础数据。2.2 溢出和泄漏控制的主要原则2.2.1 基本要求2.2.1.1 为减少储罐中 LNG 事故排放危及邻近财产 或重要工艺设备和构筑物安全的可能性， 或进入 排水沟的可能性，

18、 应按下列任意一种方法采取措 施：(1) 根据 2.2.2 和 2.2.3 的规定利用自然屏障、 防护堤，拦蓄墙或其组合， 围绕储罐构成一个 拦蓄区。(2) 根据 2.2.2 和 2.2.3 的规定利用自然屏障、 防护堤、 挖沟、 拦蓄墙或其组合， 围绕储罐构 成一个拦蓄区。 并根据 2.2.2 和 2.2.3 的规定， 在储罐的周围修建自然的或人工的排水系统。(3) 如果储罐为地下式或半地下式，根据 2.2.2 和 2.2.3 的规定利用挖沟方式构成一个拦蓄 区。2.2.1.2 为使事故溢出和泄漏危及重要构筑物、 设备 或邻近财产或进入排水沟的可能性减至最少， 下 列区域应予平整、排水或修拦

19、蓄设施：(1) 工艺区(2) 气化区(3) LNG 、易燃致冷剂和易燃液体转运区(4) 紧靠易燃致冷剂和易燃液体储罐周围的区如果为满足 2.1.2 也要求拦蓄区时，应符合2.2.2 和 2.2.3 的规定。2.2.1.3 对于某些装置区， 2.1.2、2.2.1.1 和 2.2.1.2 中有关邻近财产或排水沟的规定， 变更应征得主 管部门同意。 所作的改变， 不得对生命或财产构 成明显的危害或不得违背国家、省和地方的规 定。2.2.1.4 易燃液体和易燃致冷剂储罐，不应设置在LNG 储罐拦蓄区内。2.2.2 拦蓄区容积和排水系统设计2.2.2.1 LNG 储罐拦蓄区最小容积 V ，包括排水区

20、域的有效容积， 并为积雪、 其它储罐和设备留有 裕量，按下列规定确定：(1) 单个储罐的拦蓄区， V 等于储罐的总容积。(2) 多个储罐的拦蓄区， 对因低温或因拦蓄区内 一储罐泄漏着火而引起拦蓄区内其它储罐泄 漏，在采取了防止措施条件下， V 等于拦蓄区 内最大储罐的总容积。(3) 多个储罐的拦蓄区， 在没有采取 2.2.2.1(2) 措施条件下： V 等于拦蓄区内所有储罐的总容 积。2.2.2.2气化区、工艺区或 LNG 转运区的拦蓄区， 最小容积应等于任一事故泄漏源，在 10 分钟内 或在主管部门认可的证明监视和停车规定的更 短时间内，可能排放到该拦蓄区的 LNG 、易燃 致冷剂和易燃液体

21、的最大体积。2.2.2.3 禁止设置封闭式 LNG 排放沟。例外：用于将溢出 LNG 快速导流出临界区域的储罐泄流管，若其尺寸按预期液体流量和气化速率选 定，应允许封闭。2.2.2.4 LNG 和易燃致冷剂储罐区的防护堤、拦蓄 墙和排水系统，应采用夯实土、混凝土、金属或 其它材料建造。这些构筑物允许靠或不靠储罐， 也允许与储罐构成一体。 这些构筑物和任何贯穿 结构的设计，应能承受拦蓄的 LNG 或易燃致冷 剂的全部静水压头， 能承受温度骤冷至被封闭液 体温度产生的影响，预想火灾和自然力（地震、 刮风、下雨等）的影响。如果双壁储罐外壳能满 足这些要求， 允许将其看作是拦蓄区， 以据此确 定 2.

22、2.3 中定位区域的距离。如果这种外壳的密 封性会受到内罐事故的影响，则应按 2.2.1.1 的 要求，构筑另外的拦蓄区。图222.6 防护堤或拦蓄墙到储罐的距离说明：尺寸” x应等于或大于尺寸 ” y加液面上蒸气压力的 LNG当量压头。例外：当防护堤或拦蓄墙的高度达到或超过最高液位时， ” X可为任意值。尺寸“x”为储罐的内壁到防护堤或拦蓄墙最近砌面的距离。尺寸“y”为储罐中最高液位到防护堤或拦蓄墙顶部的距离。222.5易燃液体储罐区的防护堤、拦蓄墙和排水 沟，应符合NFPA 30易燃和可燃液体规范 的要求。2.2.2.6防护堤或拦蓄墙的高度，以及到操作压力等 于或小于15 psi (100

23、kPa)储罐的距离，应按图2.2.2.6 确定。222.7应制定拦蓄区内雨水和其它水的排水措施。 允许使用自动控制排水泵，但所配的自动停泵装 置应避免暴露在LNG温度下运行。管道、阀门 和管件，在发生故障时可能使液体流出拦蓄区， 应适应在LNG温度条件下持续工作。如果采取 自流排水，应采取措施防止LNG通过排水系统 外流。2.2.2.8用于拦蓄设施表面的隔热系统，安装后应不 燃，并应适合所需用途， 还要考虑预期的热应力、 机械应力和荷载。 如果存在飘浮问题， 应采取抑 制措施。2.2.3 拦蓄区的选址2.2.3.1 2.2.3 的规定不适用于海上终端转运区的拦 蓄区。2.2.3.2 应按下列要

24、求采取措施， 使火灾蔓延到建筑 红线外造成明显危害的可能性最小：(a) 应采取措施，防止在风速0级、温度70 T (21C)和相对湿度50%大气条件下超过下列极 限的着火热辐射：(1) 在建筑红线上，因设计溢出物(如 2.2.3.4 的说明)着火的辐射热流 1600 Btu/hr/ft 2 (5000W/m2)。(2) 在工厂地界线外，定厂址时确定的 50 人以 上户外集合点的最近点， 因 LNG 拦蓄区内(有 按 2.2.2.1 确定的 LNG 容积 V )燃烧而产生的 辐射热流 1600 Btu/hr/ft 2(5000W/m2)。(3) 在工厂地界线外， 定厂址时确定的按 NFPA 10

25、1 人身安全规范工厂、学校、医院、拘 留所和监狱或居民区建筑物或构筑物最近点，因 LNG 拦蓄区内(有按 2.2.2.1 确定的 LNG容积V )燃烧而产生的辐射热流3000Btu/hr/ft 2(9000W/m2)。(4) 在建筑红线上，因LNG拦蓄区内(有按 222.1确定的LNG容积V)燃烧而产生的辐 射热流 10000 Btu/hr/ft 2(30000W/m2)。(b) 热辐射距离应按下列方法计算：(1) 气体研究所的报告GRI 0176描述的模型“LNGFIRE : LNG燃烧的热辐射模型”例外：允许用符合以下准则的模型计算距离：(a) 考虑拦蓄区形状、风速风向、湿度和气温。(b)

26、 适合评价危险规模和条件的试验数据已验证。(c) 主管部门认可。(2) 如拦蓄区的最大和最小尺寸比不超过 2，允许使用以下公式：d F A式中：d离LNG拦蓄区边的距离，ft (m)A 拦蓄LNG的表面积，ft2 (m2)F热流相关系数，等于以下值：3.0 用于 1600 Btu / (hr ft 2)(5000W/m2)2.0 用于 3000 Btu / (hr ft 2)(9000W/m2)0.8 用于 10000 Btu / (hr ft 2)(30000W/m 2)2.2.3.3 LNG 储罐拦蓄区到建筑红线的距离，在发 生 2.2.3.4 描述的 LNG 溢出时，应保证建筑红线 以外

27、，空气中甲烷的平均浓度不超出爆炸下限的50 %，计算使用下列模型之一：(a) 气体研究所的报告 GRI 0242 描述的模型 “用 DEGADIS 致密气体扩散模型预测 LNG 蒸 气扩散”。(b) 气体研究所的报告 GRI 96/0396.5 描述的模 型“LNG事故泄放的缓解模型评价 第5卷；用 FEM3A 进行 LNG 事故因果分析”。(c) 综合以下内容的模型：(1) 考虑影响 LNG 蒸气扩散的物理因素，包括 但不限于重力传播、 热传递、湿度、风速风向、 大气稳定度、浮力和地面起伏程度。(2) 适合评价危险规模和条件的试验数据已验 证。(3) 主管部门认可。 计算距离应基于下列条件之

28、一计算：i) 风速和大气稳定度同时发生且造成最长 的下风向扩散距离， 超过的距离少于扩散所需时 间内的 10% 。ii）帕氏大气稳定度，F类，风速4.5mph （2 m/s）。计算距离应以实际液体特性和来自容器的 最大蒸气流率（蒸气气化速率加上液体流入的置 换速率）为基础。主管部门认可的计算中，允许考虑阻挡蒸气 和降低可燃蒸气危险措施（如：拦蓄表面隔热， 加水幕或其它合适方法）的效果。2.2.3.4设计溢出应按表2.2.3.4确定表2.2.3.4 设计溢出储罐开口设计溢出设计溢岀持续时间储罐排料口低于液面，无内置通过一假定开口的流出量，开口的面积与用公式切断阀液位以下能产生最大流量之排料口的面q 中2h (ft3/min )积相等。多个储罐拦蓄区，取能产生最大流量的储罐q 6d2、h10000(m3/min)直到开口处压差为零