低温液氧储罐设备配置清单?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-10-09 04:58 标签： 液氧储罐安装要求

（1）液氧均为低温液化气体，当与人体皮肤、眼睛接触会引起冻伤(冷烧灼)。低温液体汽化为气体时，体积会迅速膨胀，在密闭容器内，因液化汽体使压力升高，易引起容器超压危险。液氧和气氧是一种强助燃剂。液氧与可燃物接近时，遇明火极易引起燃烧危险。液氧与可燃物接触时，因撞击易产生爆震危险；液氧与可燃物混合时，潜在爆炸危险。液氧蒸发成气氧时，能被衣服等织物吸附，遇火源易引起闪烁燃烧危险。
        （2）二氧化碳本身无毒，但空气中浓度超过3%时，能出现呼吸困难，头疼、眩晕、呕吐等；10%以上时，出现视力障碍、痉挛、呼吸加快、血压升高、意识丧失；35%以上时，则出现中摅枢神经的抑制、昏睡、痉挛、窒息致死。同时，接触液体二氧化碳和干冰，可引起皮肤等的冻伤。
        （2）安装容器的基础必须坚实牢固，并应防火耐热；安装液氧设备的基础必须无油脂及其它可燃物，严禁使用沥青地面。
        （3）安装场所附近必须有充足的水源，场所必须有灭火器材，场所周围5m内不得有易燃易爆物，保持场地清洁干净。
        （5）液氧的贮存、汽化、充装、使用场所易设围墙或栅栏；安全出口必须布置适当，一般需有分别布置在两侧的出入口，一旦发生危险时能使人员迅速撤离；气化器的场所允许设一个出入口。门窗必须向外开。
        （7）液氧的贮存、汽化、充装、使用场所的周围至少在5m内不准有通向低处场所(如地下室、坑穴、地井、沟渠)的开口；地沟入口处必须有挡液堰。
        （9）液氧容器安置在室外，必须设有导除静电的接地装置及防雷击装置。防止静电的接地电阻不应大于10Ω；防止雷击装置的最大冲击电阻30Ω。
        （1）槽车输送液体时，要经常监视压力表的读数，严禁超过压力规定值。当压力表读数有异常升高时，槽车应开到人稀、空旷处，打开放空阀，排气泄压。排放氧气时，排放波及区内严禁明火。
        （3）槽车只有得到有关人员同意后，方可进入充灌场所进行充灌；充灌时，操作人员必须在现场。充灌操作应按操作规程进行，防止低温液体外溢。充灌液氧时，5m内不得有明火。
        （2）容器投入使用前，应按《压力容器安全技术监察规程》的规定监察各种阀门、仪表、安全装置是否齐全有效、灵敏可靠，以保证安全使用。
        所用压力表必须是禁油压力表；安全阀、防爆装置的材质应选用不锈钢、铜或铝，并必须脱脂去油。
        （5）容器在初次充灌时，开始应缓慢充灌(阀门应缓慢打开)，然后逐渐加快，以减少对容器的热冲击破坏和减少液体蒸发。
        （6）当设备上的阀门和仪表、管道连接接头等处被冻结时，严禁用铁锤敲打或明火加热。宜用70-80℃干净无油的热空气、热氮气或温水进行融化解冻。
        （7）设备须按铭牌上表明的介质专用；需改换允许的介质时，必须彻底清洗吹除，并经测试分析合格，符合适合充灌另一种介质，并改变相应色标。
        （8）液氧容器和液氧槽车内的液氧应定期进行乙炔含量分析，至少每月分析一次，其乙炔含量不得超过0.1×10-6，否则应排放液氧。乙炔含量的测定方法按“比色法”化学分析或色谱进行测定。
        （9）使用单位必须制定安全使用操作规程。操作人员独立上岗操作前，必须进行安全教育培训，经考核合格，持安全操作证上岗。
        （11）操作人员应熟悉产品使用说明书、设备工艺流程、设备上各种阀门、仪表及其作用和操作程序；在发生故障和意外事故时必须能独立采取紧急安全措施。
        （1）容器和槽车容器以及压力表、液面指示计、安全装置应按《压力容器安全技术监查规程》、《在用压力容器检验规程》及《液化气体汽车罐车安全监察规程》的规定进行定期检查和校验。
        （4）容器与槽车容器的外壳上大面积结霜、结露或日蒸发量异常大时，应及时进行检修。设备大修理应在产品制造厂或专业修理单位进行。
        （5）设备修理前，必须用无油干燥空气吹除置换，并使设备温度升至常温；动火必须严格执行动火制度的规定。
        （6）在设备检修前排放液体或气体时，应将排放物排放到通风良好的大气中或专用排放处，必须有专人监护；排放处应设有明显的标志和警告牌，以保证排放安全。排放液氧时，排放波及区内严禁明火。
        （7）设备上的阀门、仪表应由专业人员修理；用于氧的阀门、仪表修理后应严格脱脂去油，并用无油干燥空气或氮气吹洗。
        （1）操作人员在充灌或处理低温液体时，应戴上干净易脱的皮革、凡布或棉手套。若有产生液体喷射或飞溅可能，应戴上护目镜或面罩。处理大量低温液体或低温液体严重泄漏时，应穿上无钉皮靴，裤脚套在皮靴外面。
        （2）操作人员在充灌或处理液氧时，不得穿戴被油脂沾污的工作服和个人防护装备，凡被油脂沾污过的衣服和防护用品必须更换；不得穿着有静电效应的化纤服装；不得穿有钉鞋。操作人员的服装若已渗透了氧，则不得进入有明火的场所。必要时，必须更换衣服或经过充分的吹除，在大气中至少吹除15min。
        （3）在进入通风不良有发生窒息危险场所处理二氧化碳气体时必须分析大气含氧量，当含氧量低于18％时，操作员必须戴上自供式防护面具，并需在有专人监护下进行操作处理。空气中含氧检测方法可用“化学分析法”来测定。
        （4）操作人员的皮肤因接触低温液体或低温气体而被冻伤时，应及时将受伤部位放入温水中浸泡或冲洗，切勿干加热。严重的冻伤应迅速到医院治疗。
        （1）槽车容器管路系统有微小泄漏时，应及时检修处理；有严重泄漏时，必须将槽车开到人稀、空旷安全处，逐渐排放，并应严格监护；排放时，人、车应处在上风向。排放液氧时，必须关闭汽车发动机；液氧波及区内严禁明火。
        （2）容器附近发生火灾，若环境温度有可能加速液体汽化时，可使用冷却水喷射到容器外壳上进行降温。

①低温的危险性：液氧罐的储存和操作都在低温下进行，一旦发生泄漏，会使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而破坏设备，引发事故。并且，低温液氧罐能冻伤操作人员。
②火灾危险性：天然气与空气混合能形成液氧储罐性混合气体，液氧储罐极限(体积分数)为5%～15%。如果存在火源，极易着火燃烧，甚至液氧储罐。
③对人体的危害：虽然液氧罐蒸气无毒，但是如果吸进纯的液氧罐蒸气，人会迅速失去知觉，几分钟后死亡；当大气中氧的含量逐渐减少时，工作人员可能警觉不到而慢慢地窒息。
1.2我国液氧罐气化站的发展现状
2001年，中原油田建成了我国液氧储罐座生产型的液氧罐装置，淄博液氧罐气化站同时建成投产，揭开了中国液氧罐供气的序幕。
目前国内已建成使用的液氧罐气化站逾30座。随着新疆广汇液氧罐厂于2004年投产，以及广东沿海液氧罐接收终端的建成投产，液氧罐供应在我国将形成南、中、西的供应格局。加之液氧罐气化工程的关键设备如液氧罐、气化器、低温阀门及运输设备的国产化，可以预见，在未来5年我国将会迎来液氧罐气化站建设的高峰。
2液氧罐气化站的安全设计
设计时可参考的国外标准主要有美国的NFPA59A《液化天然气(液氧罐)生产、储存和装卸标准》、NFPA57《液氧罐汽车燃料系统》等；国内标准有：GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》；GB50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》，《建筑设计防火规范》等。

液氧罐气化站总平面布置设计要合理地确定站内各作业区和设备的位置，以确保气化站有一个安全的环境。对于液氧罐的溢出，总希望能够预测液氧罐蒸气量与溢出距离和溢出时间的函数关系，这样可以通过溢出的流量和时间来预测可能产生危险的区域。
NFPA59A已经对气化站边界线以外的人身和财产的影响做了明确的安全要求，这些要求限制了在边界线的热辐射量。现在各种计算机软件能够模拟液氧罐储存设施周围的火灾辐射和气体扩散浓度，例如液氧罐FIRE(液氧罐燃烧的热辐射模型)和DEGAIS(气体扩散浓度程序)。
围堰区是指用混凝土、金属等耐低温材料在液氧储罐周围建造的堤防、防护墙或排液系统所围成的区域。液氧储罐周围必须设置围堰区，以将储罐发生事故时对周围设施造成的危险降低到最小程度。
液氧储罐按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属-预应力混凝土储罐3类，地上液氧储罐又分为金属子母储罐和金属单罐2种。液氧罐气化站采用何种储罐，主要取决于其储存量。储存量为1200～5000 m3时可采用金属子母储罐带压储存和常压罐储存。储存量为1200 m3以下的城市液氧罐气化站，基本采用金属单罐带压储存。
a.为保证储罐及连接部件在液氧罐及其冷蒸气下能正常工作，储罐材料必须满足低温性能要求。暴露的储罐隔热层应防火、防水、阻燃、阻液氧罐蒸气，并且在消防水的冲击力作用下不会移动。
b.储罐之间需要有适当的净距便于设备的安装、检查和维护。NFPA59A中的表2.2.4.1明确规定了液氧储罐之间的最小净距和布置要求[2]。
c.储罐的液相管上安装紧急切断阀，发生意外事故时切断储罐与外界的连通，防止储罐内的液氧罐泄漏。每台储罐应设2套相互独立的液位测量装置，在选择测量装置时应考虑密度的变化。在储罐真空层设压力仪表，用于测量真空层的液氧储罐压力。
d.储罐应当设置一个高液位报警器，使操作人员有足够的时间停止进料。储罐应设置高液位进料切断装置，它应与全部的控制计量仪表分开设置。
e.为了避免储罐内形成空气与天然气的混合气导致事故，储罐在液氧储罐使用或停止使用进行内部检修时，要进行惰化处理。
f.根据地质、气象等资料，分析发生地震、风灾、雪灾等自然灾害的可能性及其特征，考虑储罐的抗震和抵御风雪载荷的能力。
②液氧罐涡旋现象的预防
涡旋现象[4](Rollover)，也称翻滚，通常出现在多组分的液化天然气中，是由于向已装有液氧罐的液氧罐中充注新的液氧罐，或由于液氧罐中的氮优先蒸发而使储罐内的液体发生分层而引起。在已有的一些研究中，对该问题的解释是：密度较大的液体积聚在储罐底部，而密度较小的液体处于储罐顶部，底部液体因受到上面液体重力的作用，压力高于上部液体，对应的蒸发温度相应提高，且底部液氧罐具有一定的过冷度，蒸发速度较上部液体慢。外界热量总是不断由外向内传递，底部液体获得热量，其温度升高，密度减小，当底部液体密度小于上部液体密度时，分层平衡将被破坏，形成涡旋现象，引起液体蒸发率剧增。
计算机模型已经发展到能够预测涡旋发生的时间、分层和气体释放率，然而，涡旋发生时气体释放率的峰值很难液氧储罐预测。因此，为避免涡旋的发生，在设计时预防非常必要。可以通过测量液氧储罐内垂直方向上的温度和密度来确定是否存在分层，当分层液体之问的温差＞0.2 K，密度差＞0.5 kg/m3时，一般认为发生了分层。防止发生涡旋现象的方法有[1]：
a.将不同产地、不同气源的液氧罐分开储存，可避免因密度差而引起的分层。b.根据需储存的液氧罐与储罐内原有液氧罐的密度差异，选择正确的充注方式。c.使用混合喷嘴和多孔管向储罐中充注液氧罐。d.检测液氧罐的蒸发速度，液氧罐分层会抑制液氧罐的蒸发速度，使出现涡旋前的蒸发速度比通常情况下的蒸发速度低。
储罐静态蒸发率能较为直观地反映储罐在使用时的绝热性能，其定义为低温绝热压力容器在装有大于有效容积的1/2的低温液体时，静止达到热平衡后，24 h内自然蒸发损失的低温液体质量和容器有效容积下低温液体质量的比值。液氧罐气化站大多采用50 m3及100 m3带压液氧储罐，文献[5、6]对其静态蒸发率的要求见表1。
液氧储罐现行标准中没有给出液氧储罐蒸发率的上限标准，设计时可以参考液氮的标准。
表1立式和卧式低温绝热容器的静态蒸发率
液氮静态蒸发率(上限)/%
液氧罐气化器按其热源的不同，可分为加热气化器、环境气化器和工艺气化器，其安全设计主要考虑以下因素[1～3]：
①除非导热介质不可燃，否则气化器及其热源与其他任何火源之间的水平净距至少为15 m，整体加热气化器到围墙的水平净距至少为30 m。
②气化器到液氧罐、可燃制冷剂或可燃气体储罐的水平净距至少为15 m，到控制大楼、办公室、车间等有人的重要建筑物的水平净距至少为15 m。
③站内布置多台加热气化器时，各气化器之间的水平净距至少为1.5 m。
④安装在距液氧储罐15 m之内的任何环境气化器或加热气化器，均应在液体管道上设置自动切断阀，此阀应设置在距离气化器至少3 m处。
⑤每台气化器应提供一种距气化器至少15 m的切断热源的方式。
⑥为防止泄漏的液氧罐进入备用气化器，可安装2个进口阀门，并采取安全措施排空积存在两个阀门之间的液氧罐和蒸发气体。
⑦应设置恰当的自动化设备，以避免液氧罐及其蒸气在异常情况下进入输配系统。
在进行液氧罐管道设计中，不仅要考虑低温液体的隔热要求，还应特别注意因低温引起的热应力、防止水蒸气渗透、避免出现冷凝和结冰、管道泄漏的探测方法以及防火等问题。
液氧罐管道和其他低温液体输送管道一样，管道的热补偿是一个需要细心考虑的重要问题。两个固定点之问，由于冷收缩产生的应力可能远远超过材料的屈服极限。通常可采用金属波纹管、管环式补偿器以及热膨胀系数小的管材等方法解决H]。
消防系统的安全设计原则是：尽量切断气源，控制泄漏；对储罐及邻近储罐的设备进行冷却保护，避免设备超压造成更大的灾害；将泄漏的液氧罐引至安全地带气化，避免燃烧扩大。根据以上原则，消防系统安全设计主要包括以下几个部分[3、7、8]：
每个液氧罐设备上都应装备紧急关闭系统(ESD)，该系统可隔离或切断液氧罐、可燃液体、可燃制冷剂和可燃气体的来源，并关闭一些如继续运行可能加大或维持灾情的设备。
该系统主要包括：设置在气化器里的碳氢化合物泄漏检测器和设置在大气中的可燃气体检测器，在气化区、储罐区、外送泵区设置的紫外线或红外线火焰探测器，在控制室、电气室以及消防泵房设置的烟气检测器以及用来检测液氧罐是否泄漏的低温检测器。
消防水系统由消防泵房、消防水池、消防给水管道及消火栓、消防水枪等组成。水可用来控制液氧罐产生大火，但不是灭火。如果将水喷到液氧罐表面，会使液氧罐的蒸发率增大，从而使液氧罐的火势更大。因此，不能用水直接喷淋到液氧罐或液氧罐蒸气上。用水的目的主要是将尚未着火而火焰有可能经过的地方淋湿，使其不易着火。
干粉灭火剂是扑灭高压力、大流量天然气火灾的液氧储罐效措施。由于干粉灭火剂对燃烧物的冷却作用很小，在扑灭较大规模的火灾时，如灭火不完全或因火场中炽热物的作用，容易发生复燃。
泡沫灭火剂可分为化学泡沫灭火剂、空气泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂、水成膜泡沫灭火剂等。液氧罐气化站常采用高倍数泡沫灭火系统，灭火器喷出大量泡沫覆盖在泄漏的液氧罐上面，减少来自空气的热量，有效降低液氧罐蒸气产生的速度。
根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140—2005)的规定，生产区为严重危险级场所，设置手提式干粉灭火器和推车式干粉灭火器。控制室、变电室内配置手提式二氧化碳灭火器，以保证迅速有效地扑灭初期火灾和零星火灾。
合理进行功能分区，将生产区、辅助区合理分开；选择与防爆等级相适应的电气设备，保证站区供电系统的安全可靠性；对站内工作人员进行定期培训，使其了解液氧罐特性及可能产生的危害和影响，了解防护用品的作用及正确使用方法；编制应急事故处理预案等。
液氧罐设施在国外已安全、环保地运行了30年，但是，设计出既安全又经济的液氧罐气化站仍是一项挑战。未来5年我国将建设更多更大规模的液氧罐气化站，这些项目中将有不少选址在人口密集的地方，因此安全问题更应引起高度重视。为适应我国液氧罐工业高速发展的需要，应尽快颁布我国的液氧罐设计、施工规范，以指导液氧罐应用领域的设计、施工和运行管理。


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