侯軍

廣東陽(yáng)江海陵灣液化天然氣有限責(zé)任公司 （廣東 陽(yáng)江 529500）

近年來(lái)， 國(guó)家出臺(tái)了一系列舉措促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 2017 年6 月23 日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《加快推進(jìn)天然氣利用的意見(jiàn)》，明確提出要逐步將天然氣培育成為我國(guó)現(xiàn)代能源體系的主體能源；2018 年9月5 日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)天然氣協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展的若干意見(jiàn)》，再次明確要加快天然氣開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展。 LNG 接收站作為L(zhǎng)NG 進(jìn)口的關(guān)鍵設(shè)施， 在促進(jìn)天然氣配置和利用上發(fā)揮著重要作用。截至2018 年底，我國(guó)已建成投產(chǎn)的LNG 接收站達(dá)20 座，且尚有40 余座LNG 接收站處于在建或籌建階段，未來(lái)幾年我國(guó)LNG 接收站仍將處于高速發(fā)展期。 LNG 接收站的高速發(fā)展，意味著將要建設(shè)大量LNG 儲(chǔ)罐。 LNG 儲(chǔ)罐安全距離計(jì)算是LNG接收站設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。為確保LNG 接收站內(nèi)大型LNG 儲(chǔ)罐的運(yùn)行管理安全，有必要對(duì)大型LNG 儲(chǔ)罐安全距離計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。

1 LNG 儲(chǔ)罐安全距離計(jì)算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)關(guān)于LNG 儲(chǔ)罐安全距離的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB/T 22724—2008 《液化天然氣設(shè)備與安裝 陸上裝置設(shè)計(jì)》、GB/T 20368—2012《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》。①GB 50183—2004 于2005 年3 月1 日起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)在2015 年進(jìn)行了修訂，并在2016 年3 月1 日由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部宣布實(shí)施,但后來(lái)考慮到執(zhí)行存在較大困難而暫緩實(shí)施，因此GB 50183—2004 仍為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。②GB/T 22724—2008 使用重新起草法，修改采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1473—1997《液化天然氣設(shè)備與安裝 陸上裝置設(shè)計(jì)》， 截至目前，EN 1473 已進(jìn)行了2 次修訂， 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為EN 1473—2016[3-5]。 ③GB/T 20368—2012 使用重新起草法，修改采用美國(guó)防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 59A—2009 《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》，截至目前，NFPA 59A 已進(jìn)行3 次修訂， 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為NFPA 59A—2019[6-8]。

2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

鑒于大型、低壓LNG 儲(chǔ)罐已在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用,僅對(duì)內(nèi)承壓低于100 kPa，且儲(chǔ)存容量大于3 000 m3的LNG 儲(chǔ)罐安全距離進(jìn)行探討。 考慮到GB 50183—2004 對(duì)大型LNG 儲(chǔ)罐安全距離的計(jì)算要求是根據(jù)NFPA 59A—2001 和49CFR 193 《LNG 設(shè)施：聯(lián)邦安全標(biāo)準(zhǔn)》編制的，與GB/T 20368—2012 基本一致， 因此不對(duì)GB/T 20368—2012 進(jìn)行探討[1,6]。主要從LNG 儲(chǔ)罐間距、LNG 儲(chǔ)罐與周邊建（構(gòu)）筑物的距離、 隔熱距離、 擴(kuò)散隔離區(qū)4 個(gè)方面對(duì)GB 50183—2004、GB/T 22724—2008 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 LNG 儲(chǔ)罐間距要求

GB 50183—2004 規(guī)定，對(duì)于地上LNG 儲(chǔ)罐，當(dāng)儲(chǔ)罐單罐容量大于265 m3時(shí)，儲(chǔ)罐之間的最小距離為相鄰儲(chǔ)罐直徑之和的1/4（最小為1.5 m），與NFPA 59A—2019 對(duì)大型LNG 儲(chǔ)罐最小間距的要求一致[1,8]。 GB/T 22724—2008 規(guī)定，無(wú)需考慮塌陷的兩個(gè)相鄰儲(chǔ)罐之間的最小距離為較大儲(chǔ)罐的次容器半徑，該標(biāo)準(zhǔn)明確指出全容、薄膜、低溫混凝土式預(yù)應(yīng)力混凝土（包括混凝土頂）儲(chǔ)罐為無(wú)需考慮塌陷的儲(chǔ)罐類型[3]。 不難得知：如相鄰儲(chǔ)罐規(guī)格大小一致， 則這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儲(chǔ)罐之間的最小距離要求也相同；如相鄰儲(chǔ)罐規(guī)格大小不同，則按GB/T 22724—2008 要求算得的儲(chǔ)罐之間的最小距離相對(duì)較大。

目前， 國(guó)內(nèi)已建成LNG 接收站的主要LNG 儲(chǔ)罐規(guī)格大小不一，小到2×104m3，大到20×104m3。2×104m3LNG 儲(chǔ) 罐 外 罐 直 徑 約 為40 m，20×104m3LNG 儲(chǔ)罐外罐直徑達(dá)88 m。 如果這兩種規(guī)格的LNG 儲(chǔ)罐相鄰布置， 按GB 50183—2004 要求算得的最小距離為32 m， 而按GB/T 22724—2008 要求算得的最小距離為44 m，最小距離差值達(dá)12 m。 可見(jiàn)，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)儲(chǔ)罐區(qū)布置影響較大。

2.2 LNG 儲(chǔ)罐與周邊建（構(gòu)）筑物距離要求

1）GB 50183—2004 規(guī)定，對(duì)于容量大于265 m3的LNG 儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐排放系統(tǒng)至建筑物或建筑界限的最小距離為容器直徑的0.7 倍，但不小于30 m。 該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定， 當(dāng)LNG 儲(chǔ)存總?cè)萘看笥诨虻扔?×104m3時(shí)，接收站與居住區(qū)、公共福利設(shè)施安全距離應(yīng)大于500 m。 此外， 該標(biāo)準(zhǔn)還要求在事故狀態(tài)下對(duì)LNG 儲(chǔ)罐熱輻射和蒸氣云擴(kuò)散后果進(jìn)行計(jì)算，對(duì)安全間距進(jìn)行校核， 并給出了相關(guān)邊際條件和判定結(jié)果[1]。

相比較而言，GB 50183—2004 對(duì)LNG 儲(chǔ)罐與周邊建（構(gòu)）筑物的距離要求更為明確；但GB/T 22724—2008 對(duì)情景計(jì)算的類型劃分更細(xì)， 要求用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，從量化風(fēng)險(xiǎn)的角度，評(píng)價(jià)LNG儲(chǔ)罐事故狀態(tài)下對(duì)周邊環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)可接受程度，盡量保障生命、財(cái)產(chǎn)安全。 楊曉明、郭宗華等[9-10]通過(guò)計(jì)算分析得到，GB 50183—2004 給出的距離要求嚴(yán)于GB/T 22724—2008、NFPA 59A—2009。

2.3 隔熱距離要求

2.3.1 LNG 火災(zāi)輻射計(jì)算模型

GB 50183—2004 規(guī)定：圍堰和集液池與室外活動(dòng)場(chǎng)所、建（構(gòu)）筑物的隔熱距離（操作設(shè)施除外）可按國(guó)際公認(rèn)的LNG 燃燒熱輻射計(jì)算模型（即美國(guó)天然氣研究協(xié)會(huì)GRI 0176 報(bào)告中所描述的 “LNG 火災(zāi)輻射模型”）確定，也可使用管理部門(mén)認(rèn)可的其他方法計(jì)算確定。 GB/T 22724—2008 則規(guī)定：LNG 火災(zāi)的輻射值應(yīng)采用合適有效的模型計(jì)算， 模型需參考GB/T 19204—2003 附錄A 中列出的參考文獻(xiàn)建立。 相較而言，GB 50183—2004 更明確地指出了計(jì)算模型，便于設(shè)計(jì)者使用。

2.3.2 區(qū)域、設(shè)備熱輻射要求

對(duì)于不同區(qū)域、設(shè)備所允許的最大熱輻射要求，GB 50183—2004 與GB/T 22724—2008 的規(guī)定存在較大差異。 GB 50183—2004、GB/T 22724—2008 對(duì)不同區(qū)域熱輻射的要求分別見(jiàn)表1、表2。

GB 50183—2004 明確規(guī)定了在特定條件下室外活動(dòng)場(chǎng)所、建（構(gòu)）筑物所允許接收的最大熱輻射量。 GB/T 22724—2008 并未對(duì)天氣條件進(jìn)行限定，但其將火災(zāi)類型細(xì)分為池火與噴射火焰， 將區(qū)域劃分為站場(chǎng)內(nèi)與站場(chǎng)外，并在此基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)域、設(shè)備進(jìn)行了分類，明確了不同區(qū)域、設(shè)備允許的最大熱輻射量。 相較而言，GB/T 22724—2008 對(duì)區(qū)域的劃分更為細(xì)化，更具有可操作性。

表1 GB 50183—2004 對(duì)LNG 站場(chǎng)區(qū)域允許最大熱輻射的要求[1]

表2 GB/T 22724—2008 對(duì)LNG 站場(chǎng)區(qū)域/設(shè)備允許最大熱輻射的要求[3]

2.4 擴(kuò)散隔離區(qū)要求

1）蒸氣云擴(kuò)散計(jì)算模型。 GB 50183—2004 規(guī)定， 擴(kuò)散隔離區(qū)的邊界應(yīng)按國(guó)際公認(rèn)的高濃度氣體擴(kuò)散模型 （實(shí)際指的是美國(guó)天然氣研究協(xié)會(huì)GRI 0242 報(bào)告中所描述的 “DEGADIS 高濃度氣體擴(kuò)散模型”）進(jìn)行計(jì)算，也可使用管理部門(mén)認(rèn)可的其他方法計(jì)算確定。 GB/T 22724—2008 則規(guī)定，LNG 蒸氣擴(kuò)散應(yīng)采用合適有效的模型計(jì)算， 并未明確指出使用何種模型。 相較而言，GB 50183—2004 更明確地指出了計(jì)算模型，更便于設(shè)計(jì)者使用，但考慮到蒸氣擴(kuò)散的復(fù)雜性， 計(jì)算模型需根據(jù)最新研究成果進(jìn)行更新，使其更貼合實(shí)際。

2）擴(kuò)散隔離區(qū)邊界。 GB 50183—2004 規(guī)定，擴(kuò)散隔離區(qū)邊界的空氣中甲烷氣體平均濃度不應(yīng)超過(guò)2.5%[1]。GB/T 22724—2008 要求，擴(kuò)散模型能確定天然氣的濃度分布及到燃燒下限的距離[3]。 天然氣的燃燒極限為5%～15%，由此可知：GB/T 22724—2008要求模型能計(jì)算天然氣濃度為5%時(shí)， 蒸氣云擴(kuò)散的距離，該區(qū)域范圍內(nèi)需采取措施避免產(chǎn)生火源，以避免事故狀態(tài)下導(dǎo)致爆炸。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)重點(diǎn)不同，GB 50183—2004 明確指出了對(duì)擴(kuò)散隔離區(qū)邊界甲烷濃度的要求，便于站場(chǎng)及場(chǎng)區(qū)外有關(guān)設(shè)施的布置；GB/T 22724—2008 則從防止發(fā)生爆炸的角度出發(fā)，要求明確燃燒下限下蒸氣云的擴(kuò)散距離， 為防爆設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

金屬液流的破碎效果和五花戒指流體動(dòng)能呈正比，流體的動(dòng)能可以用其霧化氣流流速Vg一和氣體質(zhì)量流量Gg兩個(gè)參數(shù)描述。根據(jù)氣體動(dòng)能公式：

3）設(shè)計(jì)泄漏量。 對(duì)于大型LNG 儲(chǔ)罐而言，其出入口均在儲(chǔ)罐頂部，根據(jù)GB 50183—2004 規(guī)定，其設(shè)計(jì)泄漏量為一條管道連續(xù)輸送10 min 的最大流量[1]；GB/T 22724—2008 并未對(duì)設(shè)計(jì)泄漏量予以明確。

3 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行及修訂建議

3.1 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行建議

GB 50183—2004 為我國(guó)油氣行業(yè)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)LNG 儲(chǔ)罐安全距離的要求必須執(zhí)行。 GB/T 22724—2008 為我國(guó)LNG 領(lǐng)域推薦性標(biāo)準(zhǔn)，可參考執(zhí)行。 在大型LNG 儲(chǔ)罐安全距離計(jì)算時(shí)，需在嚴(yán)格執(zhí)行GB 50183—2004 的同時(shí)， 結(jié)合GB/T 22724—2008 有關(guān)要求加以校核， 確保LNG 接收站儲(chǔ)罐安全距離合理。 具體建議如下：

1）針對(duì)LNG 儲(chǔ)罐最小間距，GB/T 22724—2008未考慮較小LNG 儲(chǔ)罐的直徑大小， 要求相對(duì)更高?？紤]到國(guó)內(nèi)外大多LNG 接收站均采用1/4 相鄰儲(chǔ)罐直徑之和進(jìn)行設(shè)計(jì)， 且多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明并不存在安全問(wèn)題，建議按GB 50183—2004 執(zhí)行即可。

2）針對(duì)LNG 儲(chǔ)罐與周邊建（構(gòu)）筑物的距離要求，GB 50183—2004 與GB/T 22724—2008 存在 較大差異。 考慮到GB 50183—2004 給出的距離要求嚴(yán)于GB/T 22724—2008、NFPA 59A—2009，建議按GB 50183—2004 執(zhí)行即可。

3）針對(duì)隔熱距離，建議先按GB 50183—2004有關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算； 再基于事故場(chǎng)景， 依據(jù)GB/T 22724—2008 有關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算。 最終選取兩者中較大值作為隔熱距離，在設(shè)計(jì)中予以考慮。

4）針對(duì)擴(kuò)散隔離區(qū)要求，建議依據(jù)GB 50183—2004 要求的模型，以罐頂單條管道連續(xù)輸送10 min的最大流量為設(shè)計(jì)泄漏量， 既要算出擴(kuò)散區(qū)隔離邊界，還要確定燃燒下限下蒸氣云的擴(kuò)散距離，在設(shè)計(jì)中予以統(tǒng)籌考慮。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)修訂建議

按照慣例，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通常每5 年修編一次。截至目 前，GB 50183—2004 已 實(shí) 施 超 過(guò)14 年，GB/T 22724—2008 也已實(shí)施近10 年，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于LNG儲(chǔ)罐安全距離的規(guī)定已不能很好地滿足實(shí)際需求，均需盡快進(jìn)行修訂。 具體修訂建議如下：

1）對(duì)標(biāo)NFPA 59A—2019、EN 1473—2016，核實(shí)GB 50183—2004 中對(duì)LNG 儲(chǔ)罐與周邊建構(gòu)筑物的距離要求，避免標(biāo)準(zhǔn)要求過(guò)嚴(yán)導(dǎo)致無(wú)法實(shí)施。 GB 50183—2015 先后經(jīng)歷了頒布實(shí)施、推遲實(shí)施、暫緩實(shí)施等過(guò)程，主要原因在于其部分條款要求過(guò)高，很多企業(yè)無(wú)法滿足其要求。 因此，有必要對(duì)LNG 儲(chǔ)罐與周邊建（構(gòu)）筑物的距離要求進(jìn)行論證、修改。

2）GB 50183—2004 對(duì)不同區(qū)域、設(shè)備所允許的最大熱輻射的要求未區(qū)分站場(chǎng)內(nèi)與站場(chǎng)外， 且區(qū)域劃分不夠細(xì)， 可操作性不夠強(qiáng)， 需參考EN 1473—2016 進(jìn)行修訂。

3）GB 50183—2004 對(duì)擴(kuò)散隔離區(qū)的要求需更明確， 要求利用該模型明確燃燒下限下蒸氣云的擴(kuò)散距離，以便在設(shè)計(jì)中統(tǒng)籌考慮防爆與隔離。

4）使用重新起草法，修改采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1473—2016 《液化天然氣設(shè)備與安裝 陸上裝置設(shè)計(jì)》，對(duì)GB/T 22724—2008 進(jìn)行升版。

5）細(xì)化、完善對(duì)歐美、日本等國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的引用，注重轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)條款的實(shí)用性與可操作性。