美國某LNG輸出終端設施選址的危害分析

知識 09-09

美國某LNG輸出終端設施選址的危害分析

目標：

對某個即將建設的大型美國LNG液化和輸出終端進行火災爆炸的危害分析，使其滿足美國聯邦的安全法規。

客戶：

某保密客戶(美國)

挑戰：

? 在初步前端工程設計(pre-FEED)階段，開發詳細的三維模型

? 優化設施布局和減緩措施，使其滿足相關的法規要求

軟體：

利用二維工具篩選模擬場景

使用FLACS軟體模擬詳細的場景後果

解決方案/附加價值：

GexCon公司運用FLACS軟體並結合自身豐富的工程經驗，使客戶向管理機構證明：對於審批要求考慮的設施意外泄漏對公眾是沒有危害的。另外評估了不同的減緩措施的效果，找到一個可為客戶節約大量成本的優化方案。

案例介紹：

美國的液化天然氣出口以及天然氣液化設施的建設和運行需要受到聯邦監管機構─交通部和聯邦能源規劃監管委員會的批准，前者負責法規(Title 49 Code of Federal Regulations, Part 193)，後者應用交通部條例並擁有審批許可權。液化天然氣設施選址的法規要求對有害物質（可燃和有毒）的意外泄漏對廠外後果的影響進行定量評估；申請人必須證明，該設施即使在發生事故的最壞情況情景下也不能對公眾或公共財產造成威脅。這個過程如果考慮到蒸氣擴散和超壓危害的影響，將會變的尤其複雜。

LNG輸出終端危害分析的主要步驟：

1. 根據監管指引評估整個設施，並識別出所有的可信泄漏事故場景（大約100個）；

2. 對最初的一系列事故場景，進行後果模擬研究的篩選（使用二維簡化工具），識別出導致嚴重危害後果和違反安全法規的場景；

3. 利用FLACS對識別出的事故場景進行詳細的三維後果模擬研究（考慮障礙物和地形等因素影響）；

4. 對於導致不符合法規後果的場景（例如危害範圍超過工廠設施界限以外），確定合適的減緩方案，並用FLACS反覆模擬，證實減緩措施的有效性。

用FLACS進行模擬：

設施選址研究的兩個最關鍵的步驟是：

1）在分析中需要選擇的場景；

2）需要建立設施和周邊區域的精確幾何模型。

尤其在設計的早期階段（pre-FEED或FEED），由於客戶只能提供非常有限的細節信息，因此對工廠設施建模時面臨很大的挑戰。因為意外泄漏的後果–尤其是可燃氣雲點燃時產生的超壓值–與障礙物密度和擁塞程度有很高的依賴性，所以採用早期設計階段的CAD模型可能會產生非保守的結果。GexCon在LNG液化工藝領域擁有豐富的經驗。在本案例中，GexCon利用客戶提供的早期設計的CAD模型建模，在其中增補預期的障礙物來模擬工廠設施在竣工條件後的擁塞程度。

在每個重要的場景中，使用FLACS模擬可燃氣雲的最大擴散範圍（50%的爆炸下限濃度），並將結果重疊放在工廠設施的平面圖上，以證實氣雲分布在合適的邊界範圍內。同時，密切觀察擁擠區域內的可燃氣雲的大小（例如，液化區域內）；然後在不同的位置點燃最大體積的可燃氣雲，來確定超壓危害的覆蓋區域。

在這個案例中，少數場景的模擬結果顯示氣雲會越出設施的邊界。GexCon研究潛在的位置來放置氣雲屏障來控制氣雲的擴散並防止50%的爆炸下限濃度以上的氣雲擴散至設施以外。結合氣雲屏障措施，對不符合法規規定的場景重複進行的FLACS模擬，確認新的措施方案滿足規範要求。

該項目的附加價值：

通過FLACS細節地模擬蒸氣擴散和超壓危害，證明簡化工具預測過分誇大了危害距離。這顯著降低了使用後者所得到的違反法規要求的場景數量。

FLACS模擬讓客戶證明使用氣雲屏障措施可成功減輕那些違規場景的後果。

FLACS模擬結果確定：即使初始的設施選址符合法規要求，略微增加內部液化生產線之間的距離就能顯著降低廠區內爆炸超壓的潛在危害。根據結果對工藝區域的布局進行了調整，大大降低了內部風險。

美國某LNG輸出終端設施選址的危害分析