LNG氣化站爆炸危險區(qū)域防雷檢測探究

(武漢天宏防雷檢測中心發(fā)展有限公司 湖北 武漢 430074)

一、案例基本概況

某氣化站處在我市邊遠城區(qū)，所在區(qū)域地勢較為平坦，地表主要是風化土和強風化砂礫巖碎塊構成。此氣化站總建筑面積為1564.5m2，不同方位集中設置不同的設施，東區(qū)主要有LNG立式儲罐、火炬、LNG氣化調(diào)壓區(qū)、灌裝臺，西區(qū)主要有相應的消防設施以及發(fā)電設施等，南區(qū)主要為辦公區(qū)配電控制系統(tǒng)和倉庫、停車場等。LNG儲罐區(qū)為防液堤圍護結構，LNG氣化調(diào)壓區(qū)為敞開式區(qū)域，辦公區(qū)域以及發(fā)電設備所在區(qū)域都是框架結構，倉庫屬于鋼構結構。

二、LNG氣化站爆炸危險區(qū)域主要檢測內(nèi)容及分區(qū)

(一)LNG氣化站爆炸危險區(qū)域主要檢測內(nèi)容

主要檢測內(nèi)容包括：LNG儲罐、火炬、LNG泵、空溫式氣化器、閥門和法蘭盤、水浴式氣化器、壓縮機室、調(diào)壓室、計量室等等

(二)檢測內(nèi)容的分區(qū)

對于檢測內(nèi)容進行明確分區(qū)能夠提升檢測的針對性，確保其準確性。按照相應標準(主要指《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》以及《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》)的規(guī)定，LNG氣化站爆炸危險區(qū)域檢測內(nèi)容分區(qū)如下：

(1)對于LNG儲罐來說，可以按照地下、半地下以及地上三種情況進行分區(qū)，如圖1-3所示。

圖1 地下爆炸危險區(qū)劃分

圖2 半地下爆炸危險區(qū)劃分

圖3 地上爆炸危險區(qū)劃分

(2)對于露天設置的LNG泵、空溫式氣化器、閥門和法蘭盤來說可以按照圖4進行分區(qū)，

圖4 露天設置的LNG泵、空溫式氣化器、閥門和法蘭盤爆炸危險區(qū)劃分

(3)對于壓縮機室、調(diào)壓室、計量室來說可以按照圖5進行分區(qū)，

圖5 壓縮機室、調(diào)壓室、計量室爆炸危險區(qū)劃分

三、防雷方案設計

案例中的LNG氣化站爆炸危險區(qū)防雷檢測需要按照第二類、第三類防雷建筑物要求進行，對于劃分的不同爆炸危險區(qū)域進行相應的防雷方案設計。

(一)建筑物的防雷保護

(1)設置引下線

儲氣罐可以采用罐體作為引下線，需要在接地位置設置斷接卡。對于建筑物來說，可以將柱內(nèi)直徑在16mm之上的主鋼筋當做引下線，將其沿著建筑物周邊對稱設置。為了能夠獲得更好的防雷效果，最大程度上降低進入到室內(nèi)的磁場強度，最好將所有的外部結構柱設置為引下線，例如外部路燈可以利用金屬桿作為防雷引下線。

(2)有效的設置接地裝置

可以將氣化站的防雷接地系統(tǒng)進行統(tǒng)一設置(不包括獨立避雷線塔)，采取共同的接地系統(tǒng)。

第一，針對不同的設備設置不同的接地網(wǎng)，對于LNG立式儲罐、氣化器、加熱器以及灌裝臺可以設置“建筑基礎+外圍人工” 環(huán)形接地網(wǎng)，其中采用熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，熱鍍鋅角鋼作為垂直接地體。要保證鋼儲罐防雷接地點在2處以上，并且順著儲罐外圍的距離在30m以內(nèi)。要確保調(diào)壓裝置的良好接地，同時對于調(diào)壓站內(nèi)、外燃氣金屬管道采取絕緣連接的方式。其他的建筑物可以采取樁基礎以及承臺結構的主筋形成自然的接地裝置。需要在接地裝置的陽角區(qū)域(接近引下線處)設置接地電阻測試端子。

第二，氣化站內(nèi)部的所有電氣設備確保金屬外殼有效接地，并且設置專用接地線(不包括照明燈具)。若是將接地線和相線采用同個保護管進行保護，那么要確保其具有同樣的絕緣。其余的金屬管線以及電纜金屬外皮等只能當做輔助接地線。

(3)接閃器

第一，要根據(jù)實際情況確定接閃器的方式，例如案例中的LNG立罐壁厚在4mm之上，可以將罐體作為接閃器。而生產(chǎn)設備中的氣化器等壁厚在4mm之下，需要設置單獨的避雷線作為接閃器(對于案例的情況來說，可以采用Φ8mm、截面在41mm2之上的鍍鋅鋼絞線)。要確保獨立架空避雷線鋼結構支柱、接地裝置到被保護物體和相應金屬物(包括管道、電纜等)的距離在3m之上，并且獨立避雷線常年實測接地電阻在10Ω以下。

第二，對于其他建筑物來說，需要在屋面設置混合型的接閃器(包括避雷短針、避雷帶、避雷網(wǎng)格等等)。避雷網(wǎng)主要是由屋面結構的主筋構成，在屋面內(nèi)形成暗敷的避雷網(wǎng)格(尺寸在20×20m之下)，具體材料規(guī)格如表1所示。

表1 接閃器所用材料情況

另外，為了確保材料的使用壽命以及美觀性，最好采用不銹鋼的材料。

(二)防雷電波侵入的設計

(1)電纜、金屬線槽以及管道接地設計

第一，為了提升防雷效果，可以用金屬鎧裝電纜作為低壓配電線路和室外信號傳輸線路的電纜，也可以采取護套電纜穿鋼管埋地敷設的方式來進行。另外，在各個防雷分區(qū)的交界位置需要將電纜金屬外皮或者外套鋼管接到等電位連接帶之上。同時，要確保氣化站內(nèi)部的接地干線和地網(wǎng)相連接，并且連接點要在兩個以上。

第二，進出氣化站的架空燃氣金屬管道需要在場站外側進行接地處理。如果通過地上的方式將燃氣金屬管道接入場站，那么需要在室外地面之后和入墻之前的引入管上設置電絕緣裝置，將抱箍設置在室內(nèi)燃氣金屬管道之上，之后利用等電位連接線接入到總等電位連接箱。若是采取絕緣法蘭和外置放電間隙的組合方式，那么在絕緣法蘭兩端燃氣金屬管理通過放電間隙連接之后，利用等電位連接線接到總等電位連接箱。

第三，若是燃氣金屬管道螺紋連接所用彎頭、閥門、法蘭盤等連接位置過渡電阻較大(>0.03Ω)，那么需要在連接位置進行金屬線跨接，對于埋在地下的情況，可以通過直徑在10mm之上的熱鍍鋅圓鋼進行跨接。

(2)設置避雷器

第一，對于電源系統(tǒng)來說，所設置的避雷器如表2所示。

表2 電源系統(tǒng)避雷器設置

第二，對于監(jiān)控系統(tǒng)來說，要在關鍵位置裝設不同的避雷器，具體如表3所示。

表3 監(jiān)控系統(tǒng)避雷器設置

第三，對于消防廣播系統(tǒng)來說，要在關鍵位置裝設不同的避雷器，具體如表4所示。

表4 消防廣播系統(tǒng)避雷器設置

(3)進行必要的運行維護

需要定期檢測接地網(wǎng)的接地電阻情況，尤其是在特殊天氣(例如雷雨季節(jié)、大風天氣)發(fā)生之前更是要仔細檢查維護接地系統(tǒng)情況。重點需要檢查如下內(nèi)容：各連接位置是否緊固、接觸是否緊密、接地引下線是否存在銹蝕、接地體周邊地面是否存在異常等等。有必要的情況下需要將地面挖開，對于地下屏蔽部門進行抽查，確定是否存在銹蝕問題，需要對其進行及時處理。同時也要通過防雷器元件老化測試儀對運行過程中的防雷器進行測試，一旦發(fā)出問題報警要進行及時處理。

四、LNG氣化站未來發(fā)展戰(zhàn)略及其防雷重要性

(一)LNG氣化站未來發(fā)展戰(zhàn)略

(1)加強LNG配套設施的建設

隨著近些年我國LNG進口量越來越大，有關LNG處理的相應配套設施也要不斷加強。我國具有比較長的海岸線，可以充分借用此方面優(yōu)勢建立起相應的LNG接收站，確保LNG的進口量以及儲備量，并且也需要結合管網(wǎng)的分布情況對于LNG氣化站實施合理建設?，F(xiàn)階段還有很多區(qū)域沒有使用天然氣，所以對于天然氣使用設施也要統(tǒng)一進行更換，推動天然氣的普及。

(2)加強下游市場的多元化建設

相對傳統(tǒng)能源來說，LNG具有安全可靠、清潔環(huán)保等優(yōu)勢，可以應用在很多行業(yè)。例如LNG汽車技術已經(jīng)比較成熟，雖然前期的購車成本相對較高，但是整體使用成本較低。另外，LNG也可以應用在船舶、建筑空調(diào)、冷凍食品等方面。所以積極開發(fā)LNG的利用空間，加強LNG多元化市場建設也是推動其發(fā)展的關鍵。

(3)對于進口LNG價格進行有效控制

由于現(xiàn)階段我國天然氣價格相對于進口LNG價格來說較低，這就造成了從事LNG進口以及銷售的企業(yè)長期處在虧損狀態(tài)，不利于LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展。所以，在當下國際LNG產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展過程中要加強和LNG生產(chǎn)國的合作，積極參與到LNG生產(chǎn)項目中來，通過長期的合作來降低LNG的進口價格，同時也要充分考慮天然氣的實際生產(chǎn)成本，對其進行合理定價。

(二)防感應雷重要性及SPD防雷

(1)防感應雷的重要性

所謂的感應雷主要指由于雷云的靜電感應、電磁感應等作用，使地面金屬導體如電子設備、構件、管道上聚集大量電荷而導致的危害后果，可以分為靜電感應雷和電磁感應雷?，F(xiàn)在一般建筑物的防雷設備只能防止直擊雷，保護建筑物不受損失，而不能防止感應雷對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、通汛系統(tǒng)、中央控制設備和石油化工管道等設施的危害。例如14年黃陂湖北省天然氣防感應雷和其邊上西氣東輸?shù)牟坏?公里范圍內(nèi)的場站有較大差距，從而造成全站所有儀器儀表壞掉，造成了非常大的經(jīng)濟損失，所以需要對于感應雷進行必要的防范。

(2)SPD防雷

浪涌保護器(SPD)是電子設備雷電防護中不可缺少的一種裝置，現(xiàn)代高壓浪涌保護器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。其基本原理在于：浪涌保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或將強大的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

五、結束語

本文主要介紹了LNG氣化站爆炸危險區(qū)域防雷方面的內(nèi)容，提出了相應的防雷方案，同時對于LNG氣化站未來發(fā)展戰(zhàn)略進行了簡單分析。通過本文的介紹能夠對我國LNG的發(fā)展起到一定參考作用。