天然加氣站開題報告

時間：2024-07-01 17:09:09 開題報告我要投稿

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天然加氣站開題報告范文精選

　　1、選題意義

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　　國家“十五”規(guī)劃期間，天然氣汽車推廣進展順利，相應的配套產業(yè)LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然氣）、L-CNG加氣合建站（Liquefied Natural Gas-Compressed Natural Gas，液化天然氣-壓縮天然氣，既能對LNG汽車加氣，又能對CNG汽車加氣）的推廣及發(fā)展也在逐漸成熟。

　　LNG的主要成分是甲烷（CH4）和乙烷（C2H6），均為易燃易爆物質，屬甲類火災危險品，爆炸極限為5%~15%，對空氣的相對密度為0.675，擴散系數為0.196。（朱世敏：《LNG汽車加氣站消防安全設計》）LNG屬于低溫深冷儲存，所以加氣站中的LNG一旦從儲罐或加氣管道中泄漏，小部分立即急劇汽化成天然氣蒸汽，剩下的泄漏到地面，沸騰汽化后與周圍的空氣混合成冷蒸氣霧，在空氣中冷凝形成白煙，再稀釋受熱后與空氣形成爆炸性混合物。LNG泄漏冷氣體在初期比周圍空氣濃度大，易形成云層或層流。汽化量取決于土壤、大氣的熱量供給，剛泄漏時汽化率很高，一段時間后趨近于一個常數，這時的LNG泄漏到地面上會形成一種液態(tài)流體。就物理特性而言，由于天然氣的易燃性，LNG一旦泄漏很容易產生爆炸和火災，超低的溫度更增加了LNG的危險性。（《淺析液化天然氣的消防安全》）如2008年，浙江省一座LNG接收站的天然氣的外輸管線在試壓運行后不久發(fā)生了泄漏爆炸，最終造成2人死亡、8人不同程度受傷；2009年中國石油江蘇分公司的一座液化天然氣接收站內的一座LNG儲罐發(fā)生特大安全事故，最終造成9人死亡，14人受到不同程度的傷害；2004年1月19日，阿爾及利亞的斯基克達一個LNG生產廠的蒸氣鍋爐發(fā)生爆炸,引發(fā)了一系列大規(guī)模蒸氣云爆炸和火災，持續(xù)了8小時。爆炸和火災摧毀了部分工廠，并造成了工廠周邊區(qū)域的死傷及財產損失。（黃睿：《LNG_L_CNG加氣合建站重大危險源辨識與評價》）

　　LNG加氣站是專為LNG燃氣汽車加氣的專用加氣站，可分成標準式加氣站、撬裝式加氣站。標準式LNG加氣站把站內設備平鋪安裝在地面，LNG儲罐容積大（一般在50m3以上），可配置多臺加氣機，能滿足較多LNG汽車加氣。北京、烏魯木齊、長沙、貴陽等地建成了標準式LNG加氣站并投入營運。標準式LNG加氣站設備加土地等成本約在800-1000萬。

　　撬裝式LNG加氣站可分為地面式和移動式撬裝LNG加氣站，儲罐總容積一般不大于50m3，較標準式建設更靈活。移動式撬裝LNG加氣站將以上各系統集中安裝在撬體內，可整站移動。相較標準式加氣站，撬裝式加氣站具有工藝流程簡單、建設周期短、投資少的優(yōu)點。撬裝式加氣站單就設備成本來看，約200萬元。

　　根據相關統計和預測，2013年、2015年、2020年中國LNG加氣站分別為達到2000座、5000座、10000座，LNG加氣站的增長速度可見一斑。隨著LNG的普及和運用，其事故風險率也隨之增加，LNG加氣站都建于市縣規(guī)劃建成區(qū)邊緣，一旦泄漏將造成嚴重的后果，

　　所以對LNG加氣站建設進行全面的安全評價，并對LNG加氣站的事故進行定量分析預測是非常重要的。

　　2、該領域國內外研究動態(tài)

　　著近年來國內LNG加氣站的長足發(fā)展，科研人員也進行了更加深入的技術研究。在清華大學學術信息發(fā)現平臺上，搜索關鍵字“LNG加氣站”，共有54篇文獻，無學位申請論文，2010年以后的文獻有31篇（如表1）；搜索關鍵字“LNG filling station”，沒有相關文獻。在中國知網上搜索主題詞“LNG加氣站”，共有4,451條結果，在結果中搜索“安全評價”，僅有10條記錄（含LNG船的相關文獻）。

　　黃睿（《LNG、L-CNG加氣合建站重大危險源辨識與評價》）在碩士學位論文中對典型LNG、L-CNG加氣合建站的特性、設備和關鍵技術進行了簡要介紹，然后對站內的危險、有害因素進行了初步的辨識。通過文中所用到的危險源辨識和評價方法的介紹，提出了適合加氣站重大危險源辨識和評價的辨識評價模式圖。并以邛名LNG、L-CNG加氣合建站為例，利用所建立的重大危險源辨識與評價模式對加氣站進行辨識和評價。

　　史文文（《LNG氣化站的風險評價及預警系統的構建》）在碩士論文中從LNG自身危害、LNG儲罐和管道設施有害因素、人力和安全管理危險因素和環(huán)境因素四個方面分析得出了 LNG 氣化站可能存在的風險因素。利用故障樹分析法，建立了 LNG 氣化站內各關鍵設備的故障樹系統，并進行了故障樹分析，求得了各自的最小割集，提出了一些避免事故產生的措施；最后是 LNG 氣化站安全預警模型的建立，包括建立預警指標管理系統、構建綜合安全風險預警模型、設計警情演示系統和制定應急救援體系。

　　針對加氣站的安全評價方法，楊曉欣（在碩士學位論文《CNG加氣站儲氣罐安全評價方法研究》一中）通過對目前CNG加氣站安全評價方法的比較，從CNG加氣站的實際運行情況出發(fā)，建立了基于故障樹/安全檢查表分析的安全評價模型。最后開發(fā)了CNG加氣站儲氣罐安全評價軟件，實現了CNG加氣站儲氣罐安全評價的自動化。

　　盡管目前國內對天然氣汽車和加氣站的研究成果比較多，但是其中的大部分都是針對天然氣汽車或CNG加氣站的研究，對于LNG加氣站中整個流程（包括卸車過程、儲罐的增壓過程以及加氣過程等）的詳細的分析和研究較少，并且大部分對設備僅有所涉及，沒有進行詳細的描述。同時，LNG加氣站型式是多樣的，對于加氣站型式的選擇和加氣站規(guī)模的設計更多的是根據經驗來確定，缺乏理論依據。

　　在LNG加氣站的安全性方面，國內的研究比較少。歐美和日本對LNG的研究較為深入，法律、法規(guī)、標準、規(guī)范自成體系、相對完善先進。美國消防協會（NFPA）制定的國家標準NFPA59A《液化天然氣（LNG）生產、儲存和裝運》已經等同轉化成為我國標準GB/T20368；歐洲標準委員會（CEN）制定的歐洲標準EN1473已等同轉化為我國標準GB/T22724《液化天然氣設備與安裝陸上裝置設計》。兩個標準對LNG工廠的設計、選址、

　　建造、安裝、維護、防火、安全等方面做了詳細的規(guī)定。國外對這方面的研究大多是出于安全性角度考慮的法律法規(guī)，專門針對LNG加氣站的研究也比較少。這些都是急需要解決的問題，從而為天然氣汽車產業(yè)化發(fā)展和LNG加氣站技術的提高打下良好的基礎。（LNG加氣站工藝技術、安全及經濟性分析宋振興）

　　3、本課題研究的目的

　　LNG加氣站憑借其各方面的優(yōu)勢必將成為今后清潔能源的一個發(fā)展趨勢，具有非常良好的發(fā)展前景。作為一類新興的加氣站，其站內設備種類增多，工藝流程較為復雜，在站內布置安全措施、進行設備安裝及生產過程控制時，應對站內重大危險源進行辨識和評價，同時應該進行事故預測。對LNG加氣站重大危險源辨識和評價并對事故進行預測，是LNG加氣站安全設計、施工、管理的一項重要的基本工作，是依靠現有的科技技術來預防LNG加氣站重大事故的具體表現。大量實踐證明，將重大危險源辨識和評價技術應用到各大易燃易爆場所，可以實現對安全生產情況的掌握，提高設施及設備本身運行安全水平，最終實現安全與生產的協調發(fā)展。因此，研究LNG加氣站安全評價方法對于今后LNG加氣站的建設、管理和發(fā)展都具有非常重要的意義，同時也為制定相關技術規(guī)范提供相關的理論支撐。

　　4、預期成果

　　尋找一種適合LNG加氣站安全評價的科學辦法并編制成簡便易操作的VB軟件程序，為LNG加氣站的選址設計、工程建設、日常管理提供理論依據，減少日常工作量，將安全評價工作常態(tài)化。用貝葉斯網絡預測泄漏事故的結果表明，“執(zhí)行”失誤是 LNG 泄漏最主要的事故原因，而個人層的CPC會對執(zhí)行失誤產生較大的影響。

　　通過對LNG加氣站的物—人—環(huán)境及操作流程進行深入研究，建立基于FTA（故障樹分析）和SCA（安全檢查表分析）的安全評價模型，從而對LNG加氣站進行重大危險源的辨識和評價；利用層次分析法（AHP）、貝葉斯網絡為工具，對LNG加氣站進行危險性評價，用于LNG加氣站的安全評價。再將上述過程進行VB編程，使界面簡單、使用方便。最后將計算結果與ALOHA軟件計算結果進行對比。

　　5、研究方案、研究方法及其論證

　�。�1）研究方案：

　　簡述國內LNG加氣站標準式加氣站和撬裝式加氣站的基本工作流程，將兩個系統中物—人—環(huán)境各要素作為研究對象，明確相互關系，進行重大危險源的辨識和評價，分別對兩類加氣站進行安全等級劃分歸類，將相關數據簡化處理，用VB語言編出簡易程序，將結果與ALOHA軟件計算結果進行對比，驗證程序效果。

　　建立基于故障樹/安全檢查表的安全評價模型，運用該方法分別對標準式和撬裝式LNG加氣站進行安全評價。針對儲罐爆炸危險性：首先建立LNG加氣站爆炸故障樹，找出影響LNG加氣站儲氣罐安全的主要隱患，然后盡量充分地考慮設備、人員、規(guī)章制度、環(huán)境四

　　方面的因素，從而確定安全評價指標。再運用改進的層次分析法確定各個指標的權重，同時運用聚類分析法對權重系數進行修正，從而使安全評價指標的權重分配更加客觀。再對安全評價指標科學賦值，依照相關的標準規(guī)范和事故案例建立安全檢查表。依照同樣的方法對加氣站內的其他關鍵設備和工作流程建立故障樹。針對儲罐泄漏：先將認知可靠性與失誤分析方法（CREAM）的共同績效條件（CPC）分成3層，即組織層、技術系統層和個人層。以貝葉斯網絡（BN）為工具，利用其因果推理和診斷推理的功能，進行人因失誤預測和追溯的雙向分析。將考慮組織因素

　　的人員操作失誤概率引入加氣站裝卸過程LNG泄漏的BN中，進行LNG泄漏的安全評價以及泄露事故原因的重要度分析。

　　在上述基礎上，建立起LNG加氣站的模糊綜合評價體系，針對各個評價單元進行模糊評價，得出模糊綜合評價結果，最后得出整個LNG氣化站的安全等級；歸納總結出LNG氣化站各類事故的危害模型：LNG 和氣態(tài)天然氣的泄漏量、天然氣擴散模型、火災熱輻射模型以及爆炸沖擊波模型，針對每種危險事故歸納出了其后果模型，并以某氣化站為研究對象，采用實際調研數據，著重分析了蒸氣云爆炸、沸騰液體擴展蒸氣爆炸和池火火災的事故后果。

　�。�2）研究方法：

　　FTA（故障樹分析）和SCA（安全檢查表分析）、層次分析法（AHP）、貝葉斯網絡預測法、VB語言。

　�。�3）論證：

　　通過對某市標準式加氣站、衡水市華潤燃氣公司LNG加氣站工程對研究成果（VB語言）進行檢驗，并對比ALOHA軟件檢測成果。

　　6、關鍵難點擬采取的解決措施

　�。�1）LNG加氣站現階段更多采用的是撬裝設備，對標準站基礎數據的取得有一定的困難；擬針對已建成的LNG加氣站進行分析，通過系統內部聯系取得相關數據；

　�。�2）對事故預測理論和方法需熟練掌握。本文運用了大量的事故預測的理論和方法，要求作者有足夠的數學功底和相關專業(yè)知識，在下一個階段需要進一步加強相關內容的學習；

　�。�3）計算機專業(yè)知識仍有待提高。擬在當地學校學習計算機及相關知識，爭取編制出界面更友好、使用更方便、操作性更強的實用程序。

　　7、本論文的特色與創(chuàng)新

　　（1）針對LNG加氣站進行全面的安全評價。以往國內外對LNG的研究大多是針對儲罐區(qū)和氣化站進行的，針對兩類LNG加氣站的安全評價并不多；

　�。�2）ALOHA軟件已經較為成熟，但因其系統較為完善，并無LNG專項安全評價軟件，本文將根據實際算例將自主研發(fā)的VB軟件同ALOHA軟件計算結果進行比較；

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