双碳背景下,绿氨被视为一种高效清洁的绿色燃料[1-3]。氨能不仅是重要的零碳能源,也是良好的氢能载体。目前,澳大利亚、日本和韩国等均在积极开展氨能产业布局[4-5]。可以预见,氨的储运将会成为研究热点。氨普遍以液态形式运输[5],液氨长距离输送最为经济的方式为管道运输[6]。液氨管道的设计、建设、运行和维护离不开相关法规和标准的制定。相关标准对液氨管道的强度设计、材质要求和安全防护等进行规定,能够确保液氨管道的安全性和可靠性。但是,目前国内尚未形成完善的液氨管道输送技术标准,难以支撑液氨管道规范建设、运营和维护。因此,开展国内外液氨管道输送技术标准的调研分析,对液氨管道的标准化工作具有重要意义。已有学者对液氨管道输送技术标准进行了研究,但其中体系化的研究较少。王兵兵等[7]和薛一萌[8]根据危险化学品罐区的安全设计要求,对比了《石油化工企业设计防火标准》(GB50160—2008)与《关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知》(安监总管三 [2013] 76号),提出了液氨罐区内管道的布置原则。罗志斌等[9]调研了国外成熟液氨管道输送体系,认为可以围绕氨燃料生产、储运、加注和利用等环节,加快建立完善的氨能源标准体系。雍瑞生等[3]总结了氨能应用价值、应用现状和产业发展态势,建议政府加快完善氨能安全标准体系。刘伟等[10]调研了国际自动化学会(ISA)和美国材料与试验协会(ASTM)等发布的氨燃料标准,结合国内氨能法规标准空白的现状,认为液氨储存和运输标准研究应围绕管路附件设计、材料性能要求和设备低温防护等方面开展。本文介绍国内外液氨管道和管道输送技术标准的发展概况,对现有标准中输送工艺、管道线路、管道(管道附件、支撑件)设计和站场等方面的规定进行对比分析。基于对比分析结果,提出符合我国国情的液氨管道建设意见和发展建议,以期为国内液氨管道的发展和标准化建设提供参考。1国内外液氨管道发展概况美国和俄罗斯液氨管道信息见表1。目前全球范围内,美国的液氨管道总里程最长,接近5000 km。俄罗斯的托利亚蒂-敖德萨管道系统规模最大,该管道长2471 km,已运行40年,采用X42低碳钢,设计输量为250.0 × 104 t/a[11-13]。欧盟液氨管道信息见表2。与美国和俄罗斯相比,欧盟的液氨管道规模较小。欧盟的液氨管道主要面向港口、储罐和附近用户,管道长度相对较短,一般在10 km以下[14-15]。中国液氨管道信息见表3。我国液氨管道建设起步较晚,总里程不超过200 km,尚处于起步阶段。目前国内共建有4条液氨长输管道,其中秦皇岛液氨管道距离最长,总里程约82.5 km。我国液氨管道建设与国外相比仍有较大差距,且国内相关标准相对较少。为此,下文探讨了国内外液氨管道输送技术有关标准中,液氨输送工艺、管道线路、管道(管道附件、支撑件)设计和输氨站等方面规定的异同点,可为液氨管道的发展和标准化建设提供参考。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T001表1美国和俄罗斯液氨管道信息[11-13]Table 1Information of liquid ammonia pipelines in United States and Russia[11-13]名称管道信息国家长度 /km设计最大运行压力 /MPa设计输量 /× 104 (t·a-1)钢材海湾中央管道系统美国30579.8200.0X52麦哲伦输氨管道系统美国17548.391.5X46坦帕湾管道系统美国1346.2145.0托利亚蒂-敖德萨管道系统俄罗斯24718.15/9.7(主线/支线)250.0X4210.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T002表2欧盟液氨管道信息[14-15]Table 2Information of liquid ammonia pipelines in European Union[14-15]名称管道信息地上/地下长度 /km操作压力 /MPa操作温度 /℃直径 /mm输送量 /(t·d-1)比利时管道1地上102.210~15100/1503100比利时管道2地下122.210~15100/1503100德国管道1地上242.15~405~2002600德国管道2地上2.81.15~401501900德国管道3地下121.0~1.51~52753600意大利管道1地下741.710200900荷兰管道1地上5.81.65100~2003000荷兰管道2地上1.01.0-32801000波兰管道1地上1.21.0~1.5-302001500波兰管道2地上1.51.3-7~075/100/150120波兰管道3地上6.00.8~1.3-33~-1535014000波兰管道4地上5.90.8~1.3-33~-15100600葡萄牙管道1地上1.91.3-30100900西班牙管道165%地下101.4513150/350860西班牙管道295%地上1.50.35~0.45-3330010000西班牙管道390%地下2.40.6-3330012000西班牙管道4地下4.21.5~1.88~15100390英国管道1地上8.83.0-32100/150240英国管道2地上6.92.1-32~251501440英国管道3地上6.82.1-281501440英国管道4地上2.21.4-29~环境温度100290英国管道5地上1.61.4-29~环境温度10024010.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T003表3中国液氨管道信息[16]Table 3Information of liquid ammonia pipelines in China[16]名称管道信息年份省份长度 /km运行压力 /MPa管径 /mm设计输量 /× 104 (t·a-1)钢材秦皇岛液氨管道1990河北82.52.4580/100/12510.520#无缝钢管金源化工液氨管道2000河北291.31256开阳化工液氨管道2013贵州21.52.752005016Mn无缝钢管云天化液氨管道2013云南28.71.7~3.425528.5Q345-E无缝钢管2国内外液氨管道输送技术标准概况国内尚未形成完善的液氨管道输送技术标准体系,与国外相比存在较大差距。为填补国内标准相关空白,推动我国液氨管道的标准化建设,本文调研了美国、澳大利亚、欧洲和印度的液氨管道输送技术标准,以及国内部分涉及液氨场所的标准法规。各国(地区)标准法规的规定主要集中在液氨的储存、处理和运输等方面。美国国家标准学会(ANSI)、美国压缩气体协会(CGA)、美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)、国际标准化组织(ISO)、加州职业安全健康局(CAL-OSHA)和美国联邦法规(CFR)等出台了一系列与氨有关的标准法规,重点关注如何减轻潜在的重大故障、伤害和财产损失。在这些标准法规中,一部分是关于氨制冷系统的,包括氨制冷阀和制冷剂等;另一部分是关于液氨储存、处理和运输的。《管道运输危险液体》(49 CFR PART 195—2012)规定了适用于液氨管道设施的安全标准和报告要求。《高度危险化学品过程安全管理标准》(29 CFR 1910.119)规定了防止或尽量减少液氨产生毒害、火灾或爆炸危险的要求。《无水氨的储存和处理要求》(CGA G-2.1—2023)规定了无水氨系统(包括冷冻氨储存系统)的设计、建造、维修、改造、选址、安装、维护和运行标准,但不适用于氨输送管道。澳大利亚的标准(AS)、《工作健康与安全示范条例》和工作健康安全法等包含了与氨的储存、处理和使用有关的法规和指导性文件。《无水氨—储存和处理》(AS 2022—1983)规定了无水氨储存和处理,以及公路和铁路运输设备和装置的设计、建造和操作要求。与美国类似,这些标准法规要求被归类为重大危险设施且重量超过200 t的设施,必须执行安全措施以降低潜在的重大危害。欧盟通过欧洲标准(EN),以及《潜在爆炸环境用的设备及保护系统》(ATEX)、《压力设备指令》(PED)和《塞维索指令》(Seveso-Ⅲ)等对氨制冷系统和热泵等的技术规范做出了规定。短距离液氨管道设计,欧盟各成员国主要参照美国标准《工艺管道》(ASME B31.3—2014)和《输气和配气管道系统》(ASME B31.8—2012)。欧盟标准的框架与美国标准和指导性文件类似,但在工艺方面与美国标准不同。印度于2000年出台了《氨—安全规范》(IS 4544:2000),并于2012年加以修订。该规范规定了氨的处理和使用方法,但与管道相关的内容较少。国内尚未形成液氨管道输送技术标准体系。涉及液氨内容的标准包括《液氨使用与储存安全技术规范》(DB11/T 1014—2021)、《液体无水氨》(GB/T 536—2017)、《液氨贮存使用单位环境风险防控技术规范》(DB12/T 3027—2022)、《液氨泄漏的处理处置方法》(HG/T 4686—2014)和《液氨存储与装卸作业安全技术规范》(DB37/T 1914—2011)。这些标准对液氨的贮存、运输,以及站场的安全防护等方面做出了规定,但不能直接作为液氨管道建造和施工的依据。3标准对比分析液氨管道建设多参照油气管道相关标准,考虑液氨性质与油气存在差异,液氨管道建设不可完全参照油气管道标准。下文从液氨管道设计建造和安全防护的角度出发,分别就液氨输送工艺、管道线路、管道(管道附件、支撑件)设计和输氨站等方面,对国内外相关标准开展了对比分析。3.1液氨输送工艺3.1.1质量要求液氨作为一种危险化学品,为确保安全使用,防止管道腐蚀,应由生产厂商的质量监督部门对液氨的质量进行检验。生产厂商有责任确保所有出厂的液氨都符合标准的质量要求。标准GB/T 536和HG/T 4686均对液氨的质量要求做出了规定(表4)。由表4可知,与标准HG/T 4686相比,标准GB/T 536更为全面,除规定了氨含量外,还规定了残留物含量和水含量等。因此,建议液氨管道输送介质的质量要求参照标准GB/T 536的有关规定执行。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T004表4不同标准的液氨质量要求对比Table 4Comparison of quality requirements for liquid ammonia of different standards标准液氨质量要求产品等级氨含量① /%残留物含量① /%水分含量① /%油含量 /(mg·kg-1)铁含量 /(mg·kg-1)外观或性状GB/T 536优等品≥ 99.9≤ 0.1②≤ 0.1≤ 5②≤ 2③≤ 1无色透明液体一等品≥ 99.8≤ 0.2合格品≥ 99.0≤ 1.0HG/T 4686≥ 99.8无色有刺激性恶臭的气体注:①质量分数;②质量法;③红外光谱法。3.1.2管道安全流速流速过高会导致液氨冲刷管道及静电聚积,因此液氨管道设计流速不宜过高,应适当控制液氨管道的输送速度。有研究者认为,降低流速所需投资比维护管道冲刷损坏的费用要小得多,建议将长输液氨管道流速控制在0.5 m/s以内[17-18]。而国内贵州开阳化工有限公司埋地输氨管道则参考化学工艺流体管道要求进行设计,流速取0.8~1.0 m/s[19-20]。根据已有液氨长输管道运营经验来看,将设计流速控制在0.5 m/s过于保守,而参考化学工艺流体管道要求设计流速相对合理。由于液氨的基础物性与液化石油气(LPG)基本相近,两者的管道设计参数和输送工艺方面也存在一定的相似性。对比了不同标准对管输介质最大流速的规定,见表5。如表5所示,综合考虑液氨输送的安全性和经济性,建议参考标准GB 50253,将液氨管输的平均流速控制在0.8~1.4 m/s,且最大流速不应超过3 m/s。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T005表5不同标准的管道输送流速要求对比Table 5Comparison of pipeline transportation flow rate requirements of different standards标准(含规范)管道输送流速要求输油管道工程设计规范(GB 50253—2014)液化石油气/液态乙烷:流体在管道内的平均流速可取0.8 m/s~1.4 m/s,但最大不应超过3 m/s乙烷输送管道工程技术规范(SY/T 7629—2021)液化石油气/液态乙烷:流体在管道内的平均流速可取0.8 m/s~1.4 m/s,但最大不应超过3 m/s液化石油气供应工程设计规范(GB 51142—2015)液化石油气/液态乙烷:流体在管道内的平均流速可取0.8 m/s~1.4 m/s,但最大不应超过3 m/s石油化工装置工艺管道安装设计手册液氨:最大流速不宜超过1.5 m/s3.2管道线路3.2.1埋地管道净距关于埋地管道与建筑或相邻管道等之间的水平和垂直净距,国内标准法规和美国联邦法规均做出了相关规定(表6)。由表6可知,不同标准对于各种介质管道的埋地管道净距要求存在一定差异。基于液氨的物性特征,建议其埋地管道与建筑或相邻管道等之间的水平和垂直净距可大体参照标准GB 51142的具体要求。同时,结合油气管道设计与保护规定,可提高标准GB 51142中的部分净距要求后再应用于液氨管道。如将管道与树木的水平净距提升至5 m及以上,将管道与其他埋地管道的垂直净距提升至0.3 m及以上。此外,考虑液氨特有的毒害性,建议进一步开展多场景及工况下的埋地液氨管道安全净距研究,用于液氨管道工程的设计优化。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T006表6不同标准的埋地管道净距要求对比Table 6Comparison of clearances for buried pipelines with different standards标准(含法规)埋地管道净距要求GB 50253输油管道与居住区的距离应大于等于5 m,埋地输油管道与其他埋地管道的垂直净距应大于等于0.3 m城镇燃气设计规范(GB 50028—2020)液化石油气埋地管道净距参照标准GB 51142GB 51142给定了埋地LPG管道与特定建筑或相邻管道等之间的水平和垂直净距具体要求中华人民共和国石油天然气管道保护法禁止在管道线路中心线两侧5米范围内种植乔木等深根植物49 CFR PART 195管道不得位于任何私人住宅、任何工业建筑或人员工作、聚集的公共集会场所50 ft(约15 m)范围内3.2.2地区等级划分与强度设计系数根据居住地的人口密度,开展管道地区等级划分,是管道风险评估和运营管理的关键,也是管道强度设计系数的主要参考依据。国内外标准均提出了管道地区等级与强度设计系数划分要求,见表7。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T007表7不同标准的管道地区分级标准与强度设计系数对比Table 7Comparison of pipeline area classification standards and strength design coefficients of different standards标准(含法规)管道地区分级标准与强度设计系数(F)区段划分原则一级地区二级地区三级地区四级地区美国联邦法规49-192和ANSI/ASME B31.8标准中心线两侧范围:200 m,划分长度:1.6 km户数≤ 10,F = 0.7210 户数 46,F = 0.60户数≥ 46,F = 0.504层或4层以上建筑占多数的地区,F = 0.40英国气体工程师学会IGE/TD/I标准(第四版)中心线两侧范围:管道距建筑物水平净距的4倍,划分长度:1.6 km户数 54,F ≤ 0.72中间地区,F = 0.30人口密度大,多层建筑多,交通频繁和地下服务设施多的城市或镇的中心区城管道压力≤ 1.6 MPa输气管道工程设计规范(GB 50251—2015)中心线两侧范围:200 m,划分长度:2 km无人活动/居住,F = 0.8户数≤ 15,F = 0.7215 户数 100,F = 0.60户数≥ 100,F = 0.504层或4层以上楼房普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段,F = 0.40GB 50253中心线两侧范围:200 m,划分长度:2 km户数≤ 15,F = 0.7215 户数 100,F = 0.60户数≥ 100,F = 0.50地面4层及4层以上楼房普遍集中、交通频繁、地下设施多的地区,F = 0.40GB 51142中心线两侧范围:200 m,划分长度:1.6 km供人居住的独立建筑物(栋)≤ 12,F = 0.7212 供人居住的独立建筑物(栋) 80,F = 0.60供人居住的独立建筑物(栋)≥ 80,F = 0.404层或4层以上建筑物应普遍并占多数,交通频繁、地下设施多的城市中心城区或城镇的中心区域,F = 0.30划分区段与地区级数方面,美国联邦法规和ASME B31.8标准以管道中心线两侧各220 yd(约200 m)范围内,任意划分为1 mi(约1.6 km)长,并能包括最大聚居户数的地段作为划分区段,并将管道沿线划分为四个等级地区。英国IGE/TD/I标准则选用4倍的管道距建筑物水平净距作为管道中心线两侧范围,其余区段划分要求与美国标准法规基本一致,并将管道沿线划分为3个等级地区。我国现行油气管道标准的地区等级划分方法主要参照美国相关标准法规,但划分长度分包括1.6 km(GB 51142)和2.0 km(GB 50251/50253)两种情况,其中标准GB 50251的一级地区还细分了一类和二类地区[21]。区段户数方面,考虑我国人口密度大的基本国情,国内各等级区段户数要求均高于国外标准。考虑氨的液化状态和毒理性质,建议液氨管道的地区等级划分参考要求最为严格的标准GB 50253执行。由于液氨的事故扩散特征与传统油气存在一定差异,其管道地区等级的划分原则仍需进一步研究。强度设计系数方面,国内外相关标准中一、二级地区的要求基本一致,而三、四级地区设计要求由强到弱依次是英国IGE/TD/I标准、GB 51142、美国ASME B31.8标准、GB 50251、GB 50253。考虑液氨管道的施工可行性和运营安全性,建议其强度设计系数参考标准GB 51142的有关规定执行。3.2.3截断阀室最大间距截断阀室是确保长输管道运行安全的重要设施,考虑与油气的毒化和扩散性质的差异,液氨截断阀室最大间距需要在现有油气标准基础上开展进一步评估。国内外不同标准的线路截断阀室最大间距对比见图1。由图1可知,由于一、二级地区人口密度较小,且各标准中的间距基本一致,液氨截断阀室最大间距可直接参照油气管道相关标准执行。各标准对于流体经过三级地区的截断阀室最大间距的规定不同,考虑安全因素和基本国情,建议液氨管道参考规定更为严格的标准GB 50251和GB 50253(16 km)执行。各标准对于四级地区截断阀室最大间距的规定基本一致(8 km),考虑人口密度与液氨毒性,建议开展截断范围内的管道泄漏扩散风险研究,对该类地区液氨截断室间距进行进一步评估。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.F001图1不同标准的截断阀室最大间距要求对比Fig. 1Comparison of maximum distances between isolation valve chambers of different standards美国《液态烃和其他液体管线输送系统》(ASME B31.4-2019);加拿大《油气管道系统》Z662-07。3.3管道(管道附件、支撑件)设计3.3.1管材选择管材选择影响管道系统的运行安全、使用寿命、经济效益和特定要求等[22-23]。关于管材选择,国内标准GB 50253、GB 50251和SY/T 7629均做出了相关规定,见表8。由表8可知,不同介质管道的设计标准对于管材的要求大体相同,基本涵盖了《石油天然气工业 管线输送系统用钢管》(GB/T 9711—2017)、《高压化肥设备用无缝钢管》(GB/T 6479—2013)、《高压锅炉用无缝钢管》(GB/T 5310—2017)和《输送流体用无缝钢管》(GB/T 8163—2018)等常用的管道钢材标准,但也存在一定差异。考虑液氨具有显著的体积膨胀性和温度敏感性,且常温液氨管道存在中压和高压两种输送工艺,而标准GB 50251和GB 50253中规定的GB/T 8163管材标准仅适用于设计压力小于4.0 MPa的情况,因此建议液氨管道的管材选择可参照SY/T 7629设计标准执行。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T008表8不同标准的管材要求对比Table 8Comparison of regulations on pipeline materials with different standards标准管材要求GB 50253输油管道线路用钢管应采用符合标准GB/T 9711规定的管线钢GB 50251输气管道选用的钢管应符合标准GB/T 9711中的PSL2级、GB 5310、GB 6479和GB/T 8163的有关规定SY/T 7629管道钢管应符合标准GB/T 9711中的PSL2级、GB/T 5310和GB/T 6479的有关规定3.3.2腐蚀裕量严格控制含水量的液氨对管道的腐蚀很小[24]。液氨管输过程中混入水和氧气等有害杂质,会增强液氨的腐蚀性,导致发生较强的管道腐蚀。《压力容器 第1部分:通用要求》(GB 150.1—2011)对输送腐蚀介质的容器进行了规定,要求腐蚀裕量应根据介质腐蚀速率和容器寿命确定。目前国内外并无关于液氨管道腐蚀裕量选取的标准,考虑可能存在的有害杂质,本节对比了《石油化工钢制压力容器》(SH/T 3074—2007)和《钢制化工容器设计基础规范》(HG/T 20580—2020)(表9),以期为液氨管道的腐蚀裕量选取提供参考。由表9可知,与标准SH/T 3074相比,HG/T 20580要求更为严格。鉴于液氨在常规管输过程中带入大量杂质的可能性较小,建议其腐蚀裕量选取可根据标准SH/T 3074执行。考虑某些管输液氨杂质含量过高的情况(如弛放气未有效处理),也可参照标准HG/T 20580选取更为严格的腐蚀裕量。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T009表9不同标准的腐蚀裕量要求对比Table 9Comparison of corrosion allowance requirements of different standards标准不同腐蚀速率下的腐蚀裕量 0.05 mm/a0.05~0.13 mm/a0.13~0.25 mm/a 0.25mm/aHG/T 205800~1 mm 1~3 mm 3~5 mm≥ 6 mmSH/T 30740~1 mm≥ 1 mm≥ 2 mm≥ 4.5 mm3.4输氨站输氨站是液氨管道输送中不可或缺的环节,也是容易发生安全事故的主要场所之一。下文对比了国内外标准中站场防火间距、防护设施和安全泄放的有关规定。3.4.1站场防火间距合适的防火间距,可有效降低不同设施之间相互引燃的火灾风险,在火灾发生时提供必要的安全距离,以便人员疏散和紧急措施的实施。《建筑设计防火规范》(GB 50016—2018)规定了液氨储罐与其他建筑的防火间距和防火措施要求,可将LPG储罐或罐区与站外建筑和明火、散发火花地点之间的防火间距减少25%,作为液氨储罐防火间距的选取依据。标准GB 50160对乙类液体(包括液氨)储罐与相邻储罐、工厂设施的防火间距也做出了规定。周明清[25]结合发电厂厂区设施情况,参照标准GB 50016和GB 50160给出了液氨储罐与工厂设施建筑最小间距的建议值。然而,其给出的液氨储罐最小间距的适用体积范围较小,不能满足长输管道设计中储罐的需求。虽然标准GB 51142中对全压力式储罐的防火间距做出了规定,但与标准GB 50016中各基地外建筑项目和储罐容积范围划分基本相似,对应的安全距离要求相差不大。标准GB 50160的液氨防火间距要求相较于GB 50016更为严格,但存在少数设施的间距要求较低。综合考虑上述标准中站场防火间距的差异,结合液氨管输的大规模储运情况,选取各标准中液氨储罐与相邻设施防火间距要求相对严格的作为建议值,见表10。考虑不同站场环境下的液氨事故扩散特征和防控措施存在一定差异,且主要借鉴了其他介质的设计要求,因此输氨站的防火间距仍需进一步研究论证。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T010表10液氨储罐与相邻工厂或设施的防火间距建议Table 10Recommended fire separation distances between liquid ammonia storage tanks and adjacent factories or facilities相邻工厂或设施防火间距 /m城镇居民点及重要公共建筑115临近厂区70国家铁路线75企业铁路线35高速,Ⅰ、Ⅱ级公路30Ⅲ、Ⅳ级公路25变配电站90架空电力线路*架空通信线路40通航江、河、海岸边25地区埋地输油管道原油及成品油30地区埋地输油管道液化烃60地区埋地输气管道30装卸油品码头60*1.5倍塔杆高度。3.4.2站场防护设施输氨站防护设施的配备是确保输氨站安全的必要措施,对于保护人员安全、防止环境污染、维护公共安全和保障输氨站稳定运营具有重要作用。关于输氨站防护设施的要求,国内和美国标准法规均做出了相关规定,见表11。由表11可知,各标准均制定了详细的防护设施要求,包括个人安全设备、风向标、逃生通道、逃生门和疏散楼梯等。各标准涉及相同设施具有相似的指标,安全防护要求基本一致。建议综合上述标准,对输氨站安全防护设施进行设计安装。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T011表11不同标准的站场安全防护要求对比Table 11Comparison of regulations on stations safety protection with different standards标准站场安全防护要求DB12/T 3027风向标应根据厂区情况、人员分布和附近居民分布等设置GB 50016规定了室内电梯井的设置要求,规定了室外疏散楼梯的栏杆扶手高度、楼梯净宽度、倾斜角度以及平台和梯段的耐火极限等GB 50160对站场设备的安全通道或构架等事项进行了规定ASME B31.4规定了液氨工作场所的安全设备,应包括:防毒面具、独立供气面罩、护目镜、手套、防护服、淋浴器和50加仑清水等3.4.3站场安全泄放国内外标准法规对于输氨站的安全泄放做出了不同的规定(表12)。由表12可知,国内外标准对于液氨的安全泄放规定大体分为两类,一类是排放至回收系统或火炬系统,另一类是直接放空。国外标准法规普遍采用排放至大气的方式,但当氨的排放将对人员及环境造成较大影响时,部分标准(如美国CGA G-2.1标准)采用了将氨排入回收装置、吸收装置或火炬系统的措施,以最大程度地减少对人员健康和环境可能造成的负面影响。国内的标准法规普遍采用排放至回收系统或火炬系统的方式。标准DB37/T 1914中虽然采用了原地放空方式,但这主要针对泄漏量较大,火炬系统无法承担的情况。考虑对人员和环境负面影响最小,建议国内液氨站安全泄放可大体参照标准DB37/T 1914的规定。在制定具体站场安全泄放规定时,需考虑液氨的事故扩散特征和风险评估结果。涉及长输液氨管道事故或需要放空大量液氨情况,否能直接排放仍有待商榷。10.12434/j.issn.2097-2547.20230383.T012表12不同标准的安全泄放要求对比Table 12Comparison of safety relief requirements of different standards标准放空/回收安全泄放要求DB37/T 1914放空液氨储罐安全阀应接至火炬系统,确有困难时,可就地放空DB12/T 3027回收液氨贮存使用单位宜建设氨气安全处置、回收装置(系统),及时回收事故状态下外泄的氨气合成氨生产企业安全标准化实施指南(AQ/T3017—2008)回收液氨储罐安全阀泄放应引至火炬燃烧系统或回收处理系统安全阀安全技术监察规程(TSG ZF001)回收应采用封闭式安全阀进行有毒或者可燃性介质排放加拿大无水氨散装储存规定(C.R.C., c. 1146)放空储罐安全泄压阀应在安全位置与外部大气垂直通风,且距离储罐至少七英尺美国加州法规(Cal/OSHA,Title8 regulations),CGA G-2.1,无水氨的储存和处理(29 CFR1910.111)放空液氨管道安全泄压阀的排放应远离容器向上且无障碍地排入大气CGA G-2.1回收当氨因环境等原因无法排放至大气时,应排放至氨回收装置、吸收装置或火炬系统4结论我国有关液氨管道输送技术的标准尚相对空白,广泛借鉴和吸收国外相对成熟的标准体系有利于国内液氨管道输送技术的标准化建设。考虑到液氨管道与油气管道的差异性,在液氨输送工艺、管道线路、管道(管道附件、支撑件)设计和输氨站等方面,对国内外标准开展了对比分析,得到以下主要结论。(1)美国、欧洲和澳大利亚的液氨管道输送技术相关标准法规相对完善,中国和印度等尚未形成完整的液氨管道输送技术标准体系。目前国内液氨管道输送技术标准化工作可大体借鉴或参考欧美相对成熟的标准体系。(2)现有标准中对液氨质量和站场防护设施的要求较为完善,因此液氨输送管道可参照标准GB/T 536和ASME B31.4等相关标准执行。在管道安全流速、管材选择和腐蚀裕量等方面,油气管道已形成较为成熟的标准体系,与液氨管道兼容性较好,可直接参照GB 50253、SY/T 7629和SH/T 3074等标准进行液氨输送管道设计建造。(3)液氨管道的线路安全(埋地管道净距、地区等级划分和截断阀室最大间距)和站场安全(防火间距、安全泄放)可参考标准GB 51142、GB 50253、GB 50160和29 CFR1910.111等规定相对严格的油气管道标准。以上标准主要针对油气介质,液氨的毒化性质、扩散特征和防控措施与油气的存在较大差异。建议进一步开展不同场景下液氨泄漏扩散、安全泄放方面的预测研究和风险评估,用于液氨管道设计标准的优化。(4)为进一步完善我国液氨管道输送技术标准体系,为液氨管道建设及安全运行提供支撑,建议进一步开展站场泄压回收系统、管道停输保压方案和管道投产控压方案等的研究和标准制定工作。
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