151 صفحه pdf
BP Process Safety Series LNG Fire Protection and Emergency Response
A collection of booklets describing hazards and how to manage them, 2007
سرفصلها:
1. Introduction to LNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Brief history of LNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Basic LNG production and customer flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 LNG import terminal facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2. LNG properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1 LNG composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Cryogenics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.3 Embrittlement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.4 Heat of vaporization and ‘cold burns’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.5 Density and specific gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.6 Boiling point and vapour pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.7 Changing composition/weathering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.8 LNG flammability limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.9 Auto ignition temperature and ignition energy . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3. LNG hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.1 Vapour clouds and vapour dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2 Vapour cloud visibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3 Effects of heavy rainfall on LNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4 Flash fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.5 Radiant heat hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.6 Explosion hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.7 Boiling liquid expanding vapour explosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.8 Rapid phase transformation (RPT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.9 Tests and experiments RPT’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.10 Rollover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.11 Geysering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.12 Personnel LNG and cryogenic hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4. Tanks, containment and spill control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1 Tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2 Aboveground tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3 LNG tank types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4 Tank instrumentation and alarms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.5 Internal pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.6 Power supply to pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.7 Leakages into annular space/roof space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.8 Underground storage tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.9 Insulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.10 LNG vaporizer units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.11 Open Rack Vaporizer (ORV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.12 Submerged Combustion Vaporizer (SCV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.13 Spill control—impoundment/containment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.14 Spill control objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.15 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.16 LNG plant basic safety measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.17 Potential leaks and spills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.18 Potential releases—cryogenic issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.19 Tankage and thermal radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5. Jetties and marine facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.1 Jetties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2 Marine LNG tankers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.3 LNG carrier cargo tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.4 Cargo tank pressure control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.5 Pressure, temperature and gas monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.6 Gas dangerous zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.7 Emergency shutdown systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.8 Hard-arms and Power Emergency Release Couplers (PERC) . . . . 52
5.9 Firefighting systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.10 Manifold and valves area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.11 Atmosphere control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.12 Cargo transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.13 Pre-arrival checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6. Passive fire protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.1 PFP capabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.2 PFP ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.3 Cryogenic and fire testing of PFP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.4 Typical applications of passive fire protection . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.5 Design considerations—all types of PFP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.6 Intumescent materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
6.7 Cementitious materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
6.8 Ceramic and mineral wool fibres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6.9 Foamglass blocks for radiant heat reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7. LNG, gas and fire detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.1 Cryogenics liquid detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.2 Gas detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.3 Fire detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
7.4 Recent incident experience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
7.5 Heat detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
7.6 Flame detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
8. Spill and fire control measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8.1 Foam for LNG vaporization reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8.2 LNG vapour reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
8.3 LNG fire control and radiation reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
8.4 Extinguishment of LNG fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
9. Emergency response plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
9.1 Scenario-specific emergency response plans . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
10. Personal protective equipment (PPE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
10.1 Plant operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
10.2 Breathing apparatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
10.3 Responder personal protective equipment (PPE) . . . . . . . . . . . . . . 99
11. Codes and standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
11.1 Construction and operation of LNG facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
11.2 Fire protection codes and standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
12. References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Acronyms and abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Appendices:
A. Gas detection test work analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
B. Foam system design considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
C. Historical foam application data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
D. LNG incidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
D.1 The Cleveland fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
D.2 Staten Island, New York, February 1973 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
D.3 Cove Point, Maryland, October 1979 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
D.4 LNG incidents historical table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
E. LNG road tanker incidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
E.1 Nevada, USA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
E.2 Catalonia, Spain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
E.3 Wales, UK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
F. LNG ship pre-arrival checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
G. LNG ship/shore safety checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
H. Repeat checks during cargo operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
BP Process Safety Series LNG Fire Protection and Emergency Response A collection of booklets describing hazards and how to manage them, 2007
