LNG加氣站的安全系統(tǒng)分析

雷勇

摘 要：近年來，LNG作為一種新型車用燃料出現(xiàn)在人們的生活中，相對(duì)于傳統(tǒng)燃料而言，天然氣憑借自身清潔、高效的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了極大的市場(chǎng)份額。隨之而來的就是LNG加氣站的迅速發(fā)展，但是我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，部分私人投資站點(diǎn)管理的不規(guī)范，造成很多天然氣泄漏甚至爆炸事故。文章通過對(duì)LNG加氣站的安全系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出相應(yīng)對(duì)策，以減少危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：LNG；加氣站；風(fēng)險(xiǎn)分析；安全系統(tǒng)；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：U473.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）27-0068-02

改革開放以來，我國(guó)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的奇跡，但這一增長(zhǎng)是以犧牲環(huán)境、破壞資源為代價(jià)，以高投入、高消耗、高污染、低效率的粗放型增長(zhǎng)方式為特征。

化石燃料的使用，使得空氣污染嚴(yán)重，PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)。而天然氣作為一種清潔能源，以其低污染、低排放的特點(diǎn)受到全世界的關(guān)注。LNG作為柴油的一種替代燃料，得到了廣泛應(yīng)用。

因此，LNG加氣站的安全運(yùn)營(yíng)也成為經(jīng)營(yíng)者及消費(fèi)者關(guān)注的核心問題。

1 LNG加氣站的危險(xiǎn)性分析

1.1 LNG介質(zhì)的危險(xiǎn)性

LNG的主要成分是甲烷，儲(chǔ)存溫度約-162 ℃，爆炸極限為4.6%～14.57%。其主要危險(xiǎn)性在于可燃、低溫、易爆、無毒但有害。LNG一旦由于儲(chǔ)存不當(dāng)導(dǎo)致泄露的話，會(huì)大量氣化，遇明火即燃，嚴(yán)重時(shí)可產(chǎn)生巨大的火災(zāi)。若局部空氣中密集分布著大量甲烷氣體，并且與空氣充分混合，當(dāng)混合氣體中天然氣占比達(dá)到爆炸極限后，一旦遇到明火就會(huì)形成爆炸。同時(shí)LNG是深冷液體，運(yùn)行時(shí)正常溫度為-160～-120 ℃，若工作人員不慎接觸到LNG，立刻會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的低溫凍傷，撕裂皮膚，留下傷疤。而如果長(zhǎng)期暴露于LNG含量較多的空氣中，而沒有相應(yīng)的保護(hù)措施，長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)造成低溫麻醉的危險(xiǎn)。所以在LNG低溫場(chǎng)所工作，必須給工作人員做好相應(yīng)的保護(hù)工作，防止低溫凍傷、低溫麻醉的情況發(fā)生。LNG本身是無毒無味的，但是這種液化氣含氧量極低，人類不可短時(shí)間吸入過多的LMG蒸汽，否則會(huì)因缺氧而窒息。所以，在工作人員必須進(jìn)入LNG液化氣工作環(huán)境時(shí)，則一定要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，防止受到侵害。

1.2 LNG加氣站硬件設(shè)備的危險(xiǎn)性

1.2.1 LNG儲(chǔ)罐

LNG儲(chǔ)罐外殼體材質(zhì)為Q345鋼，內(nèi)罐材質(zhì)為O6Cr19Ni10，內(nèi)外罐之間設(shè)有絕熱層并抽真空。儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力一般為1.2 MPa，其最大的危險(xiǎn)性在于一旦真空層遭到破壞，其絕熱性能就會(huì)快速下降，罐內(nèi)儲(chǔ)存的LNG就會(huì)因受熱而膨脹，從而大量氣化，導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力急速升高，最終導(dǎo)致物理爆炸和化學(xué)爆炸事故的發(fā)生。針對(duì)這種情況，所能采取的防范措施就是在儲(chǔ)存罐頂部安裝安全放散閥，當(dāng)罐內(nèi)壓力到達(dá)一定限度時(shí)，放散閥便會(huì)打開，釋放一定的壓力，以確保儲(chǔ)存器不會(huì)破裂，防止爆炸或者火災(zāi)的發(fā)生。

1.2.2 工藝管線

LNG加氣站的工藝管線分為真空管和不銹鋼焊管保溫的方式。真空管原理同儲(chǔ)罐一樣，也是采用雙層夾套管，內(nèi)層采用不銹鋼材料，但不銹鋼材料在低溫工作狀態(tài)下會(huì)有3‰的收縮量，所以內(nèi)層不銹鋼管材上有波紋管。其危險(xiǎn)性在于夾套真空失效后，管材內(nèi)LNG吸熱，大量氣化，在排放不及時(shí)的情況下，會(huì)將波紋管段破壞，最終導(dǎo)致大量泄漏產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。而普通不銹鋼管大部分是焊接，但也有個(gè)別地方為法蘭連接，由于LNG運(yùn)行時(shí)的冷熱交替，很可能會(huì)導(dǎo)致法蘭墊片冷收縮，從而導(dǎo)致LNG泄漏。增壓汽化器的進(jìn)出口和LNG儲(chǔ)罐與LNG槽車的液相出口連通，同樣可能出現(xiàn)密封失效產(chǎn)生泄漏。

1.2.3 加氣機(jī)

LNG經(jīng)過潛液泵到達(dá)加氣機(jī)后，壓力可達(dá)1.2～1.5 MPa，而加液軟管由于長(zhǎng)時(shí)間在地面磨損，局部管線厚度達(dá)不到要求，在較高壓力下，很可能會(huì)發(fā)生軟管破裂，LNG泄漏造成人身傷害的發(fā)生。或者采用質(zhì)量不好的加液軟管也會(huì)導(dǎo)致該種情況的發(fā)生。目前已經(jīng)有好幾起案例發(fā)生。

加氣槍在加氣過程中，由于頻繁插槍、拔槍，導(dǎo)致密封墊片磨損，也會(huì)導(dǎo)致漏液情況的發(fā)生。且加氣區(qū)域可能存在司機(jī)停車不熄火的情況，會(huì)大大增加LNG泄漏后的危險(xiǎn)程度。

1.3 LNG加氣站操作過程的危險(xiǎn)性

目前國(guó)內(nèi)LNG加氣站主要采取人工加氣，加氣口主要是軟管連接，比較容易發(fā)生泄漏。且不規(guī)范的操作方式會(huì)導(dǎo)致泄漏發(fā)生可能性的增加。

LNG 槽車一般容積為42～52 m3，卸車軟管與槽車連接時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生LNG泄漏，此時(shí)要緊急停止泵的工作。卸車一般要求次數(shù)少，時(shí)間短，控制在2～3 h內(nèi)。盡量選擇人流量小的時(shí)候操作，并由LNG加氣站專業(yè)人員進(jìn)行。

LNG儲(chǔ)罐在投運(yùn)前需要預(yù)冷，每次加液前也需要對(duì)工藝管道進(jìn)行預(yù)冷，如未進(jìn)行預(yù)冷或者預(yù)冷速度過快，可能會(huì)導(dǎo)致工藝管道連接部位發(fā)生脆性斷裂和冷收縮，從而引發(fā)泄露事故，造成工作人員冷灼傷或火災(zāi)爆炸事故。

2 LNG加氣站安全防范系統(tǒng)

2.1 LNG泄露處理系統(tǒng)

LNG在少量泄露的情況下，泄露處呈現(xiàn)的是結(jié)霜現(xiàn)象，面對(duì)這種情況，一般采取開動(dòng)緊急關(guān)停閥門，檢查并清理泄露處，完畢后進(jìn)行安全加氣。

若泄露氣體已達(dá)到爆炸下限20%時(shí)，此時(shí)燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)聲光報(bào)警，以警示工作人員，快速采取措施，此時(shí)按下急停按鈕后，系統(tǒng)還會(huì)啟動(dòng)停機(jī)系統(tǒng)，緊急切斷閥會(huì)關(guān)閉，從根源上斷絕LNG的排放，防止泄漏量的繼續(xù)增大，在切斷源頭之后，人工采取干粉滅火器，將其噴灑在液化氣表面，降低其氣化的速度，為處理危險(xiǎn)爭(zhēng)取時(shí)間。

如果泄漏事故發(fā)生在第一道閥門之前，則無法通過關(guān)閉第一道總閥門來處理危險(xiǎn)情況，而此時(shí)加氣站所設(shè)置的圍堰便會(huì)產(chǎn)生巨大的作用，泄露的液化氣可以被全部圍截在圍堰之中而不會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)場(chǎng)區(qū)之內(nèi)，泄露的LNG經(jīng)過氣化后向大氣中擴(kuò)散，降低站內(nèi)危險(xiǎn)因素。在事故初期，站內(nèi)安全員要疏散無關(guān)人員，并封鎖站前道路，關(guān)閉站內(nèi)電源，以將災(zāi)害損失達(dá)到最低，保證人們的生命安全。

2.2 管道處泄露的預(yù)防處理系統(tǒng)

在低溫液化氣LNG在管道內(nèi)運(yùn)行的時(shí)候，由于其過低的溫度，管道的金屬壁會(huì)出現(xiàn)收縮的情況，所以在管道接口處可能會(huì)出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致LNG液化氣的揮發(fā)或者溢出。針對(duì)這種情況，首先應(yīng)該注意的是加氣站施工時(shí)，嚴(yán)格把關(guān)管道的施工質(zhì)量，尤其是管道接口處焊接的質(zhì)量。所以，加氣站對(duì)于這些設(shè)備、管道的質(zhì)量有極高的要求，加氣站應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范來對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢查、檢驗(yàn)，保證其通過檢驗(yàn)之后，才能投入使用。一旦發(fā)生管道泄露事故時(shí)，工作人員應(yīng)以最快的速度切斷管線兩端閥門，然后采取干粉滅火器或者圍堰、管溝等天然屏障來進(jìn)行補(bǔ)救措施。

2.3 火災(zāi)處理系統(tǒng)

若少量LNG液化氣泄露時(shí)，在工作人員采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行解決之后，并且在保證明火不再危害站內(nèi)設(shè)備的情況下，可以讓火徹底燃燒，以確?？扇?xì)怏w的徹底消滅。若泄露量過大，或者起火點(diǎn)接近儲(chǔ)存罐附近時(shí)，則應(yīng)該立即報(bào)警，展開滅火工作，因?yàn)轱L(fēng)向很可能會(huì)危及到儲(chǔ)存罐，可能會(huì)產(chǎn)生更大的火災(zāi)，所以在報(bào)警之后，工作人員會(huì)立即組織站內(nèi)救援，采用站內(nèi)所有可用的滅火設(shè)施來組織滅火，疏散無關(guān)人員，封鎖站前道路，盡力將損害降到最低。

3 結(jié) 語

LNG 是一種綠色新能源，但也是一種危險(xiǎn)的燃料，LNG加氣站的工作者應(yīng)該充分了解其特性，規(guī)避不安全因素，時(shí)刻將安全放在第一位上，杜絕事故的發(fā)生。LNG加氣站的安全系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者要綜合考慮各個(gè)方面的因素，根據(jù)具體情況，事先做好防護(hù)措施，從而保證LNG加氣站的安全。

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