LNG加氣站的安全風(fēng)險及安全措施建議

顏秋梅，豐霞

（浙江建安檢測研究院有限公司，浙江杭州310021）

LNG加氣站的安全風(fēng)險及安全措施建議

顏秋梅，豐霞

（浙江建安檢測研究院有限公司，浙江杭州310021）

隨著時代的發(fā)展進(jìn)步，液化天然氣的使用更加廣泛、普遍，但同時也帶來了極大的安全風(fēng)險?；诖?，從LN G加氣站入手，介紹加氣站的工藝流程和安全風(fēng)險，并由此提出加氣站在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的一些安全措施建議，以降低安全風(fēng)險。

LN G加氣站；安全風(fēng)險；安全措施

LNG是英文液化天然氣（Liquefied natural gas）的縮寫，是天然氣經(jīng)冷卻至-162℃以下后液化而制成。在此過程中，非烴組分如S、N的含氧化合物均已被除去，LNG組成、安全性、熱穩(wěn)定性均較LPG、CNG更高。由于其清潔、高效的特殊優(yōu)勢[1]，世界LNG工業(yè)近30a來得到持續(xù)高速的發(fā)展，年增長率達(dá)20%以上，成為全球增長最迅猛的能源行業(yè)之一。

我國天然氣資源豐富，為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能源戰(zhàn)略安全，國內(nèi)各大城市積極投身到建設(shè)LNG加氣站和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中。但是，作為新型的燃料能源，與傳統(tǒng)汽油、柴油不同，LNG在安全隱患方面有其自身的特殊性。

考慮到工作環(huán)境、工藝流程的先進(jìn)程度、使用情況等方面因素，選擇南方某大型城市LNG加氣站作為案例，詳細(xì)介紹加氣站工藝流程、安全危害因素，依據(jù)行業(yè)特點來介紹安全風(fēng)險，提出安全措施建議，降低安全隱患。

1　工藝流程概述

加氣站一般主要建筑物有加氣區(qū)、攔蓄區(qū)、站房和輔助用房，主要設(shè)備設(shè)施有LNG儲罐、LNG潛液泵、卸車（儲罐）增壓器、EAG加熱器、LNG加氣機(jī)、氣化器、CNG增壓裝置、氣瓶和CNG加氣機(jī)等。LNG加氣工藝流程可分為卸車流程、加氣流程、泄壓流程及待機(jī)狀態(tài)四部分（見圖1）。

1.1卸車流程

LNG槽車將LNG液體運(yùn)至加氣站內(nèi)，然后連接LNG卸車管道，通過LNG潛液泵或卸車增壓器將槽車中的LNG卸入LNG儲罐中，工藝流程見圖1。

圖1　LNG加氣工藝流程框圖

1.1.1增壓器卸車

通過增壓器將氣化后的氣態(tài)天然氣送入LNG槽車，增大槽車的氣相壓力，將槽車內(nèi)的LNG壓入LNG儲罐。此過程需給槽車增壓，卸完車后需要給槽車降壓，每卸一車需要排放一定的氣體。EAG加熱器用于儲罐和管道系統(tǒng)放散時加熱天然氣，實現(xiàn)EAG的安全放散。

1.1.2LNG潛液泵卸車

該過程先將LNG槽車和LNG儲罐的氣相空間連通，然后通過LNG潛液泵將槽車內(nèi)的LNG卸入LNG儲罐。

1.2加氣流程

儲罐中的LNG通過泵加壓，再經(jīng)流量計計量后通過加氣槍完成汽車加氣過程。

1.3泄壓流程

正常運(yùn)行過程中，為減少由于儲罐中液體蒸發(fā)、氣化的氣體引起的儲罐壓力增大，以及氣體排放帶來的浪費(fèi)，需在儲罐壓力高出正常工作壓力且小于排放壓力時，利用潛液泵打循環(huán)，通過上進(jìn)液口對儲罐進(jìn)行降壓；若儲罐壓力達(dá)到安全閥設(shè)定值時，則安全閥打開，釋放儲罐中的氣體，保證儲罐安全。

1.4待機(jī)狀態(tài)

系統(tǒng)在無卸車、無加氣及無泄壓狀態(tài)下，均處于待機(jī)模式。

2　危險因素分析

加氣站的危險因素主要包含三類，物質(zhì)本身的危險、設(shè)備和裝置的危險、作業(yè)場所危險。

2.1介質(zhì)的危險因素

2.1.1易燃、易爆特性

液化天然氣是以甲烷為主的液態(tài)混合物，在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為體檢分?jǐn)?shù)6%～13%[2]。天然氣泄漏后由于地面和空氣的加熱會生成白色蒸氣云。當(dāng)氣體溫度繼續(xù)被空氣加熱直到高于-107℃時，由于此時天然氣比空氣輕，會在空氣混合后，體積分?jǐn)?shù)在一定范圍內(nèi)就會產(chǎn)生爆炸，其爆炸下限為5%，上限為15%。

2.1.2低溫特性

泄漏后的初始階段會吸收地面和周圍空氣中的熱量迅速氣化，但到一定的時間后，地面被凍結(jié)，周圍的空氣溫度在無對流情況下也會迅速下降，此時氣化速度減慢，甚至?xí)l(fā)生部分液體來不及氣化而被防護(hù)堤攔蓄。氣化的天然氣在空氣中形成蒸氣云，此蒸氣云密度和空氣的密度相等時的溫度是-107℃。所以，LNG泄漏后的冷蒸氣云或者來不及的氣化的液體都會對人體產(chǎn)生低溫灼燒、凍傷等危害。LNG泄漏后的冷蒸氣云、來不及氣化的液體或噴濺的液體，會使所接觸的一些材料變脆、易碎或者產(chǎn)生冷收縮。材料脆性斷裂和冷收縮，會對加氣站設(shè)備如儲罐、泵、增壓器、加氣機(jī)、卸車閥組和加氣車造成危害，特別是LNG儲罐和LNG槽車儲罐可能引起外筒脆裂或變形，導(dǎo)致真空失效，保冷性能降低失效，從而引起內(nèi)筒液體氣化，儲罐壓力增大，造成更大的事故。

2.2設(shè)備和裝置的危險因素

LNG從汽車槽車、低溫儲罐到加氣機(jī)整個系統(tǒng)和每個時段每個作業(yè)環(huán)節(jié)，均潛在著危險、有害因素。來自于自然的、人為的每一個微小的失誤都可能釀成事故，給社會、企業(yè)和人民生命財產(chǎn)造成損失。

2.2.1LNG低溫儲罐

LNG低溫儲罐采用臥式真空粉末絕熱低溫儲罐，雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間用珠光砂填充并抽真空絕熱，儲罐的設(shè)計壓力一般為1.2MPa[3]。最大危險性在于真空破壞，絕熱性能下降，從而使低溫深冷儲存的LNG因受熱而氣化，儲罐內(nèi)壓力劇增，此時安全放散閥自動開啟，通過集中放散管釋放壓力。當(dāng)放散不及時可能導(dǎo)致儲罐壓力增大，發(fā)生容器爆炸。其次，可能的危險性還有儲罐根部閥門之前產(chǎn)生泄露，如儲罐進(jìn)去液管道或內(nèi)罐泄漏，此時爆破片就會打開，從而降低內(nèi)外的壓力，如果爆破片失效，可能引發(fā)儲罐爆裂。

2.2.2LNG潛液泵、增壓器

在正常運(yùn)行時，LNG潛液泵與儲罐之間的閥門是相通的，增壓汽化器的進(jìn)出口和儲罐及槽車的液相出口是連通的，若泵入口、增壓器進(jìn)出口出現(xiàn)密封失效，則可產(chǎn)生泄漏。

2.2.3EAG加熱器

EAG加熱器用于儲罐和管道系統(tǒng)放散時加熱天然氣，可能因密封失效或超壓泄漏而產(chǎn)生危險，如果有人員在附近，就容易發(fā)生人身傷害事故[4]。

2.2.4加氣機(jī)

由于加氣機(jī)計量顯示器失靈，充裝鋼瓶缺陷、操作失誤等造成的超裝，引起汽車鋼瓶超壓爆炸。

加氣槍與加氣軟管的活動接頭處密封損壞，加氣軟管裂縫造成液化天然氣的泄漏，此時遇明火還可能引起火災(zāi)、爆炸事故。

2.2.5槽車

（1）如果槽車設(shè)計存在缺陷，如設(shè)計參數(shù)選擇不合理，強(qiáng)度計算不準(zhǔn)確，材料選擇不合理，設(shè)備選型不合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，以及制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量等，可能導(dǎo)致槽車罐體承壓能力下降而引起開裂或爆炸，造成泄漏，引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。槽車的液封是氣體，同樣因密封失效可能產(chǎn)生泄漏。

（2）如果槽車制造過程中存在的焊接缺陷、如咬邊、未熔合或未焊透等缺陷；或因焊接不良，焊縫、槽車封頭過渡區(qū)等部位殘余應(yīng)力集中效應(yīng)過大等，可能導(dǎo)致焊接處斷裂或裂紋、

（3）由于槽車反復(fù)的加載和卸載，如槽車罐體焊縫或接管焊縫焊接質(zhì)量不好，都容易在缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，引發(fā)疲勞破裂。

（4）操作失誤，液位報警器、低溫安全閥或壓力控制系統(tǒng)失靈，計量儀器、儀表失靈等，可能導(dǎo)致充裝過量；另外，夏季室外溫度較高，處于太陽暴曬之下的槽車罐內(nèi)氣體壓力會隨之上升?？赡芤碌蜏匕踩y起跳，甚至導(dǎo)致超壓爆裂。

2.3作業(yè)場所危險因素

作業(yè)場所中產(chǎn)生危險有害因素有火災(zāi)、爆炸，中毒和窒息等；其次，還有容器爆炸、機(jī)械傷害、觸電傷害、高處墜落、車輛傷害、噪聲危害和其他傷害等。

3　安全措施建議

鑒于加氣站使用過程中存在上述危害因素，在加強(qiáng)安全管理的同時，為了降低安全事故的發(fā)生概率，并結(jié)合天然氣的特殊性及實際操作過程中的經(jīng)驗，提出以下建議：①加強(qiáng)對罐區(qū)可燃性氣體的含量監(jiān)測，加強(qiáng)監(jiān)測設(shè)備和報警設(shè)備的維護(hù)；②正確選擇閥門、法蘭及罐體的安全附件的型號，保證設(shè)備的源安全性；③加強(qiáng)閥門、法蘭、儲罐安全附件和罐體完整性、安全性的檢查，防止因腐蝕等原因造成罐體開裂，預(yù)防泄漏；④加強(qiáng)安全檢查，禁止在罐區(qū)內(nèi)吸煙，嚴(yán)格執(zhí)行LNG罐區(qū)的動火規(guī)章制度；⑤禁止在庫內(nèi)使用手機(jī)等電子通信設(shè)備，嚴(yán)禁使用非防爆電器，并加強(qiáng)對防爆電器的安全性檢查；⑥定期檢查和檢測防雷防靜電設(shè)施及附件設(shè)備，保證其符合安全規(guī)定；⑦嚴(yán)禁使用鐵器和用鐵器敲打地面和管線、設(shè)備；⑧嚴(yán)格控制LNG輸入與輸出的工藝參數(shù)，預(yù)防儲罐超壓；⑨上崗必須穿戴符合安全規(guī)定的防靜電工作服和個體勞動保護(hù)品。

[1]馬景柱,楊楚生.中國海油LNG汽車加注產(chǎn)業(yè)實踐及發(fā)展建設(shè)[J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2013,7(4):16-19,83.

[2]宋振興.LNG加氣站工藝技術(shù)、安全及經(jīng)濟(jì)性分析[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,2010.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局．GB50156-2012汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2012．

[4]劉衛(wèi)國.LNG汽車加氣站安全運(yùn)行管理[J].加氣站,2012,21(1):41-43.

Safety Risk and Safety Measures of LNG Filling Station

Yan Qiu-mei,Feng Xia
(Zhejiang Giian Test Institute Co. Ltd.,Zhejiang Hangzhou 310021)

With the development and progress of the times,the use of liquefied natural gas more widely,generally,but it also brings a great security risk. Based on this,starting from LNG filling station,the process flow and safety riskof filling stations were introduced,and some safety measures in the operation process were put forward,in order to reduce the security risk.

LNG filling station; Safety risk; Safety measures

X937

A

2096-0387（2016）05-0066-03

顏秋梅（1984-），女，江蘇徐州人，碩士，工程師，研究方向：安全評價、職業(yè)衛(wèi)生評價等。