潘季榮,聶廷哲,熊偉,解東來(lái),梁金祿
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LPG小型儲(chǔ)罐供氣是指在住宅、酒店、工廠等建筑物附近安置小型LPG儲(chǔ)罐,通過(guò)專(zhuān)用罐車(chē)對(duì)小型儲(chǔ)罐進(jìn)行定期配送的供氣方式[1],其核心設(shè)備為L(zhǎng)PG小儲(chǔ)罐和LPG帶泵罐車(chē)。該方式具有靈活高效、安全便捷、經(jīng)濟(jì)可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),在部分發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普及。例如:歐美國(guó)家由于經(jīng)濟(jì)便利,在地廣人稀的遠(yuǎn)郊地區(qū)使用小型儲(chǔ)罐供氣替代長(zhǎng)輸管線(xiàn)供氣;日本采用小型儲(chǔ)罐供氣應(yīng)對(duì)安全性差、勞力缺乏及地震頻發(fā)等問(wèn)題。然而在我國(guó),LPG盡管仍是消費(fèi)人口最多、普及性最廣的氣源[2],但現(xiàn)有的LPG存儲(chǔ)及供應(yīng)模式與國(guó)外早期一致,仍以場(chǎng)站固定儲(chǔ)罐存儲(chǔ)方式為主,通過(guò)鋼瓶供氣配送到千家萬(wàn)戶(hù)。這種模式存在安全隱患大、周轉(zhuǎn)成本高、監(jiān)管不規(guī)范等諸多問(wèn)題[3-5]。因此,極有必要借鑒歐美、日本等國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國(guó)國(guó)情,開(kāi)發(fā)一套符合我國(guó)國(guó)情的LPG小型儲(chǔ)罐供應(yīng)模式,以解決我國(guó)LPG存儲(chǔ)及配送過(guò)程中存在的問(wèn)題,確保我國(guó)LPG供應(yīng)行業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展。
LPG小型儲(chǔ)罐供氣技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)日臻完善。該供氣方式具有安全可靠、靈活便捷、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),符合歐美地廣人稀的地理特征,憑借良好的經(jīng)濟(jì)性得到了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍認(rèn)可,并逐漸成為市場(chǎng)的主要供應(yīng)方式。
1)1932年,美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)通過(guò)了第一個(gè)關(guān)于液化石油氣的NFPA標(biāo)準(zhǔn)。1940年與其他幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)合并為NFPA 58《Liquefied Petroleum Gas Code》,后續(xù)又歷經(jīng)多次修正完善。NFPA 58對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐進(jìn)行了7個(gè)級(jí)別分類(lèi),其中10 m3以下的小型儲(chǔ)罐有4個(gè)級(jí)別分類(lèi),分別為:0~0.5 m3、0.5~1.0 m3、1.0~1.9 m3、1.9~7.6 m34個(gè)級(jí)別,并對(duì)其應(yīng)用提出了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范與要求。其中2011年出版的NFPA 58有若干項(xiàng)重大變化,提出地下LPG儲(chǔ)罐的安裝需要增加陰極保護(hù)系統(tǒng)與檢測(cè),取消了“減壓閥必須從閥門(mén)垂直向上需2.13 m長(zhǎng)”的要求,鐵路槽車(chē)儲(chǔ)罐不再作為永久性?xún)?chǔ)存容器,并在附件中增加了培訓(xùn)建議。2014年的最新版NFPA 58對(duì)不同LPG儲(chǔ)存工廠的儲(chǔ)存量作了統(tǒng)一要求,為車(chē)輛的路障保護(hù)賦予了新的定義[6]。
2)歐洲由于國(guó)家較多,各國(guó)相關(guān)規(guī)范有所不同,但關(guān)于液化石油氣的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都是以WLPGA(世界液化石油氣協(xié)會(huì))出版的《Guide to Good Industry Practices for Bulk LPGas Installations》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為指南。該報(bào)告參照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn),同樣將10 m3以下的小型儲(chǔ)罐設(shè)置為4個(gè)級(jí)別,其要求與NFPA58—2014保持一致[7]。
3)在大洋洲地區(qū),液化石油氣的規(guī)范主要執(zhí)行的是澳大利亞和新西蘭的標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS1596—2014《The Storage and Handling of LPGas》,將LPG儲(chǔ)罐進(jìn)行12個(gè)級(jí)別設(shè)置。對(duì)10 m3以下的小型儲(chǔ)罐設(shè)置更為詳細(xì),分別設(shè)置為0.5 m3、1 m3、2 m3、5 m3、8 m3、10 m3等6個(gè)級(jí)別[8]。
上述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)小型儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存、安裝位置、充裝等均做了具體要求。截至2012年,美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)采用這種小儲(chǔ)罐供氣的LPG用戶(hù)比例分別達(dá)到95%、90%、76%、69%,除上述國(guó)家外,東歐、南美等地也已逐漸普及[9]。歐洲、美國(guó)小型民用LPG儲(chǔ)罐如圖1所示。
圖1 歐美小型LPG儲(chǔ)罐
在亞洲鄰國(guó)日本,早期也推廣LPG鋼瓶供氣,但小鋼瓶在使用過(guò)程中暴露的安全性差、成本高等問(wèn)題,使得日本LPG從主流能源供應(yīng)渠道中被逐步邊緣化。因此,1997年日本修改了LPG法,將LPG小型儲(chǔ)罐與傳統(tǒng)大型儲(chǔ)罐分離,單獨(dú)進(jìn)行定義,使得LPG小型儲(chǔ)罐使用合法化,至今已有20多年的應(yīng)用歷史[1]。
日本的儲(chǔ)罐罐體生產(chǎn)制造屬于《高壓氣體保安法特定設(shè)備規(guī)則》管理,其中:①對(duì)儲(chǔ)罐罐體按照貯存能力分級(jí),將小型貯罐分為1 t(對(duì)應(yīng)容積2.487 m3)以下、1~3 t(對(duì)應(yīng)容積為7.05 m3)和3 t以上3個(gè)級(jí)別。而對(duì)于貯存量1 t以下的根據(jù)不同的情況,有著更加詳細(xì)的要求。②閥門(mén)及附件歸屬《液化石油氣法》管理,日本高壓氣體保安協(xié)會(huì)的協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《KHKS0745(2015)》規(guī)定小型儲(chǔ)罐20年不檢,之后是每5年一檢。③相關(guān)的法律對(duì)小型儲(chǔ)罐的設(shè)置安裝、液化氣的充裝、設(shè)備的安全維護(hù)及人員管理均作了具體的規(guī)定[1]。日本為小型儲(chǔ)罐灌裝配備了專(zhuān)用的罐車(chē)(圖2),罐車(chē)一般采用3 t以下的小型槽罐,并配置了先進(jìn)的控制系統(tǒng)與裝置,以確保充裝過(guò)程的安全可靠。
圖2 日本LPG專(zhuān)用罐車(chē)給LPG小儲(chǔ)罐充裝
截至2012年,日本在用的小型LPG儲(chǔ)罐22萬(wàn)臺(tái),專(zhuān)用LPG配送罐車(chē)1 747臺(tái)[1]。LPG小型儲(chǔ)罐的推廣,使得日本LPG事故率大幅降低。2008年日本全年LPG死亡事故只有1宗,死亡人數(shù)僅有1人,遠(yuǎn)低于天然氣死亡73人的事故記錄[10]。由于日本處于地震頻發(fā)地帶,而且LPG便于長(zhǎng)期存儲(chǔ),日本政府已立法將LPG納入國(guó)家戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備資源,以應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害。
目前,我國(guó)的LPG行業(yè)同樣面臨著當(dāng)年歐美、日本等國(guó)發(fā)展轉(zhuǎn)型期的問(wèn)題,以瓶裝為主的LPG消費(fèi)方式安全事故頻發(fā)、消費(fèi)形象低端、物流服務(wù)成本急劇上升,嚴(yán)重制約了LPG的發(fā)展[11-12]。因此,有必要學(xué)習(xí)歐美、日本的先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn),建立符合中國(guó)LPG產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應(yīng)用的LPG小型儲(chǔ)罐供氣模式。
從20世紀(jì)90年代起,我國(guó)陸續(xù)有企業(yè)和機(jī)構(gòu)開(kāi)展LPG小型儲(chǔ)罐供氣模式研究,直至近幾年,方有相關(guān)研究成果顯現(xiàn)。①2010年,中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)LPG委員會(huì)在上海召開(kāi)了“LPG小型儲(chǔ)罐設(shè)置研究”的會(huì)議,詳細(xì)探討了我國(guó)LPG行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題[13]。②2011年,中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)液化石油氣委員會(huì)承擔(dān)了國(guó)家《液化石油氣小型儲(chǔ)罐設(shè)置》課題研究任務(wù)[14]。③2012年5月完成《小型液化石油氣儲(chǔ)罐供氣技術(shù)研究報(bào)告》,提出小型液化石油氣儲(chǔ)罐供氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦條文,初步確定了小儲(chǔ)罐的規(guī)格、設(shè)置場(chǎng)所、安全間距、安全附件、配送與充裝等內(nèi)容。同年,住建部將發(fā)展小型液化石油氣儲(chǔ)罐供氣技術(shù)列入《城鎮(zhèn)燃?xì)獍l(fā)展“十二五”規(guī)劃》(建城〔2012〕100號(hào)),包括“探索液化石油氣小型儲(chǔ)罐供氣等氣源的利用”、“加強(qiáng)燃?xì)鈽?biāo)識(shí)、檢測(cè)、快速搶修、液化石油氣小型儲(chǔ)罐”等技術(shù)研究。④2014年5月9日,中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)發(fā)布《關(guān)于支持開(kāi)展小型液化石油氣儲(chǔ)罐供氣示范工程建設(shè)的函》(中燃協(xié)秘字〔2014〕第045號(hào)),將“小型液化石油氣儲(chǔ)罐供氣示范工程建設(shè)”列為一項(xiàng)重要工作,鼓勵(lì)各地具備條件的單位開(kāi)展示范工程建設(shè),并為有關(guān)單位示范項(xiàng)目論證、技術(shù)咨詢(xún)提供幫助。⑤為指導(dǎo)小型LPG儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)建設(shè),2016年11月中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)立項(xiàng)啟動(dòng)編制團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《小型丙烷儲(chǔ)罐供氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》,通過(guò)對(duì)國(guó)外法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研,結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況,對(duì)LPG小型儲(chǔ)罐和帶泵罐車(chē)使用環(huán)境,提出符合中國(guó)國(guó)情的管理要求,該標(biāo)準(zhǔn)送審稿已于2017年12月7日通過(guò)審查會(huì)專(zhuān)家組審查。該標(biāo)準(zhǔn)全面覆蓋了LPG小型儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)的建設(shè)、應(yīng)用過(guò)程,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)行業(yè)空白。
我國(guó)現(xiàn)有液化石油氣儲(chǔ)存方式的主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有SY 5985—2014《液化石油氣安全規(guī)程》、GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 51142—2015《液化石油氣供應(yīng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、NB/T 47001—2009《鋼制液化石油氣臥式儲(chǔ)罐形式及基本參數(shù)》、NB/T 47042—2014《臥式容器》等。
國(guó)外目前利用的LPG小型儲(chǔ)罐大多容積低于10 m3。根據(jù)對(duì)上述法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)條款的研究解讀,并未發(fā)現(xiàn)有針對(duì)10 m3以下LPG小型儲(chǔ)罐供氣解決方案的專(zhuān)項(xiàng)規(guī)定,僅在GB 51142—2015《液化石油氣供應(yīng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)10 m3以下的LPG儲(chǔ)罐提出按照大型液化石油氣儲(chǔ)罐供氣工程的基本設(shè)計(jì)要求,僅作一檔設(shè)置,且設(shè)置防火間距大,不利于LPG小型儲(chǔ)罐供氣工程的應(yīng)用[15]。
1)LPG小型儲(chǔ)罐的建設(shè)情況。由于我國(guó)缺少LPG小型儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)的行業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn),目前生產(chǎn)的LPG小型儲(chǔ)罐和帶泵罐車(chē)大多是典型示范或出口國(guó)外。①1998年起,為降低生產(chǎn)成本,日本企業(yè)已在我國(guó)合資生產(chǎn)小型LPG儲(chǔ)罐,上海某公司每年生產(chǎn)8 000臺(tái)LPG小型儲(chǔ)罐返銷(xiāo)日本,如圖3所示。②2008年起,某特種飛行器制造有限公司就已開(kāi)始進(jìn)行出口配套LPG小型儲(chǔ)罐的研制工作,并陸續(xù)完成了不同國(guó)家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、多種規(guī)格LPG小型儲(chǔ)罐的研發(fā)試制及技術(shù)儲(chǔ)備。③2011年起,浙江某公司開(kāi)始研制美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)標(biāo)準(zhǔn)的LPG小型儲(chǔ)罐,主要產(chǎn)品規(guī)格有182 kg、247 kg、297 kg、300 kg、500 kg、1 000 kg、3 000 kg等多個(gè)規(guī)格系列,月產(chǎn)量4 000臺(tái)左右。
2)LPG帶泵罐車(chē)的建設(shè)情況。早在20世紀(jì)80年代,國(guó)內(nèi)就有企業(yè)對(duì)LPG帶泵罐車(chē)進(jìn)行試點(diǎn)研究。①1996年,某特種飛行器制造公司與外企合作完成了2臺(tái)用于國(guó)內(nèi)使用的國(guó)產(chǎn)LPG帶泵罐車(chē)的研制,并成功交付國(guó)內(nèi)客戶(hù)投入市場(chǎng)運(yùn)營(yíng),完成了LPG帶泵罐車(chē)的技術(shù)儲(chǔ)備,如圖4所示。②1999年,上海市消防局與上海市勞動(dòng)和社會(huì)保障局聯(lián)合簽發(fā)了滬消(防)〔1999〕101號(hào)《關(guān)于液化石油氣汽車(chē)罐車(chē)設(shè)置管道泵安全管理規(guī)定》一文,專(zhuān)用于指導(dǎo)上海市內(nèi)的液化石油氣帶泵車(chē)的卸液安全管理工作。根據(jù)該文件,當(dāng)時(shí)上海某廠共配置了6輛載重量10 t的LPG罐車(chē)并加裝卸車(chē)泵后投入使用,在上海市危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理部門(mén)、消防部門(mén)和質(zhì)檢部門(mén)的監(jiān)督管理下,6輛罐車(chē)安全運(yùn)行10多年,行駛里程均超過(guò)150×104km,期間未發(fā)生任何安全事故。
圖3 出口日本的LPG小型丙烷儲(chǔ)罐
然而,我國(guó)1999年版的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中明確禁止液化氣體罐車(chē)上裝設(shè)充裝泵[16]。2011年發(fā)布實(shí)施的TSGR0005—2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》對(duì)液化氣體罐車(chē)仍然明令禁止裝設(shè)充裝泵[17]。2012年,石家莊某公司向國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局申請(qǐng)制造LPG帶泵罐車(chē),國(guó)家質(zhì)檢總局特設(shè)局委托移動(dòng)式壓力容器分技術(shù)委員會(huì)于2012年12月2日在上海組織相關(guān)專(zhuān)家召開(kāi)了LPG帶泵罐車(chē)專(zhuān)題認(rèn)證會(huì),以確保LPG帶泵罐車(chē)的安全使用及運(yùn)行。直至2013年,我國(guó)國(guó)家質(zhì)檢總局特設(shè)局開(kāi)展了利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段對(duì)移動(dòng)式壓力容器進(jìn)行定點(diǎn)卸液監(jiān)控,才允許充裝氧、氮、氬、二氧化碳及LNG等介質(zhì)的移動(dòng)式壓力容器裝設(shè)卸液泵,但對(duì)于LPG帶泵罐車(chē)仍未開(kāi)放使用。
由于國(guó)內(nèi)缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),LPG帶泵罐車(chē)在國(guó)內(nèi)無(wú)法大規(guī)模推廣使用。但國(guó)內(nèi)移動(dòng)容器制造企業(yè)也從未停止LPG帶泵罐車(chē)的制造研發(fā),主要針對(duì)國(guó)外客戶(hù)需求,每年都有出口訂單履行。例如某特種飛行器制造公司自2008年起陸續(xù)參考《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、TSGR0005—2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、NFPA 58—2014等國(guó)內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)研制出口LPG帶泵罐車(chē),與其他國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品相比,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠,安全運(yùn)行近10年,獲得了國(guó)外客戶(hù)的一致好評(píng),如圖5所示。
圖5 某特種飛行器制造公司出口國(guó)外的LPG帶泵罐車(chē)
我國(guó)發(fā)展LPG小型儲(chǔ)罐供氣技術(shù),是改善現(xiàn)有LPG鋼瓶供氣問(wèn)題的重要方式,也是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、緩解天然氣供應(yīng)緊張局面的有效途徑。但目前我國(guó)LPG小型儲(chǔ)罐供氣仍存在進(jìn)展緩慢、實(shí)施落后等問(wèn)題。鑒于此,為推進(jìn)我國(guó)LPG小型儲(chǔ)罐供氣技術(shù)的發(fā)展,提出以下幾點(diǎn)建議。
1)研制LPG小型儲(chǔ)罐和帶泵罐車(chē)系列產(chǎn)品。制定符合國(guó)內(nèi)產(chǎn)品建設(shè)要求的《LPG小型儲(chǔ)罐》和《LPG帶泵罐車(chē)》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文件,對(duì)產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)、制造、改造、維修及使用管理做出明確的技術(shù)要求。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)文件,進(jìn)行新產(chǎn)品的試制。并將相關(guān)設(shè)計(jì)研究及試驗(yàn)的依據(jù)、數(shù)據(jù)、結(jié)果、檢驗(yàn)報(bào)告等技術(shù)資料報(bào)國(guó)家質(zhì)檢總局,并由國(guó)家質(zhì)檢總局委托有關(guān)組織或機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)評(píng)審。
2)開(kāi)發(fā)建立“LPG帶泵罐車(chē)和小型儲(chǔ)罐地理位置信息采集公共服務(wù)平臺(tái)”。對(duì)LPG帶泵罐車(chē)和小型儲(chǔ)罐的地理位置信息進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和報(bào)警,并委托第三方機(jī)構(gòu)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行綜合管理,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析,并及時(shí)將違規(guī)信息反饋給政府部門(mén),切實(shí)解決LPG帶泵罐車(chē)隨意向氣瓶充裝的安全風(fēng)險(xiǎn)。
3)制定出臺(tái)《LPG小型儲(chǔ)罐》和《LPG帶泵罐車(chē)》社會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)LPG小型儲(chǔ)罐和帶泵罐車(chē)的使用情況,由?;穬?chǔ)運(yùn)裝備技術(shù)與信息化工作委員會(huì)牽頭制定《LPG小型儲(chǔ)罐》和《LPG帶泵罐車(chē)》社會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),理順管理體制,消除發(fā)展的制度性障礙,更好地促進(jìn)我國(guó)LPG新型配送模式的持續(xù)發(fā)展。
4)積極開(kāi)展LPG小型儲(chǔ)罐供氣方式的試點(diǎn)研究。根據(jù)LPG小型儲(chǔ)罐供氣特征,選擇合適的項(xiàng)目地點(diǎn),采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的LPG小型儲(chǔ)罐、帶泵罐車(chē)產(chǎn)品及信息采集平臺(tái),進(jìn)行試點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)。收集并總結(jié)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中用戶(hù)使用時(shí)間、充裝次數(shù)、運(yùn)行費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)因素等參數(shù),進(jìn)一步優(yōu)化LPG小型儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)。
5)出臺(tái)推廣使用LPG小型儲(chǔ)罐供氣的政策,促進(jìn)該行業(yè)的規(guī)?;l(fā)展。LPG小型儲(chǔ)罐供氣較為適合燃?xì)夤芫W(wǎng)供應(yīng)不發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū),通常該類(lèi)地區(qū)整體收入較低,無(wú)法承擔(dān)高昂的清潔能源使用費(fèi)。因此,建議從國(guó)家層面出臺(tái)有利于LPG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的公共政策,積極推廣使用LPG小型儲(chǔ)罐供氣技術(shù),促進(jìn)新型清潔能源的推廣,實(shí)現(xiàn)國(guó)家打通清潔能源利用“最后一公里”的重要目標(biāo)。