煤層氣液化項目環(huán)境影響評價重點問題探討

摘要：結合具體建設項目，介紹了煤層氣液化過程環(huán)境影響評價的內(nèi)容以及評價重點，重點探討了煤層氣液化項目建設過程中污染物的產(chǎn)生及污染防治措施，并對煤層氣液化項目的環(huán)境風險事故后果進行了計算分析，希望能為煤層氣液化項目環(huán)境影響評價提供參考。

關鍵詞：煤層氣液化;環(huán)境影響評價;環(huán)境風險

中圖分類號：X820 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）08-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.008

Discussion on key issues of environmental impact assessment in coalbed methane liquefaction project

Gu Chunbo

（Sinopharm Group Weiqida Pharmaceutical Co.， Ltd.，Datong Shanxi 037010，China）

Abstract： Combined with the specific construction projects， the content and evaluation focus of environmental impact assessment of coalbed methane liquefaction process are introduced. The pollution generation and pollution prevention measures during the construction of coalbed methane liquefaction project are discussed， and the environmental risks of coalbed methane liquefaction projects are discussed. The consequences of the accident were calculated and analyzed， and it is hoped to provide reference for the environmental impact assessment of the coalbed methane liquefaction project.

Key words：Coalbed methane liquefaction;Environmental impact assessment;Environmental risk

山西省煤層氣資源十分豐富，目前實際利用率不到2%，按照目前年采煤5×108t，全省每年實際排放在120×108m3左右，相當于1200×104t石油。液化煤層氣相對于石油，燃燒產(chǎn)生的污染物綜合排放可減少85%左右，其中CO減少90%、HC減少70%、CO2減少24%、NOx減少30%、噪音減少40%，且無鉛、苯等致癌物質(zhì)，是極為優(yōu)質(zhì)的清潔燃料。煤層氣液化項目在運營過程中存在突發(fā)火災、爆炸等風險的可能性，為避免事故帶來的影響，該項目的環(huán)境影響評價尤其是風險評價尤其重要。文章結合山西省某煤層氣液化項目，對該類項目環(huán)境影響評價進行分析。

1 煤層氣液化技術簡介

液化天然氣是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點（-161.5℃）溫度后變成液體，儲存于低溫儲存罐內(nèi)。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。煤層氣液化主要包括預處理系統(tǒng)、液化系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)。預處理系統(tǒng)包括天然氣脫酸和脫水兩個單元，通常脫酸有化學吸收法、物理吸收法、聯(lián)合吸收法、直接轉化法、非再生法、膜分離法和低溫分離法等;脫水方式有冷卻脫水、溶劑吸收脫水、固體吸附脫水和膜分離法脫水。液化系統(tǒng)是煤層氣液化過程中關鍵環(huán)節(jié)，通常制冷方式有階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)及膨脹機制冷循環(huán);液化完成后LNG的儲存也是十分重要的環(huán)節(jié)，通常儲存方式有常壓低溫儲存和帶壓子母罐儲存。本文以以下技術為基礎分析煤層氣液化項目的環(huán)境影響分析，其中預處理采用MDEA溶液脫酸、分子篩脫水，液化采用混合制冷劑循環(huán)制冷，LNG儲存采用子母罐貯存。

2 煤層氣液化過程中產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析

煤層氣液化項目產(chǎn)生的污染物質(zhì)較少，主要為預處理過程中產(chǎn)生的一些固體廢物，其生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖1。

2.1 大氣污染物

（1）富胺液閃蒸氣，產(chǎn)生于三相分離器，主要成分為烴類。（2）脫酸再生塔不凝氣，主要產(chǎn)生于胺液再生環(huán)節(jié)，主要成分為CO2。（3）導熱油鍋爐煙氣，主要產(chǎn)生于導熱油爐，主要成分為NOx。（4）LNG儲罐及裝車廢氣，主要產(chǎn)生于儲罐及裝車過程中的無組織放散，其主要成分為非甲烷總烴。

圖1 煤層氣液化項目產(chǎn)排污節(jié)點圖

2.2 水污染物

煤層氣液化項目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝廢水很少，主要為各壓縮工序中產(chǎn)生的冷凝水以及分子篩再生過程中產(chǎn)生的冷凝水，此部分水產(chǎn)生量很少，僅含有微弱的烴類以及SS，少量的工藝廢水可跟廠區(qū)生活污水一起進入生活污水處理站進行處理。

2.3 固體廢物

（1）廢濾芯，主要為各過濾器過濾過程中產(chǎn)生的廢濾芯，通常濾芯一般1年1換，主要成分為含有機械雜質(zhì)和粉塵的多孔棉，為一般固廢。（2）廢活性炭，主要產(chǎn)生于胺液活性炭過濾器，屬于一般固廢。（3）廢分子篩，產(chǎn)生于脫水干燥系統(tǒng)，其成分主要為硅鋁酸鈉，為一般固廢，可由廠家回收。（4）廢脫汞催化劑，主要產(chǎn)生于脫汞塔，含有汞，屬于編號HW29危險廢物，需交由有資質(zhì)的單位進行處置。（5）廢機油，產(chǎn)生于各壓縮機，屬編號為HW08的危險廢物，可收集在密閉油桶內(nèi)，在危廢暫存庫內(nèi)暫存，然后外送有資質(zhì)的危廢處置單位處置。

3 評價要點問題分析

3.1 潛在危險單元重大危險源識別

LNG生產(chǎn)過程中的主要物料均屬易燃、易爆物質(zhì)，因此對設備和管道的承壓力、密封性能及抗腐蝕性要求都很高，整個系統(tǒng)都存在著由于設備、管道的腐蝕破裂、密封件失效而發(fā)生泄漏、著火、爆炸事故的可能性。因此LNG生產(chǎn)過程潛在的危險單元主要為：原料貯運系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)。

根據(jù)《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》[1]，通過對貯存量進行分析判定風險物質(zhì)是否屬于重大風險源，其中LNG構成重大風險源的臨界量為50t，通常情況下煤層氣液化儲罐的儲存量均會超過其臨界量，因此在煤層氣液化項目中，LNG儲罐在正常情況下均會構成重大風險源。

3.2 事故源項分析

3.2.1 最大可信事故分析及確定

類比LNG儲存場所，隨著防災技術的不斷提高，事故率及作業(yè)傷亡人數(shù)在不斷降低。以一億工作小時事故死亡人數(shù)比較，遠低于建筑業(yè)和礦業(yè)等。雖然如此，因燃料引發(fā)的事故發(fā)生率仍然較高。儲罐區(qū)是事故較常發(fā)生的地方。儲罐區(qū)的事故主要是因泄漏和火災等。根據(jù)國內(nèi)外儲罐事故概率分析，儲罐及儲存物質(zhì)發(fā)生火災爆炸等重大事故的概率為8.7×10-5次/年。

3.2.2 LNG泄漏事故源強計算

本次項目擬建設1臺1750m3LNG儲罐，假設儲罐發(fā)生破裂泄漏，泄漏面積為泄漏時間為10分鐘。只要儲罐區(qū)周圍按規(guī)范要求設有防火堤和分隔堤，而且堤內(nèi)體積大于對應儲罐的容積，所有泄漏物品將會限制在防火堤內(nèi)，可以全部截留和回收，不會進入雨水管道或外泄入地表水體從而危害水環(huán)境。因此罐區(qū)泄漏事故的可能影響的對象是大氣環(huán)境。

本工程貯存的LNG在20kPa下貯存，其狀態(tài)為液態(tài)，由于液化煤層氣的泄漏往往發(fā)生在貯罐的液相空間，這將導致氣、液兩相泄漏。泄漏速度按《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》公式計算：LNG：QLG=12.5kg/s。

3.3 后果計算

3.3.1 泄露后的大氣影響分析

評價采用環(huán)境風險評價導則中推薦的多煙團模式對 LNG 儲罐泄漏后甲烷氣體擴散對環(huán)境空氣的影響進行預測。在液化煤層氣罐發(fā)生突爆泄漏時，若得不到迅速有效的控制，罐區(qū)周圍將存在甲烷高濃度區(qū)。上述源強條件下，在0.5m/s、2.5m/s、5.5m/s三個風速段下，甲烷分別在20min、20min、20min時間段下，距離源點100m、200m、200m外才能達標。

可知，LNG泄漏事故在最不利氣象條件下，一旦發(fā)生此類事故將波及200m范圍內(nèi)的人員。因此在生產(chǎn)中要嚴格管理、加強事故防范，定期對設備進行檢查、維護，盡可能杜絕事故的發(fā)生，降低其對周圍環(huán)境空氣的危害程度。

3.3.2 LNG儲罐火災事故分析

儲罐區(qū)設置1750m3LNG罐1臺，儲存規(guī)模為1750m3，其涉及的介質(zhì)液化天然氣為甲類火災危險品，根據(jù)《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》[2]，儲罐區(qū)火災危險性為甲級。一旦發(fā)生火災，易形成大面積火災：由于天然氣較空氣輕，一旦泄漏，將大面積擴散，若發(fā)生火災，則形成的火災面積較大，其擴散面積越大，形成火災的面積也就越大。因此需確定發(fā)生火災時的影響范圍。

根據(jù)《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)/儲存和裝運》[3]（GB/T20368-2012）規(guī)定，在工廠地界線外，定廠址時確定的50人以上戶外集合點的最近點，因LNG攔蓄區(qū)內(nèi)燃燒而產(chǎn)生的輻射熱流5000W/m2;在工廠地界線外，定廠址時確定的按NFPA101《人身安全規(guī)范》工廠、學校、醫(yī)院、拘留所和監(jiān)獄或居民區(qū)建筑物或構筑物最近點，因LNG攔蓄區(qū)內(nèi)燃燒而產(chǎn)生的輻射熱流9000W/m2;因本項目攔蓄區(qū)最大和最小尺寸比不超過2，允許使用以下公式計算熱輻射距離。

式中：D——離LNG攔蓄區(qū)邊的距離，m;

A——攔蓄LNG的表面積，m2;

F——熱流相關系數(shù)，使用以下值：

3.0用于5000W/m2

2.0用于9000W/m2

本項目中罐區(qū)防火堤面積為2002.7m3，熱流相關系數(shù)選用3.0，計算得到輻射熱流達到5000W/m2時的熱輻射距離為134.3m，輻射熱流達到9000W/m2時的熱輻射距離為89.5m，選取兩者的較大值確定廠址距離居民家的最近點，因此在以儲罐圍堰區(qū)為中心134.3m范圍外的距離可滿足關于熱輻射距離要求的規(guī)定。因此，本項目距離最近居民區(qū)的距離應大于134.3m。因此本項目發(fā)生火災時的影響范圍是以儲罐圍堰為中心，半徑為134.3m的范圍。

3.4 項目事故池確定

根據(jù)《化工建設項目環(huán)境保護設計規(guī)范》（GB50483-2009）[4]規(guī)定，事故池應按下式計算：

V總= V1+V2-V3+V4

V1：最大一個容量的設備（裝置）或儲罐的物料儲存罐，m3;V2：發(fā)生事故時的消防水量（廠區(qū)的消防用水量應按同一時間內(nèi)的火災處數(shù)和相應處的一次滅火用水量確定）;V3：發(fā)生事故時可以轉輸?shù)狡渌麅Υ婊蛱幚碓O施的物料量（本項目LNG罐區(qū)設有圍堰，圍堰內(nèi)的有效容積不小于罐組內(nèi)一個最大儲罐的容積）;V4：發(fā)生事故時仍必須進入該收集池的生產(chǎn)廢水量。

因此，計算表明，本項目事故水池設計容積不小于2626m3。

4 結語

結合工程實例及相關技術規(guī)范，對煤層氣液化項目進行分析，闡明了此類項目的工藝流程及主要產(chǎn)排污節(jié)點。就此類項目關注的重點，環(huán)境風險進行了分析，從危險源識別，源項分析，事故后果分析等幾個方面，重點對風險評價進行了探討，為煤層氣液化項目的環(huán)境影響評價工作提供一定思路。

參考文獻

[1]生態(tài)環(huán)境部HJ169-2018，建設項目環(huán)境風險評價技術導則[S].

[2]GB50183-2015，石油天然氣工程設計防火規(guī)范[S].

[3]GB/T 20368-2012，液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲存和裝運[S].

[4]GB50483-2009，化工建設項目環(huán)境保護設計規(guī)范[S].

收稿日期：2019-06-05

作者簡介：谷春波（1974-），男，漢族，本科學歷，高級工程師，環(huán)保總監(jiān)，研究方向為環(huán)境影響評價、環(huán)保管理等方面。