陵川縣農(nóng)村“煤改氣”工程LNG應(yīng)急調(diào)峰方案與安全管理探討

杜趙文

(山西晉城煤層氣天然氣集輸公司，山西 晉城 048006)

1 概述

隨著大氣環(huán)保要求的不斷提高，農(nóng)村“煤改氣”、鍋爐“煤改氣”、農(nóng)村“清潔采暖”的迅速發(fā)展，晉城地區(qū)的長輸管道逐步建設(shè)完善，各類用戶迅猛發(fā)展，用氣量迅速增長，冬夏比逐年攀升，達(dá)到6～8以上，每到冬季用氣高峰期，在長輸管道遠(yuǎn)端輸配系統(tǒng)便出現(xiàn)應(yīng)急調(diào)峰和保供能力不足等問題。

隨著國內(nèi)LNG產(chǎn)能不斷建設(shè)和投產(chǎn)，以及海氣“LNG”的大量涌入，LNG的到貨價已經(jīng)接近管道氣的市場價，而且全年價格趨于平穩(wěn)，方便快捷的LNG應(yīng)急氣化調(diào)峰裝置成為解決“氣荒”問題的常用方案。

另外，對尚未通長輸管道氣的地處偏遠(yuǎn)的工礦企業(yè)、鍋爐用戶、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村等客戶，選擇建設(shè)LNG氣化站作為過渡氣源或永久性氣源也是解決問題的有效方案。在長輸管道檢修時，一旦不能形成環(huán)網(wǎng)供氣，就需要應(yīng)急氣源保供，撬裝式LNG應(yīng)急氣化裝置是最便捷和有效的方案。晉煤集團(tuán)在高平、巴公、陵川、等地建設(shè)了液化煤層氣應(yīng)急調(diào)峰儲配站，建設(shè)周期短、投資小，見效快，一定程度上緩解了當(dāng)?shù)氐恼{(diào)峰、保供和應(yīng)急供氣問題。

2 系統(tǒng)簡介

LNG氣化應(yīng)急裝置系統(tǒng)流程圖如圖1。

圖1 LNG氣化應(yīng)急裝置系統(tǒng)流程圖

附城站LNG氣化應(yīng)急裝置以LNG運輸罐車作為儲存和氣源、可通過物流運輸源源不斷地進(jìn)行調(diào)度和配送。應(yīng)急氣化調(diào)峰站系統(tǒng)由空溫汽化器、水浴汽化器和調(diào)壓站及工藝管道系統(tǒng)組成，日供氣能力為3萬m3，最大輸氣能力5萬m3/d，運行壓力 4 kg～6 kg，可滿足附城鎮(zhèn)高峰時段50%氣量供應(yīng)。

晉城地區(qū)有7個煤層氣液化工廠，有豐富的LNG貨源，運輸槽車負(fù)責(zé)把液化煤層氣(LNG)從液化工廠運輸?shù)絃NG氣化站，通過卸車增壓氣化器給槽車增壓，利用壓差將槽車內(nèi)的低溫液體送至防護(hù)堤內(nèi)的固定式LNG儲罐，然后儲罐內(nèi)液態(tài)的LNG通過管道進(jìn)入鋁翅片空溫式氣化器進(jìn)行氣化，變成氣態(tài)的煤層氣，再經(jīng)過水浴式氣化加熱器進(jìn)行復(fù)熱，確保煤層氣為0 ℃～10 ℃的常溫。水浴加熱大多是冬季使用，以確保進(jìn)入后續(xù)管道的煤層氣保持常溫，避免低溫氣體對碳鋼輸氣管道造成傷害。

正常供氣時2臺空溫式氣化器一開一備，供氣量1 000 m3/h，用氣高峰時可將2臺空溫氣化器同時使用，供氣能力2 000 m3/h。

氣化后的煤層氣為壓力40 Pa～80 Pa，通過調(diào)壓、計量和加臭后壓力調(diào)到20 Pa～40 Pa后，進(jìn)入下游中壓管網(wǎng)，輸送到客戶。

3 LNG氣化站日常安全管理

3.1 危險性分析

3.1.1 LNG的低溫特性

LNG 的溫度為-160 ℃左右，泄漏后會吸收環(huán)境中的熱量迅速蒸發(fā)，形成 “蒸氣云”不斷擴(kuò)散。同時，周圍大氣中的水蒸氣被“蒸氣云”冷凝成“霧團(tuán)”，沉積在地面附近，泄漏的LNG不斷吸收周圍環(huán)境的熱量，最后會被全部氣化。

LNG的低溫危險性還能使相關(guān)碳鋼設(shè)備和管道遇冷收縮甚至脆性斷裂，從而損壞設(shè)備，灼傷操作人員。因此，儲罐四周必須設(shè)置周邊封閉的不燃燒體實體防護(hù)墻，俗稱“圍堰”，一旦LNG液體大量泄漏，泄漏的LNG可聚集在圍堰里面，不會四處流淌，失去控制。

3.1.2 BOG(蒸發(fā)氣體)的危險性

LNG存儲在真空夾層儲罐中，但通過罐外傳入儲罐內(nèi)部的熱量仍能造成LNG的不斷蒸發(fā)，造成儲罐內(nèi)部壓力的升高，引起儲罐的安全放散閥門自動起跳。一旦儲罐真空度受損，BOG將大大增加，嚴(yán)重時會使罐內(nèi)壓力過快上升，如果安全閥不能及時泄壓，將導(dǎo)致儲罐破裂，因此，規(guī)范要求LNG儲罐設(shè)2個安全閥。另外，氣化站LNG液相管道上的兩個切斷閥之間必須設(shè)置安全閥，就是防止BOG(蒸發(fā)氣體)蒸發(fā)造成管路超壓，引起管道破裂和LNG泄漏。

3.1.3 爆炸、火災(zāi)的危險性

煤層氣在空氣中的爆炸極限范圍是5%～15%，遇明火可產(chǎn)生爆燃。因此，必須禁止任何火種進(jìn)入氣化站，在氣化站要避免可能產(chǎn)生火花的操作，避免產(chǎn)生靜電的風(fēng)險。同時要加強(qiáng)站區(qū)出入管理和設(shè)備、管道的巡查，防止明火、泄露和爆燃事故的發(fā)生。

3.1.4 翻滾的危險性

LNG翻滾是一種熱不穩(wěn)定性現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由密度變化引起的，翻滾實際上是一種劇烈蒸發(fā)的過程，可在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，使罐內(nèi)壓力急劇上升，翻滾很可能導(dǎo)致儲罐破裂。

槽車運送的LNG與站上儲罐的LNG密度和溫度有差異時，應(yīng)選擇正確的卸車方法，可有效地防止翻滾。密度相近時，卸車時采用下進(jìn)液；密度小的LNG采用下進(jìn)液；密度大的采用上進(jìn)液。

3.2 安全管理措施

針對LNG存在的以上風(fēng)險，總結(jié)了相關(guān)安全管理經(jīng)驗和措施。

3.2.1 嚴(yán)格按設(shè)計規(guī)范進(jìn)行總圖布置和設(shè)備配置

雖然LNG方案是應(yīng)急裝備或過渡使用，也應(yīng)該按規(guī)范設(shè)計，從設(shè)計源頭控制風(fēng)險，選址和相關(guān)的防火間距必須符合設(shè)計要求，特別是LNG儲罐、集中放散裝置的放散總管與站內(nèi)、外的防火間距要嚴(yán)格落實，以距離和空間來換安全。對于消防設(shè)施，應(yīng)嚴(yán)格按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》“總?cè)莘e超過50 m3或單罐容積超過20 m3的液化天然氣儲罐或儲罐區(qū)應(yīng)設(shè)置固定噴淋裝置”，并配置相應(yīng)滅火器具，組織操作人員定期進(jìn)行消防應(yīng)急演練。

3.2.2 強(qiáng)化制度的落實和人員素質(zhì)的提高

LNG儲罐的操作人員，應(yīng)詳細(xì)了解設(shè)備及其管閥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，熟悉掌握LNG儲罐的危險特性，嚴(yán)格按LNG儲罐安全操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。公司編制和完善卸液、氣化、調(diào)壓、增壓、加臭、計量等操作規(guī)程，規(guī)范員工的操作行為，避免隱患和事故的發(fā)生。

同時為了確保站區(qū)安全，制訂了《防火防爆十大禁令》、《站區(qū)安全管理規(guī)程》等制度，規(guī)范進(jìn)入站區(qū)人員的行為。在人員培訓(xùn)方面定期對員工進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，包括LNG站工藝流程、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、崗位操作規(guī)程、設(shè)備的日常維護(hù)及保養(yǎng)知識的專題培訓(xùn)，使員工的理論水平和操作技能得到大幅度提升。對所有進(jìn)入氣站的員工、第三方人員、檢查和參觀人員，必須進(jìn)行入站安全培訓(xùn)，重點對《防火防爆十大禁令》和LNG基礎(chǔ)知識進(jìn)行培訓(xùn)并考核方可入內(nèi)。

3.2.3 建立和完善運行記錄和設(shè)備設(shè)施巡檢制度

要求員工認(rèn)真填寫卸車記錄、系統(tǒng)運行記錄、巡檢記錄、設(shè)備運行故障記錄等，并認(rèn)真對這些記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隱患，及時處理，確保設(shè)備設(shè)施隨時處于正常狀態(tài)。

制定和完善設(shè)備設(shè)施巡檢制度，制訂了巡檢工作范圍和標(biāo)準(zhǔn)，對重點部位重點檢查，將重要的儀表數(shù)據(jù)通過手機(jī)APP傳送到相關(guān)管理人員的手機(jī)上，做到信息共享。

3.2.4 重點做好LNG儲罐的安全管理

LNG儲罐是氣站最重要的危險源，如果儲罐容積超過100 m3，將成為重大危險源。按照儲罐設(shè)計說明，每隔半年應(yīng)對儲罐真空度時行檢測。日常巡檢時要重點對LNG儲罐的真空度和保冷效果進(jìn)行日常檢查，如果與罐體相連接的閥門和管道有少量的“結(jié)霜”是正常的，可使用專用低溫保冷材料進(jìn)行包裹，但是如果罐體出現(xiàn)“出汗”或“結(jié)霜”現(xiàn)象，就需要進(jìn)行停氣檢修，對LNG儲罐的真空度檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行抽真空作業(yè)，使LNG儲罐夾層的真空度達(dá)到5 Pa，封結(jié)真空度達(dá)4.2 Pa。

4 結(jié)語

隨著農(nóng)村煤改氣工程的推進(jìn)，煤層氣、天然氣市場需求量與日俱增，LNG在城市燃?xì)庵械恼{(diào)峰、應(yīng)急作用越來越明顯，有力地保障了冬、春高峰季的穩(wěn)定供氣，在保障供氣的同時，安全風(fēng)險也要得到控制和管理，做到安全第一，預(yù)防為主。