淺談LNG氣化站的發(fā)展及安全運(yùn)營

王剛

摘要：我國對環(huán)境的保護(hù)力度越來越大，習(xí)近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”，環(huán)境保護(hù)是中華民族可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，要深刻認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)的重大意義。各地為響應(yīng)國家號召都在大刀闊斧地進(jìn)行煤改氣、煤改電工程。而部分地區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)尚未發(fā)展，氣源成了煤改氣發(fā)展的制約因素。LNG（液化天然氣）是當(dāng)前發(fā)展最為迅速、應(yīng)用最為廣泛的氣源，LNG氣化站如雨后春筍般快速發(fā)展，以LNG作為氣源經(jīng)過氣化器氣化調(diào)壓計(jì)量后進(jìn)入管道的場站稱為LNG氣化站。本文就LNG氣化站的發(fā)展及安全運(yùn)營做了深入地闡述，文中闡述了氣源分析及選擇和安全運(yùn)營要求。

關(guān)鍵詞：LNG氣化站;安全運(yùn)營;煤改氣

中圖分類號：C931.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

目前我國煤改氣成果顯著，京昆高速以東、榮烏高速以北至河北廊坊、保定與北京接壤的市區(qū)之間的禁煤區(qū)已經(jīng)完成煤改氣工程。完成約319萬戶農(nóng)村用戶安裝，完成約5萬蒸噸的工業(yè)鍋爐煤改氣。由此可見，煤改氣力度很大。但隨之而來的問題是氣源保障和安全運(yùn)營及監(jiān)管。

1 氣源情況及流程

供氣原則應(yīng)該是以管道輸送為主，同時(shí)考慮其他輔助氣源。燃?xì)夤艿罌]有鋪設(shè)的地區(qū)要對周邊氣源情況進(jìn)行充分了解，并調(diào)研下游各類用戶的用氣規(guī)模，綜合考慮各方因素來確定氣源種類。目前，全國可供選擇的氣源有LNG（液化天然氣）、CNG（壓縮天然氣）、LPG（液化石油氣）、生物質(zhì)氣、輕烴燃?xì)?種。

1.1 CNG（壓縮天然氣）氣源的供氣形式

以容積18 m3的CNG槽車作為儲氣設(shè)施的供氣站，最大存氣量為3600 Nm3，母站與供氣站距離很近時(shí)，且具有多個(gè)供氣母站時(shí)可按照1天的儲量進(jìn)行配置，如不具備上述條件應(yīng)結(jié)合母站運(yùn)距按照3～5天的儲量進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。

容積小于等于4m3的CNG儲氣瓶組作為儲氣設(shè)施的供氣站，最大存儲量為800 Nm3，應(yīng)按照儲氣量不低于1.5天進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。

1.2 LPG供氣站供氣形式

固定的LPG儲罐作為儲氣設(shè)施，儲氣量按照3～5天設(shè)計(jì)，如圖3所示。

容積小于等于4 m3的LPG瓶組站，按照儲氣量不低于1.5天設(shè)計(jì)，如圖4所示。

1.3 生物質(zhì)氣供氣方式

該氣源是利用秸稈、林木廢棄物、食用菌渣、禽畜糞便及一切可燃性物質(zhì)作為原料通過發(fā)酵產(chǎn)生可燃性氣源，在經(jīng)過濾后使用，如圖5所示。

1.4 LNG（液化天然氣）供氣形式

LNG固定儲罐作為儲氣設(shè)施，儲氣量按照3～5天設(shè)計(jì)，如圖6所示。

容積小于等于4 m3的LNG瓶組站，儲氣量按照不低于1.5天設(shè)計(jì)，如圖7所示。

1.5 輕烴燃?xì)夤夥绞?/p>

以固定的儲罐作為儲氣設(shè)施、經(jīng)氣化的供氣站，儲氣量按照3～5天設(shè)計(jì)，如圖8所示。

2 各種氣源優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 CNG

優(yōu)點(diǎn)：①國內(nèi)發(fā)展較早，工藝設(shè)備及工藝流程較為成熟。②CNG是由管道天然氣經(jīng)過壓縮機(jī)增壓后，通過加氣柱充裝至CNG槽車，然后由CNG槽車運(yùn)至用氣點(diǎn)，氣源較為穩(wěn)定。③國內(nèi)的CNG母站數(shù)量多，供氣相對穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：①工作壓力較高，最高可達(dá)25 MPa，泄漏容易造成高壓傷害。②儲存量較少，不能應(yīng)用于大氣量客戶。③壓縮的成本高。

2.2 LPG

優(yōu)點(diǎn)：①國內(nèi)使用較早，工藝設(shè)備及工藝流程較為成熟。②熱值高于天然氣。③液態(tài)、壓力低，方便儲存和運(yùn)輸。

缺點(diǎn)：①密度重于空氣，一旦泄漏不容易快速擴(kuò)散，易積聚，危險(xiǎn)系數(shù)高。②價(jià)格隨油價(jià)波動(dòng)，不穩(wěn)定。

2.3 生物質(zhì)氣

優(yōu)點(diǎn)：①原料廣泛。②燃燒產(chǎn)物清潔。③技術(shù)成熟。④價(jià)格低廉。

缺點(diǎn)：①原材料儲存占地大，不宜管理。②熱值低。③配套設(shè)備占用空間大，管道管徑大施工不變。④設(shè)備易腐蝕老化。

2.4 LNG

優(yōu)點(diǎn)：①熱值較管道天然氣高。②氣質(zhì)純凈。③氣化后密度輕于空氣，泄漏易擴(kuò)散，危險(xiǎn)系數(shù)低。④氣化比1 ： 600左右，可供用氣量較大的客戶使用。⑤液態(tài)、壓力低便于儲運(yùn)。⑥目前有一定的價(jià)格優(yōu)勢。

缺點(diǎn)：①超低溫，一旦泄漏易對人體造成凍傷。②國內(nèi)氣源相對較少。③受氣候影響較大，遇到惡劣天氣時(shí)容易斷供。④LNG場站占地較大，投資成本高。

2.5 輕烴燃?xì)?/p>

優(yōu)點(diǎn)：①工程建設(shè)規(guī)模靈活。②清潔環(huán)保、投資規(guī)模小、占地少。③建設(shè)的工期短、可靠性強(qiáng)。④運(yùn)行過程安全。⑤成本低于天然氣20%左右。

缺點(diǎn)：①價(jià)格會隨石油價(jià)格有所波動(dòng)。②氣源量不足無法實(shí)現(xiàn)快速大規(guī)模發(fā)展。

結(jié)合上述優(yōu)缺點(diǎn)分析，LNG氣源是作為點(diǎn)供氣源的最佳選擇。其儲存量大，熱值高，清潔無污染。其他氣源可以作為補(bǔ)充氣源，用于應(yīng)急調(diào)峰。

3 LNG氣化站的發(fā)展現(xiàn)狀

LNG氣化站目前在國內(nèi)的發(fā)展遇到了瓶頸，天然氣屬于國家鼓勵(lì)發(fā)展對象，但是國內(nèi)相關(guān)規(guī)范的發(fā)展卻跟不上氣化站發(fā)展的需求。目前，國內(nèi)氣化站設(shè)計(jì)的規(guī)范依據(jù)主要有《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50028—2006、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016—2014及《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50183—2004。上述相關(guān)規(guī)范中對儲罐、集中放散管與氣化站內(nèi)、外建構(gòu)筑物的安全間距要求極高。以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LNG氣化站為例，設(shè)置一臺60m3的儲罐，所需要的凈地需要5.5畝左右。工業(yè)煤改氣用戶很多都受用占地的限制而不能正常進(jìn)行設(shè)計(jì)，有一部分用氣企業(yè)為了響應(yīng)環(huán)保要求，在沒有經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)情況下也建設(shè)了非法的LNG氣化站，眾多非法站的運(yùn)行對生態(tài)環(huán)境來說雖有益處，但卻新增了諸多不安全因素。

2017年9月20日實(shí)施的《小型液化天然氣氣化站技術(shù)規(guī)程》T/BSTAUM 001—2017標(biāo)準(zhǔn)給LNG點(diǎn)供事業(yè)發(fā)展帶來一線希望，該標(biāo)準(zhǔn)主要起草人為國內(nèi)行業(yè)權(quán)威：中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司的資深專家陳云玉、陜西省燃?xì)庠O(shè)計(jì)院資深專家郭宗華、山東省建筑大學(xué)教授田貫三等國內(nèi)知名專家。該標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù)為《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB50156—2012（2014版）中相關(guān)安全間距要求，源于國標(biāo)要求。LNG氣化站的運(yùn)營安全系數(shù)要比加油加氣站更高，因?yàn)闅饣径鄶?shù)針對企業(yè)內(nèi)部自用，人員不復(fù)雜，安全可控性高，能夠接觸到工藝設(shè)備區(qū)的只有氣化站的安全運(yùn)營管理人員，安全系數(shù)較高，而反觀加油加氣站，敞開式管理，人員情況復(fù)雜，氣化站與之相比安全系數(shù)要高很多。該團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)采用同等安全技術(shù)要求是更為合理的，該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用也大幅降低了對土地的需求，符合國家土地發(fā)展的要求，但遺憾的是該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施近兩年，仍未得到廣泛使用，在此呼吁各地區(qū)應(yīng)該盡快推進(jìn)《小型液化天然氣氣化站技術(shù)規(guī)程》T/BSTAUM 001—2017的實(shí)施。同時(shí)，為了使氣化站能夠安全健康的有序發(fā)展，希望國家權(quán)威部門能夠盡快出臺適用于我國工業(yè)企業(yè)自用小型氣化站的審批程序，為LNG氣化站的審批提供政策保障。

在環(huán)保政策和補(bǔ)貼政策的扶持下，小型LNG氣化站在全國各地迅速發(fā)展[1]，是這一時(shí)代的新產(chǎn)物，想要快速發(fā)展LNG應(yīng)該得到各方面的支持。

安全設(shè)計(jì)不僅僅體現(xiàn)在對現(xiàn)有規(guī)范的執(zhí)行上，還應(yīng)該考慮到規(guī)范未提及的地方如何加強(qiáng)安全措施設(shè)計(jì)，而不是規(guī)范未提的為了避免責(zé)任而放棄設(shè)計(jì)，應(yīng)該提出設(shè)計(jì)方案及安全措施并進(jìn)行論證，這樣才能更好地促進(jìn)設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，從而推動(dòng)規(guī)范的更新及修編，與時(shí)俱進(jìn)適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求，不能固守舊規(guī)，全國燃?xì)庠O(shè)計(jì)行業(yè)專家很多，應(yīng)該充分發(fā)揮專家優(yōu)勢，盡快推進(jìn)適應(yīng)LNG氣化站發(fā)展的規(guī)范更新及落地實(shí)施。

4 LNG氣化站的安全運(yùn)營

再安全的設(shè)計(jì)也要由可靠的安全運(yùn)營來保障，設(shè)計(jì)、設(shè)備、施工及監(jiān)理都做到安全了，最后的運(yùn)營階段要是沒有可靠的保障同樣會出現(xiàn)事故隱患，甚至發(fā)生事故。如何安全運(yùn)營也是每個(gè)氣化站運(yùn)營單位要重點(diǎn)關(guān)注的。目前，一些工業(yè)企業(yè)用戶的氣化站運(yùn)營是由企業(yè)員工自己負(fù)責(zé)的，這也是隱患的源頭，運(yùn)營人員有很多只是簡單的接受了廠家培訓(xùn)后就開始操作了，沒有強(qiáng)化訓(xùn)練，沒有持續(xù)地安全教育培訓(xùn)，沒有標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程指導(dǎo)，這種運(yùn)營很多都存在安全隱患，企業(yè)自用氣化站應(yīng)委派專職運(yùn)營人員，要接受專業(yè)燃?xì)膺\(yùn)營企業(yè)的培訓(xùn)，并經(jīng)過考核后持證上崗，運(yùn)營企業(yè)應(yīng)該制定標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程，每天操作前都要進(jìn)行學(xué)習(xí)，安全無小事，謹(jǐn)小慎微才能確保氣化站的絕對安全。同時(shí)，配備氣化站安全員，監(jiān)督氣化站安全運(yùn)營。

LNG氣化站應(yīng)該加強(qiáng)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，配備視頻監(jiān)控系統(tǒng)、工藝參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)、低溫泄漏報(bào)警系統(tǒng)、緊急切斷系統(tǒng)。其中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)、可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)及低溫泄漏報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)該遠(yuǎn)傳至燃?xì)膺\(yùn)營企業(yè)的控制中心集中監(jiān)控，有條件的地區(qū)應(yīng)該遠(yuǎn)傳至消防控制中心。氣化站應(yīng)該配備不間斷電源[2]。

LNG以其清潔、高效、安全的特性在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛[3]，因此，大力發(fā)展LNG的同時(shí)應(yīng)該保證安全設(shè)計(jì)、安全施工、安全運(yùn)營。

煤改氣工程是一項(xiàng)利國利民的工程，但前提是能保證項(xiàng)目安全穩(wěn)定運(yùn)行。要發(fā)展煤改氣的地區(qū)應(yīng)該重視氣源保供問題，同時(shí)應(yīng)該考慮是否能夠提供足夠的建設(shè)用地，燃?xì)膺\(yùn)營單位的能力與經(jīng)驗(yàn)是否能夠保證安全穩(wěn)定運(yùn)營，提高燃?xì)膺\(yùn)營企業(yè)的準(zhǔn)入門檻，加強(qiáng)對運(yùn)營單位的資質(zhì)審查，防患于未然。

參考文獻(xiàn)

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[3] 程旭東，LNG儲罐外墻溫度應(yīng)力分析及預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)[J].石油學(xué)報(bào)，2012，33（3）：294-296.