液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)及管理

馬群凱(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060)

1 液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)的發(fā)展背景

我國(guó)液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)主要是為了緩解我國(guó)能源供應(yīng)不均的緊張情況，在我國(guó)長(zhǎng)時(shí)間的液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全管理中，積累較多的儲(chǔ)運(yùn)安全管理技術(shù)。這些技術(shù)有力地保障了我國(guó)液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全，為我國(guó)現(xiàn)代化建的穩(wěn)定安全建設(shè)提供了重要的基礎(chǔ)支撐[1]。

整體來(lái)看，我國(guó)液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)中仍然存在一定的不足，主要是是受到液化天然氣本身的特性影響，其氣化后的天然氣易燃、易爆的特點(diǎn)讓液化天然氣的安全儲(chǔ)運(yùn)工作任重而道遠(yuǎn)。在液化天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和氣化供氣各個(gè)環(huán)節(jié)，都需要全面做好安全工作。一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全隱患，對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)效益及企業(yè)的影響重大，因此在液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全控制中，要堅(jiān)持預(yù)防為主，在任何時(shí)候都要做好液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全管理工作。

2 液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源分析

液化天然氣主要通過(guò)船運(yùn)、車運(yùn)和管道方式運(yùn)輸，其中船運(yùn)占據(jù)主要部分，其大噸位的特點(diǎn)非常適合跨國(guó)運(yùn)輸，但是該方式在內(nèi)陸配送上存在很大的局限性；車運(yùn)是陸地配送的主要方式，是港口到企業(yè)運(yùn)輸?shù)闹匾?；管道運(yùn)輸方式在我國(guó)的石油運(yùn)輸行業(yè)中應(yīng)用較廣，但是在對(duì)液化天然氣的運(yùn)輸上還存在較多的安全問(wèn)題，目前液化天然氣的管道運(yùn)輸方式僅限于短距離運(yùn)輸，尚無(wú)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)陌咐?，每一種運(yùn)輸方式都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，其主要表現(xiàn)是：

在罐車運(yùn)輸控制方面，主要面臨三方面挑戰(zhàn)。首先是物流行業(yè)集中度較低，管理粗放，安全意識(shí)不足，這種運(yùn)輸模式對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)的液化天然氣而言，一旦出現(xiàn)事故，對(duì)于交通和社會(huì)影響造成非常大的影響；其次是液化天然氣罐車本身在裝備水平上就難以達(dá)標(biāo)，大量的在役車輛技術(shù)及安全性能較差，尤其是液化天然氣罐車對(duì)真空性能要求很高，在運(yùn)行一段時(shí)間而不進(jìn)行檢查，能達(dá)標(biāo)的車輛非常少；最后安全冗余設(shè)置不足，比如：EBS、防溜車裝置等不健全，還甚至有部分廠家私自非法改裝罐車，導(dǎo)致罐車質(zhì)量嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)[2]。根據(jù)我國(guó)《移動(dòng)式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》要求來(lái)看，我國(guó)罐車生產(chǎn)的主流廠家中，僅有一家滿足行業(yè)需求，罐車設(shè)備的落后，是液化天然氣罐車運(yùn)輸過(guò)程中的主要危險(xiǎn)來(lái)源。

液化天然氣的船運(yùn)占據(jù)了全球天然氣運(yùn)輸量的八成以上，船運(yùn)本身的投資風(fēng)險(xiǎn)高，產(chǎn)業(yè)體系化完善，在安全管理控制工作中較為成熟，其本身的運(yùn)輸也相對(duì)穩(wěn)定，在液化天然氣的船運(yùn)安全控制方面，不僅要針對(duì)航運(yùn)中的安全做好控制管理，還需要重點(diǎn)對(duì)港口的裝卸、托運(yùn)工作做好管理，應(yīng)該嚴(yán)格按照《整船載運(yùn)液化天然氣可移動(dòng)罐柜安全運(yùn)輸要求(試行)》辦法進(jìn)行操作。

在管道運(yùn)輸方面，最大的安全風(fēng)險(xiǎn)就是泄漏風(fēng)險(xiǎn)，其泄漏后和空氣混合遇到明火容易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。另外，液化天然氣溫度很低，一旦泄漏會(huì)使一定范圍內(nèi)的人員引起凍傷，同時(shí)還存在窒息的可能性。當(dāng)管道越長(zhǎng)，其泄漏風(fēng)險(xiǎn)越大，越難以控制，這就是在液化天然氣在管道運(yùn)輸始終以短距離運(yùn)輸?shù)闹饕颉?/p>

3 液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)及管理

3.1 液化天然氣儲(chǔ)存階段的安全管理

由于液化天然氣始終存在蒸發(fā)現(xiàn)象并且儲(chǔ)罐容納氣體的能力是有限的，液化天然氣在儲(chǔ)存階段也面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的工作壓力達(dá)到允許最大值時(shí)，而蒸發(fā)還在進(jìn)一步提升，就會(huì)有爆炸的可能性。導(dǎo)致壓力暴增的可能性主要是制冷設(shè)備的失靈而使介質(zhì)溫度升高，所以在液化天然氣的儲(chǔ)存中，一定要重點(diǎn)做好溫度監(jiān)控工作，另外還需對(duì)以下方面進(jìn)行控制：

首先是儲(chǔ)罐材料的控制，尤其在首次進(jìn)行液化天然氣儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，儲(chǔ)罐材料在低溫條件下應(yīng)具有一定的物理適應(yīng)性，比如：低溫工作狀態(tài)下的抗拉和抗壓等機(jī)械強(qiáng)度、低溫沖擊韌性和熱膨脹系數(shù)等指標(biāo)；其次是液化天然氣充注方式的控制，最好能在儲(chǔ)罐頂部和底部均設(shè)置充注管路，防止液化天然氣出現(xiàn)分層現(xiàn)象，或者有效消除已經(jīng)存在的分層現(xiàn)象；最后是儲(chǔ)罐的隔熱性能的設(shè)置，不僅有利于保障儲(chǔ)罐的安全，同時(shí)良好的隔熱效果也可以有效降低制冷設(shè)備的能源消耗，隔熱材料的選擇最好還能在一定情況下，保證面臨火災(zāi)環(huán)境時(shí)的高溫隔熱效果，確保其在高溫環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)融化或者沉降的現(xiàn)象；最后就是要做好儲(chǔ)罐周邊的安全輔助設(shè)施，比如：壓力的控制和報(bào)警防護(hù)系統(tǒng)、滅火設(shè)施等配套系統(tǒng)，有效提升儲(chǔ)存環(huán)境下的應(yīng)急能力。

3.2 液化天然氣罐車運(yùn)輸安全控制管理

罐車運(yùn)輸?shù)陌踩刂浦饕獜膬煞矫婵紤]：第一方面主要是罐車本身的質(zhì)量控制，對(duì)于我國(guó)當(dāng)下液化天然氣運(yùn)送罐車本身存在的不足之處進(jìn)行改善，比如淘汰設(shè)計(jì)中的內(nèi)外筒體厚度較薄、本身的重量較輕、而承載大質(zhì)量的液化天然氣罐車。在整體結(jié)構(gòu)上配置方面，做好輔助安全設(shè)施的配套工作，比如配套靜電接地裝置，消除運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的靜電。確保阻火器的安全有效，保證其能在放空口處出現(xiàn)著火時(shí)，能夠防止火焰回火，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的安全保護(hù)，最后罐車的前后左右兩側(cè)的滅火機(jī)設(shè)置，從而提升罐車在突發(fā)火災(zāi)時(shí)的應(yīng)急能力。另外罐車運(yùn)輸安全控制還要做好操作技術(shù)上的控制，比如為了降低罐車內(nèi)的含氧量，在注入液化天然氣之前先行使用氮?dú)膺M(jìn)行充分置換，直到罐車內(nèi)含氧量小于2%為止。另外就是要做好罐車的防超壓工作，防超壓的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)平壓和泄液過(guò)程實(shí)現(xiàn)。

平壓過(guò)程的操作是，在降低儲(chǔ)罐壓力的同時(shí)提升槽車壓力，主要方式有兩種：第一種是儲(chǔ)罐頂部與槽車頂部連接平壓；第二種是儲(chǔ)罐頂部與槽車底部連接平壓。兩者中的后者具有更好的平壓效果，但是在操作難度上比起前者更高，風(fēng)險(xiǎn)更大，尤其是在平壓過(guò)程中存在儲(chǔ)罐頂部高壓氣體沖擊槽車底部液體的可能，導(dǎo)致液體蒸發(fā)加速，更嚴(yán)重的可能產(chǎn)生旋渦引起事故，因此一般建議采用第一種平壓方式[3]。

卸液過(guò)程是通過(guò)進(jìn)液來(lái)降低儲(chǔ)罐壓力，卸液方法分為上進(jìn)液、下進(jìn)液和上下共同進(jìn)液三種方式，其中上進(jìn)液方式是應(yīng)用最為普遍，該模式下儲(chǔ)罐頂部設(shè)有噴淋點(diǎn)，有助于儲(chǔ)罐頂部的氣體液化，從而達(dá)到更好的降壓效果[4]。

3.3 液化天然氣船運(yùn)安全控制管理

通過(guò)船運(yùn)對(duì)液化天然氣進(jìn)行運(yùn)輸是全世界天然氣貿(mào)易中發(fā)展最快的運(yùn)輸方法，因此在船運(yùn)方法上，具有所有LNG運(yùn)輸中最為完善成熟的安全控制體系，其具體的控制工作包含了以下多個(gè)方面：

在船體控制方面，采用雙層殼體的結(jié)構(gòu)，在船舶的外殼體和儲(chǔ)槽間形成保護(hù)，有效的保護(hù)了空間，從而降低船舶撞擊觸礁引起事故的可能性；在制冷方面，常采用全冷式或半冷半壓式制冷技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)大型LNG運(yùn)輸船一般采用全冷式儲(chǔ)槽，而小型沿海LNG運(yùn)輸船一般采用半冷半壓式；在隔熱手段控制上，主要采用真空粉末、真空多層、高分子有機(jī)發(fā)泡材料等方法，而每種隔熱手段都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

真空粉末隔熱是一種成本最低的隔熱效果，其操作工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單，真空多層隔熱成本更高，但是具備三個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)，第一就是真空多層隔熱效果更好，相比同樣真空粉末隔熱效果的船舶，其所占空間更小，這意味著貨物裝載量自然更大；在經(jīng)濟(jì)方面，隨著船體的增加，填充粉末隨之增加，真空隔熱的成本會(huì)顯得更低；最后就是粉末隔熱會(huì)因?yàn)榇w運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致沉降現(xiàn)象的發(fā)生，但是真空隔熱完全不存在這樣的缺陷。

另外，液化天然氣的船運(yùn)還具有再液化的控制手段，主要是通過(guò)再液化將已經(jīng)蒸發(fā)的天然氣重新液化實(shí)現(xiàn)降壓。在實(shí)現(xiàn)方式上，使用三分之一的蒸發(fā)氣作為能源即可完成對(duì)剩下三分之二的蒸發(fā)氣的回收，可謂是一種安全經(jīng)濟(jì)的控制手段，最后使用特制運(yùn)輸球罐，增加各種安全警報(bào)裝置，也保障了液化天然氣船運(yùn)的安全。

3.4 液化天然氣管道運(yùn)輸安全控制管理

我國(guó)液化天然氣管道運(yùn)輸以短距離運(yùn)輸為主，相比于運(yùn)輸其他介質(zhì)，液化天然氣的管道運(yùn)輸要求的運(yùn)行溫度更低，對(duì)密封性和壓力控制要求更高，這自然是提升了對(duì)管道運(yùn)輸環(huán)境的要求[5]。在具體的管道運(yùn)輸安全控制上要注意以下三方面：

首先是要做好第三方施工安全管控與各類地質(zhì)災(zāi)害防控，確保液化天然氣管道本身質(zhì)量和運(yùn)輸環(huán)境的高度安全，其中管道施工質(zhì)量可通過(guò)人為驗(yàn)收測(cè)試進(jìn)行，在質(zhì)量控制上要嚴(yán)格控制各項(xiàng)參數(shù)，保障管道施工指標(biāo)達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。在地質(zhì)災(zāi)害控制方面，需要定期做好管道周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)控制，加強(qiáng)預(yù)防；其次是要做好場(chǎng)站設(shè)備的安全控制工作，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)站建設(shè)相關(guān)要求建立安全管理體系；最后是管道維護(hù)人員的職業(yè)技能素質(zhì)管理，由于液化天然氣管道本身對(duì)于環(huán)境要求很高，所以應(yīng)加大維護(hù)的頻率，對(duì)維護(hù)的技術(shù)要求也需要具有一定的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，因此相關(guān)管理人員要堅(jiān)決做好對(duì)管道維護(hù)人員的素質(zhì)培養(yǎng)工作，進(jìn)而保障運(yùn)輸管道的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

液化天然氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸工作是一項(xiàng)復(fù)雜且危險(xiǎn)的工作，對(duì)液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)安全控制管理，關(guān)系到我國(guó)的能源的安全供應(yīng)，在這方面，要充分結(jié)合當(dāng)下液化天然氣運(yùn)輸中存在的不足，重點(diǎn)把控風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)階段，做好響應(yīng)的管理控制措施，嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行操作管理，加強(qiáng)應(yīng)急保障體制建設(shè)，從而全面提升我國(guó)LNG運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量水準(zhǔn)。