LNG加氣站的主要危險(xiǎn)因素及防護(hù)措施

王冰(中國石化天津石油，天津 300100)

0 引言

LNG由天然氣冷卻液化而成，其環(huán)保性較強(qiáng)，不會(huì)造成嚴(yán)重的燃燒污染，是新時(shí)期環(huán)保理念下應(yīng)用前景良好的一種清潔燃料。為滿足日常生產(chǎn)生活中對(duì)LNG資源的需求，我國加大了對(duì)LNG加氣站的建設(shè)力度，LNG加氣站的普及，為能源戰(zhàn)略安全提供保障的同時(shí)，也為我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。但由于LNG的特殊性，其使用過程中面臨著各種各樣的安全風(fēng)險(xiǎn)，如不能及時(shí)消除或解決，將會(huì)為加氣站運(yùn)營帶來安全問題，甚至引發(fā)嚴(yán)重的人員傷亡事件。我國地勢地形多樣，不同地區(qū)加氣站的建設(shè)條件與施工工藝也不盡相同，企業(yè)需深入了解地域特點(diǎn)，制定針對(duì)性解決措施，降低甚至消除運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。

1 LNG特性分析

天然氣在-162℃狀態(tài)下逐漸液化，形成主要成分為甲烷的氣體，這就是LNG。LNG的危險(xiǎn)主要分為三部分，分別是溫度低、窒息以及易燃易爆特性。低溫會(huì)導(dǎo)致材料性能改變引發(fā)泄漏，通常可通過改換材料材質(zhì)來解決；窒息也可佩戴小型氧氣供給系統(tǒng)降低影響，但LNG的易燃易爆性卻逐漸成為了LNG加氣站風(fēng)險(xiǎn)管控中的重點(diǎn)防治因素。

2 LNG加氣站運(yùn)營中的危險(xiǎn)因素分析

2.1 壓力風(fēng)險(xiǎn)

LNG加氣站壓縮設(shè)備運(yùn)行壓力始終維持在 25 MPa以上，只有確保壓力標(biāo)準(zhǔn)滿足儲(chǔ)存需求，才能保障壓縮口的天然氣注入效果，這還需要操作人員對(duì)加壓設(shè)備與儲(chǔ)罐質(zhì)量做雙重檢驗(yàn)，確保二者符合要求后再行儲(chǔ)存。壓縮設(shè)備管理不當(dāng)容易出現(xiàn)超壓問題，而一旦設(shè)備承受壓力超出極限范圍，配件可能會(huì)因高壓出現(xiàn)炸裂情況，造成損失。

2.2 腐蝕風(fēng)險(xiǎn)

LNG的儲(chǔ)存對(duì)純潔性有較高的要求，這是由于LNG中游離態(tài)的水會(huì)含有硫化氫物質(zhì)，儲(chǔ)罐容易受該物質(zhì)的腐蝕，最終出現(xiàn)天然氣泄漏。從化學(xué)與物理雙重角度分析可知，當(dāng)所受壓力越大時(shí)，硫化氫對(duì)鋼瓶的腐蝕效果就越強(qiáng)，如不能采取有效的防范措施，將會(huì)為LNG加氣站的設(shè)備造成嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 泄漏風(fēng)險(xiǎn)

嚴(yán)格意義上講，LNG加氣站運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)多數(shù)是由天然氣泄漏造成的，無論是天然氣儲(chǔ)存還是加注過程風(fēng)險(xiǎn)的防范，都需基于天然氣泄漏問題考慮。天然氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)可能存在于LNG加氣站運(yùn)營的各個(gè)環(huán)節(jié)以及各個(gè)設(shè)備中，企業(yè)如不能采取針對(duì)性的解決措施，將使得火災(zāi)或爆炸隱患大大攀升[1]。

2.4 爆燃風(fēng)險(xiǎn)

天然氣的本質(zhì)是甲烷，該氣體具有易燃易爆的特性，一旦發(fā)生泄漏且濃度超出5%，就會(huì)產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)，天然氣在燃燒的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)成巨大熱值，擴(kuò)散系數(shù)高達(dá)0.196，對(duì)周邊環(huán)境、建筑乃至人員生命安全都有嚴(yán)重影響。從化學(xué)角度分析，一旦天然氣發(fā)生燃燒或爆炸，其蔓延速度與范圍也很難控制，且短時(shí)間內(nèi)無法對(duì)其進(jìn)行有效隔離，將會(huì)帶來極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 LNG加氣站運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方式

3.1 加大運(yùn)輸管控力度，確保LNG儲(chǔ)存安全

嚴(yán)格意義上講，LNG加氣站是一個(gè)較為完整的儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)，天然氣轉(zhuǎn)化為LNG時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部的壓力升高，如需通過大規(guī)模修理解決運(yùn)營問題，工作人員還需對(duì)施工涉及的管道進(jìn)行妥善的隔離，確保LNG進(jìn)入容器的過程具有高度安全性。工作人員還應(yīng)避免在管線內(nèi)開成LNG“死區(qū)”的情況，防止“死區(qū)”內(nèi)的LNG受熱變?yōu)闅怏w，造成系統(tǒng)內(nèi)的壓力激增，使得管線內(nèi)壓力超出最高可承受范圍，出現(xiàn)管線破裂情況，引發(fā)LNG泄漏事故，并在空氣中形成一定濃度后，引發(fā)安全事故，造成加氣站設(shè)備設(shè)施及線管人員傷亡損失。

基于天然氣易燃易爆的特點(diǎn)考慮，LNG加氣站內(nèi)需明確規(guī)定，天然氣儲(chǔ)運(yùn)與加注區(qū)域嚴(yán)禁吸煙，也杜絕出現(xiàn)明火或使用非防爆電氣，同時(shí)要對(duì)LNG設(shè)備做全面的防火防靜電處理。即使需要使用工具進(jìn)行加氣站維修或其他施工活動(dòng)，也應(yīng)使用防爆工具進(jìn)行作業(yè)，且在實(shí)際施工進(jìn)行前還需進(jìn)行防爆測試，確保安全后再進(jìn)行施工。LNG加氣站內(nèi)的許多設(shè)備應(yīng)用環(huán)境并不穩(wěn)定，多數(shù)時(shí)間處于變化狀態(tài)，操作人員需充分考慮這一因素，定時(shí)對(duì)低溫容器以及管道進(jìn)行檢查，同時(shí)還要采取張貼警示標(biāo)語或懸掛警示牌等方式，防止加氣站內(nèi)出現(xiàn)安全隱患，也可將規(guī)范性的操作標(biāo)準(zhǔn)張貼在加氣站內(nèi)部，組織員工定期進(jìn)行相關(guān)安全演練，增加LNG加氣站運(yùn)營安全保障。

3.2 嚴(yán)格加氣站準(zhǔn)入管理，提升工作人員操作水平

LNG加氣站進(jìn)站人員管理可分為兩大方面，一方面是針對(duì)包括LNG用戶在內(nèi)的外部人員；另一方面是針對(duì)加氣站員工內(nèi)部人員。

(1)外部人員管理：加氣站要在入口處增設(shè)告示牌，提醒來客遵守加氣站準(zhǔn)則，保障LNG加注安全。當(dāng)有外部人員進(jìn)入加氣站時(shí)，站內(nèi)員工要對(duì)其進(jìn)行檢查，確保無危險(xiǎn)物品后再允許通行。不僅如此，外部人員在加氣站接受服務(wù)的全過程都要有站內(nèi)員工陪同，無必要情況不允許外部人員隨意在加氣站內(nèi)走動(dòng)。為提高LNG加氣站管理安全性，外部車輛進(jìn)出加氣站時(shí)都要進(jìn)行檢查與登記，準(zhǔn)確記錄車輛進(jìn)出時(shí)間、人員及車輛信息等，并為其劃定專門的停車區(qū)域。這里需要提到的是，員工還需每日對(duì)進(jìn)出加氣站的物品與設(shè)施進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患還應(yīng)及時(shí)上報(bào)，并在上級(jí)指示下進(jìn)行維修或更換，堅(jiān)決杜絕私自處理的現(xiàn)象，這樣才能保證加氣站安全防護(hù)效果，保障LNG應(yīng)用安全。

(2)內(nèi)部人員管理：對(duì)于加氣站員工，企業(yè)需進(jìn)行嚴(yán)格的全面管理。一是崗前培訓(xùn)。只有確保加氣站員工的專業(yè)知識(shí)以及技術(shù)操作能力切實(shí)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，才能保障LNG加注過程的安全性。按照LNG加氣站運(yùn)營操作管理規(guī)定，培訓(xùn)考核由當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門負(fù)責(zé)，員工獲得資格證件后才能分配至加氣站。企業(yè)還應(yīng)在崗前培訓(xùn)階段對(duì)員工進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)考核，確保其取得相應(yīng)證書并通過考核后再分配加氣工作。高素質(zhì)員工才能依靠自身知識(shí)正確應(yīng)用應(yīng)急處理設(shè)備，避免出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)手足無措的情況，降低LNG加氣站安全風(fēng)險(xiǎn)，加速問題的解決。二是日常操作。為保護(hù)加氣站員工安全，工作期間嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)穿著工作服，穿著統(tǒng)一的經(jīng)過材質(zhì)等方面的防靜電處理工作服，扣子要完全扣緊要確保靴子或鞋子外露出褲子，戴防護(hù)面罩時(shí)要保證透光性，視線不能受到遮擋，避免視物模糊造成安全問題。LNG加氣站工作服通常選用防凍手套，防凍手套以質(zhì)地柔軟、且低溫適應(yīng)性較高的皮質(zhì)手套為宜，手套護(hù)腕要略長于普通手套，為手套防凍效果起保障作用，手套厚度要適中，既要擁有良好的防凍效果，也要避免因厚度影響工作人員手指靈活性。三是工具選擇。LNG加氣站必要工具像螺絲刀、扳手等，一定要選擇銅材料，降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

僅靠硬性規(guī)定提升的安全保障效果十分有限，企業(yè)還應(yīng)從意識(shí)培養(yǎng)方面入手，使加氣站員工自發(fā)樹立起較高的安全防護(hù)意識(shí)，只有將員工的生命安全作為首要關(guān)注對(duì)象，才能從根本上提升工作人員對(duì)安全管理的重視程度，積極學(xué)習(xí)安全事故處理方式，切實(shí)發(fā)揮安全意識(shí)的作用。高度安全意識(shí)還能促使工作人員自發(fā)遵守操作規(guī)范，嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)在操作上管理或運(yùn)用，熟練掌握各階段技術(shù)，采取有效防護(hù)危險(xiǎn)措施[2]。

3.3 提高設(shè)備質(zhì)量管理，保障LNG應(yīng)用安全

LNG泄漏問題多發(fā)于管道焊縫、閥門以及法蘭等部位，一些儲(chǔ)罐與管道連接不緊密也會(huì)出現(xiàn)泄漏情況，企業(yè)需完成從設(shè)計(jì)到安裝全過程的優(yōu)化，對(duì)各個(gè)設(shè)備與部件進(jìn)行全面分析，提高LNG加氣站建設(shè)的整體質(zhì)量。LNG儲(chǔ)存需要較低的溫度，而在長期運(yùn)營下，低溫會(huì)對(duì)金屬閥門造成不可挽回的損傷，出現(xiàn)嚴(yán)重的收縮變形問題，所以在選擇閥門材料時(shí)，首要考慮的就是材料的耐低溫性能。閥門泄漏問題主要在于閥門內(nèi)閉合位置的密封膠圈，除低溫條件外，該部位常年受到閥門開閉的機(jī)械壓力，容易出現(xiàn)明顯的收縮變形，破壞原有密封效果，造成泄漏問題，這就需要對(duì)封圈材料選型進(jìn)行優(yōu)化，選擇與該區(qū)域特殊應(yīng)用需求相適應(yīng)的耐低溫、防變形材料，并加大對(duì)閥門區(qū)域的檢查力度，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏問題。

管道焊接部分也是泄漏隱患的多發(fā)地點(diǎn)，施工作業(yè)需進(jìn)一步提高對(duì)低溫管道焊接技術(shù)的要求程度，優(yōu)化管道焊接效果。常態(tài)下，LNG加氣站建設(shè)時(shí)管道焊接普遍采用氬弧焊技術(shù)，而為驗(yàn)證焊接質(zhì)量，企業(yè)監(jiān)理人員會(huì)使用射線進(jìn)行檢測，只有當(dāng)檢測結(jié)果不低于AB級(jí)時(shí)，才能通過工程驗(yàn)收。另一方，焊接口位置是否合規(guī)，應(yīng)以Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判。完成整體性的管道安裝后，工程人員需對(duì)管道建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行壓力檢測，考慮到LNG的特性，壓力試驗(yàn)的介質(zhì)不能選用水，主要由于管道內(nèi)的清潔用水很難徹底清除，而LNG又具有低溫的特性，受溫度影響，水分會(huì)凝結(jié)成冰導(dǎo)致管道堵塞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐恼婵展艿恼w結(jié)構(gòu)，最終引發(fā)安全事故。因此，氮?dú)馐谴嫠M(jìn)行管道焊接壓力試驗(yàn)的最佳介質(zhì)，但在使用氮?dú)膺M(jìn)行壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將其調(diào)整為原來的1.5倍。同樣，氮?dú)庖部勺鳛榻橘|(zhì)應(yīng)用于LNG傳輸管道的氣密性試驗(yàn)，以保證管道壓力在合規(guī)范圍內(nèi)。

針對(duì)泄漏問題，企業(yè)還需制定更精確、更全面的判斷標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同程度的泄漏情況選取不同的應(yīng)對(duì)措施。處置主要有三部分，分別是探測、設(shè)備停機(jī)與災(zāi)情控制，工作人員需從不同角度實(shí)施高效管理，保障LNG加氣站運(yùn)營效果。(1)探測。加氣站員工應(yīng)用檢測技術(shù)判斷LNG溢出形式，并定位準(zhǔn)確的泄漏位置以及泄漏情況，同時(shí)跟蹤調(diào)查明確LNG泄漏或火勢移動(dòng)方向，以便進(jìn)行更好的防治規(guī)劃。此外，聲音、沸騰度、結(jié)霜情況也可作為判斷泄漏情況的依據(jù)，員工還需加大對(duì)相關(guān)問題的重視程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。(2)設(shè)備停機(jī)。設(shè)備停機(jī)是解決LNG泄漏的最終手段，也是徹底阻止LNG泄漏的方式，一旦監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，員工應(yīng)立即斷開設(shè)備總源，或由自動(dòng)化技術(shù)切斷閥門，還要盡快對(duì)泄漏區(qū)域進(jìn)行隔離處理。(3)災(zāi)情控制。針對(duì)于LNG泄漏引發(fā)的火災(zāi)問題，工作人員還需采取妥善方式進(jìn)行控制與治理，避免造成大量的財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡。一旦監(jiān)測到火災(zāi)事故，員工要及時(shí)調(diào)整LNG的排放地點(diǎn)，將其排放到無點(diǎn)火源且具有耐低溫性質(zhì)的區(qū)域，必要時(shí)可使用圍堰與坡槽等控制LNG排放，并使用高膨脹率的泡沫將LNG盡可能維持在液體狀態(tài)[3]。(4)優(yōu)化消防施工設(shè)計(jì)，降低火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)。LNG的本質(zhì)也是天然氣，具有較高的可燃性，當(dāng)其與外界空氣發(fā)生混合并達(dá)到一定比例時(shí)，就有可能發(fā)生爆燃。受溫度影響氣化后，LNG會(huì)直接揮發(fā)到空中，帶來消防安全隱患。為避免發(fā)生大型爆炸或火災(zāi)安全等隱患事故，LNG加氣站要思考如何避免LNG各類型泄漏風(fēng)險(xiǎn)，并阻止天然氣泄漏后的高濃度聚集，提高LNG加氣站運(yùn)營安全度。

(1)為保證LNG加氣站運(yùn)營效果，早在施工設(shè)計(jì)階段就要考慮到火災(zāi)或爆炸安全隱患并對(duì)其進(jìn)行防護(hù)。一般LNG加氣站建筑工程至少要擁有二級(jí)或以上許可才能開始運(yùn)營，建筑物的防火效果也必須滿足國家二級(jí)建筑物的防火標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能從建筑方面避免天然氣站儲(chǔ)罐在半開放式混凝土建筑中出現(xiàn)儲(chǔ)蓄風(fēng)險(xiǎn)，降低火災(zāi)與爆炸風(fēng)險(xiǎn)。在火災(zāi)或爆炸施工的多發(fā)區(qū)域以及機(jī)房、瓶罐等區(qū)域設(shè)置燃?xì)鈭?bào)警器，一旦空氣中的天然氣含量超出泄漏濃度1/3時(shí)，燃?xì)鈭?bào)警裝置會(huì)自動(dòng)開始報(bào)警，避免造成更嚴(yán)重的泄漏事故。(2)LNG加氣站內(nèi)部需建設(shè)完善的通風(fēng)設(shè)施，一旦發(fā)生氣體泄漏問題，自動(dòng)保護(hù)裝置的強(qiáng)制通風(fēng)功能就會(huì)啟動(dòng)，這樣的機(jī)械通風(fēng)裝置每小時(shí)能完成10次左右的通風(fēng)，能有效疏散泄漏氣體。即使在非工作時(shí)間，也能保持每小時(shí)5次通風(fēng)的效率，完成氣體疏散功能。針對(duì)于通風(fēng)口面積超出500 cm2且數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，可通過自然通風(fēng)進(jìn)行換氣，當(dāng)然，通風(fēng)口應(yīng)設(shè)計(jì)在天然氣易聚集的區(qū)域，才能起到高效的疏散作用[4]。(3) LNG在運(yùn)輸過程中發(fā)生問題也會(huì)引發(fā)一系列安全事故發(fā)生，企業(yè)可在天然氣管道中增設(shè)緊急切斷閥與封閉式安全閥，接著使用放散口輔助安全閥應(yīng)用，需要注意的是，管口設(shè)計(jì)時(shí)要與標(biāo)準(zhǔn)距離相照應(yīng)，一般控制在15 m即可。(4)盡管做出了多方面、多角度的安全防護(hù)，但LNG加氣站運(yùn)營過程中依舊可能發(fā)生泄漏事故，企業(yè)還需在在火災(zāi)或爆炸施工的多發(fā)區(qū)域以及機(jī)房、儲(chǔ)罐等區(qū)域設(shè)置燃?xì)鈭?bào)警器，一旦空氣中的天然氣含量超出泄漏濃度1/3時(shí)，燃?xì)鈭?bào)警裝置會(huì)自動(dòng)開始報(bào)警，2 min內(nèi)緊急切斷閥會(huì)關(guān)閉天然氣供給管道，避免造成更嚴(yán)重的泄漏事故。

4 結(jié)語

結(jié)合全文可知，LNG是新時(shí)期背景下應(yīng)用較為廣泛的清潔能源，LNG加氣站的建立也是我國“雙碳”發(fā)展方向的具體表現(xiàn)，企業(yè)還需著重提升LNG加氣站風(fēng)險(xiǎn)管理效果，加大風(fēng)險(xiǎn)隱患防控力度，保障加氣站的安全平穩(wěn)運(yùn)行。