閻海鵬， 張 琳， 馬俊峰， 馬子驍

(1.中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司城市燃?xì)鉄崃ρ芯吭?，天?00384；2.深圳市燃?xì)夤こ淘O(shè)計有限公司，廣東深圳518049；3.天津昱丞高科工程設(shè)計

有限公司，天津300380)

1 概述

20世紀(jì)90年代，美國、日本等發(fā)達(dá)國家的民用液化石油氣供氣企業(yè)從經(jīng)濟(jì)性、安全性、高效性等方面出發(fā)，在“瓶裝供應(yīng)、各家儲存、自行保管”供應(yīng)方式的基礎(chǔ)上，開始探索將一部分液化石油氣采用“小型儲罐儲存供氣、專用槽車配送、企業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控”的供應(yīng)方式。小型儲罐供應(yīng)液化石油氣的氣源選擇單一組分的丙烷[1]，可應(yīng)用于包括寒冷地區(qū)在內(nèi)的多種氣候條件區(qū)域。

多年來，我國液化石油氣消費量持續(xù)穩(wěn)定增長，2018年消費量為5 585×104t，同比增長7%。液化石油氣在我國的市場化發(fā)展程度很高，但長期以來缺少轉(zhuǎn)型和突破，小型丙烷儲罐供氣技術(shù)如果能夠在國內(nèi)應(yīng)用，將使液化石油氣的供應(yīng)方式得到擴(kuò)展，值得探討研究。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

小型丙烷儲罐供氣系統(tǒng)由儲罐及安全附件、氣化裝置、調(diào)壓裝置、計量裝置、配套管道及附件、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

小型丙烷儲罐一般設(shè)計壓力為2.2 MPa，充裝系數(shù)為0.9，儲罐容積不大于10 m3。儲罐的安全附件主要包括安全放散裝置、液位計及液位上下限警示和限充裝置、帶自閉功能的進(jìn)液口快裝接頭、液相出口或氣相出口防過流裝置、帶鎖控保護(hù)的附件護(hù)罩、護(hù)罩內(nèi)的可燃?xì)怏w探測裝置等。

丙烷帶泵汽車罐車是罐體充裝丙烷液體氣體，且?guī)в行兑罕谩⑿兑河嬃?、卸液軟管、快裝接頭裝置，罐體與定型底盤或半掛行走機(jī)構(gòu)采用永久性連接的道路運輸罐式車輛。丙烷帶泵汽車罐車與液化石油氣槽車的核心區(qū)別是前者配置有卸液泵。丙烷帶泵汽車罐車還設(shè)有防止車輛誤啟動、可燃?xì)怏w泄漏報警、追尾碰撞報警、操作箱意外開啟報警、緊急停止、遠(yuǎn)程控制等功能的專用安全操作控制裝置；另設(shè)有衛(wèi)星定位系統(tǒng)對定點卸液的信息進(jìn)行跟蹤及反饋。

小型丙烷儲罐供氣流程為：丙烷氣源來自進(jìn)口氣接收碼頭或國內(nèi)煉廠，由槽車裝運至液化石油氣儲存站或儲配站卸液進(jìn)入儲罐儲存，再由丙烷帶泵汽車罐車裝運配送并充裝至緊鄰用氣建筑物設(shè)置的小型丙烷儲罐內(nèi)，丙烷經(jīng)自然氣化或強(qiáng)制氣化后進(jìn)行調(diào)壓、計量，向用戶供氣。

3 小型丙烷儲罐供氣國內(nèi)應(yīng)用的問題

3.1 國家標(biāo)準(zhǔn)的符合性

當(dāng)前試點項目依據(jù)的規(guī)范是中國城市燃?xì)鈪f(xié)會制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CGAS 004—2018《小型丙烷儲罐供氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱T/CGAS 004—2018)。該規(guī)范按儲罐容積V將小型丙烷儲罐劃分為5個等級：一級儲罐7.6 m3

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 51142—2015《液化石油氣供應(yīng)工程設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱GB 51142—2015)對V≤10 m3的液化石油氣儲罐和2 m3

T/CGAS 004—2018與GB 51142—2015均按儲罐容積進(jìn)行分級，適用范圍有部分重疊，GB 51142—2015規(guī)定V≤10 m3的液化石油氣八級站，涵蓋了T/CGAS 004—2018規(guī)定的各等級儲罐。

根據(jù)對上述兩項標(biāo)準(zhǔn)的分析研究，T/CGAS 004—2018是依靠儲罐、帶泵汽車罐車所具有的增強(qiáng)型自身安全裝置的優(yōu)勢，對GB 51142—2015規(guī)定的儲罐防火間距、儲罐防護(hù)堤、消防水系統(tǒng)、圍墻等要求進(jìn)行了降低和取消，尤其是沒有對可能緊鄰民用建筑?？坎⒃诂F(xiàn)場進(jìn)行卸液操作的丙烷汽車罐車與周圍建筑物的防火間距提出要求，具體如下。

① 儲罐的防火間距

T/CGAS 004—2018第5.9節(jié)規(guī)定：“一、二級小型丙烷儲罐的平面布置應(yīng)按GB 51142—2015中6.1節(jié)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。三、四級小型丙烷儲罐的平面布置應(yīng)按GB 51142—2015中表7.0.4的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行”。

T/CGAS 004—2018第5.9節(jié)規(guī)定的容積4 m3

表1 GB 51142—2015規(guī)定的液化石油氣儲罐防火間距

表2 T/CGAS 004—2018規(guī)定的一、二級小型丙烷儲罐防火間距

T/CGAS 004—2018第5.9節(jié)規(guī)定的容積1 m3

T/CGAS 004—2018第5.5節(jié)、第5.6節(jié)規(guī)定了容積V≤1 m3的五級儲罐與建筑物的防火間距，遠(yuǎn)小于GB 51142—2015和GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱GB 50016—2014)對液化石油氣儲罐防火間距的規(guī)定，且未規(guī)定儲罐與明火、散發(fā)火花地點的間距要求，見表4。

表3 T/CGAS 004—2018規(guī)定的三、四級小型丙烷儲罐防火間距

表4 T/CGAS 004—2018規(guī)定的五級小型丙烷儲罐防火間距

② 槽(罐)車裝卸臺柱的防火間距

液化石油氣裝卸過程中發(fā)生異常而導(dǎo)致事故頻發(fā)，且處置難度大，是危化品安全監(jiān)管的重點[2]。GB 51142—2015規(guī)定的七級及以下液化石油氣供應(yīng)站槽車裝卸臺柱防火間距見表5。

表5 GB 51142—2015規(guī)定的七級及以下液化石油氣供應(yīng)站槽車裝卸臺柱防火間距

與GB 51142—2015形成鮮明對比的是，T/CGAS 004—2018第5.7節(jié)僅規(guī)定：“罐車卸液地點應(yīng)滿足罐車回車或停車的要求?！蔽磳υ诂F(xiàn)場進(jìn)行卸液操作的丙烷汽車罐車與周圍建筑物的防火間距做出規(guī)定。由于丙烷汽車罐車不應(yīng)隨意?？窟M(jìn)行裝卸作業(yè)，必須設(shè)置固定泊位，這也意味著罐車卸液可能存在兩種安全風(fēng)險較大的情況，一是卸液泊位距離民用建筑和小型丙烷儲罐過近，卸液時一旦發(fā)生泄漏容易引發(fā)鄰近建筑物的火災(zāi)事故；二是卸液泊位距離民用建筑和小型丙烷儲罐過遠(yuǎn)，引起卸液軟管過長，增加了作業(yè)過程中對軟管所經(jīng)過區(qū)域進(jìn)行安全監(jiān)控的難度，一旦發(fā)生泄漏難以及時發(fā)現(xiàn)和處置，從而引發(fā)更嚴(yán)重的安全事故。

③ 儲罐防護(hù)堤

GB 51142—2015第5.2.11條規(guī)定全壓力式液化石油氣儲罐組四周應(yīng)設(shè)置高度為1.0 m的不燃燒體實體防護(hù)堤，設(shè)置防護(hù)堤是為了防止當(dāng)儲罐或管道發(fā)生破壞時介質(zhì)外溢造成更大的事故。T/CGAS 004—2018則未要求設(shè)置防護(hù)堤。

④ 消防水系統(tǒng)

GB 51142—2015第11.1.1條規(guī)定液化石油氣氣化站在同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)應(yīng)按一次考慮，消防用水量應(yīng)按儲罐區(qū)一次最大消防用水量確定；第11.1.2條規(guī)定儲罐總?cè)莘e小于或等于50 m3且單罐容積小于或等于20 m3的儲罐或儲罐區(qū)，可單獨設(shè)置固定噴水冷卻裝置或移動式水槍，其消防用水量應(yīng)按水槍用水量計算。

T/CGAS 004—2018第9.5節(jié)規(guī)定了4 m3

⑤ 圍墻

GB 51142—2015第5.2.2條、第6.1.1條規(guī)定液化石油氣氣化站邊界應(yīng)設(shè)置圍墻。生產(chǎn)區(qū)應(yīng)設(shè)置高度不低于2 m的不燃燒體實體圍墻，輔助區(qū)可設(shè)置不燃燒體非實體圍墻。

T/CGAS 004—2018第5.3節(jié)規(guī)定容積2 m3

3.2 特種設(shè)備安全監(jiān)察

TSG R 0005—2011《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱TSG R 0005—2011)中的第3.11.10條規(guī)定：“裝運冷凍液化氣體和液態(tài)二氧化碳的移動式壓力容器需裝設(shè)卸液泵時，應(yīng)當(dāng)同時裝設(shè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)(北斗或者GPS)且具備定點卸液的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，并且符合本規(guī)程1.6、1.7的要求。裝運其他介質(zhì)的移動式壓力容器不得裝設(shè)卸液泵。”第5.10節(jié)第(5)條規(guī)定：“除應(yīng)急救援情況外，禁止移動式壓力容器之間相互裝卸作業(yè)，禁止移動式壓力容器直接向氣瓶進(jìn)行充裝。”

丙烷帶泵汽車罐車明顯不屬于TSG R 0005—2011第3.11.10條規(guī)定的裝運冷凍液化氣體和液態(tài)二氧化碳的移動式壓力容器，屬于裝運其他介質(zhì)的移動式壓力容器，是不得裝設(shè)卸液泵的。

TSG R 0005—2011第5.10節(jié)第(5)條禁止移動式壓力容器直接向氣瓶進(jìn)行充裝，是因為氣瓶一般設(shè)置在用氣建筑物旁邊或內(nèi)部，直接充裝的危險性較大，發(fā)生事故對人身和建筑物周邊影響較大。小型丙烷儲罐一般不是設(shè)置在專用廠站內(nèi)，而是像液化石油氣氣瓶一樣設(shè)在用戶房屋的旁邊，現(xiàn)場向儲罐內(nèi)卸入丙烷液體的方式與TSG R 0005—2011規(guī)定的移動式壓力容器直接向氣瓶進(jìn)行充裝具有相同的環(huán)境條件和危險性，因此，在現(xiàn)場充裝管理上宜與氣瓶一致。

根據(jù)統(tǒng)計和風(fēng)險分析，槽車裝卸和氣瓶灌裝是液化石油氣發(fā)生危險、釀成慘痛事故最多的環(huán)節(jié)，我國在對液化石油氣槽車的管理上一直不允許槽車帶泵運行，液化石油氣槽車必須到廠站內(nèi)利用站內(nèi)烴泵和壓縮機(jī)裝卸車。此外，我國現(xiàn)行規(guī)范要求所有液化石油氣儲罐都必須設(shè)置在廠站內(nèi)，將危險性和影響性控制在一定范圍內(nèi)，尚不存在小型丙烷儲罐這樣不在廠站內(nèi)而直接鄰近民用建筑設(shè)置的情況。因此，TSG R 0005—2011沒有對不存在的情況做出規(guī)定，并不能理解為該做法屬于監(jiān)察規(guī)程允許的范疇。

3.3 設(shè)備產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

小型丙烷供氣系統(tǒng)中的儲罐、丙烷帶泵汽車罐車以及集成過流保護(hù)功能的出液閥門和出氣閥門等設(shè)備目前尚無國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有獲得有關(guān)部門認(rèn)可的其他類型的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)框架下的產(chǎn)品檢驗合格證。

3.4 安全運行管理

小型丙烷儲罐供氣系統(tǒng)具有布點分散、緊鄰用戶的特點，安全運行管理難度較大，一旦發(fā)生事故對人員的傷害風(fēng)險較高。根據(jù)美國化學(xué)品安全委員會(CSB)官方資料，1998年4月9日，美國愛荷華州艾爾伯特市的海利兄弟羽溪農(nóng)場發(fā)生小型丙烷儲罐沸騰液體膨脹蒸氣爆炸(BLEVE)事故，事故起因是小型丙烷儲罐至氣化器的2條地上丙烷管道被車輛碰撞損壞，丙烷泄漏并被引燃，儲罐吸收熱量后引起罐內(nèi)沸騰液體膨脹蒸氣爆炸，事故導(dǎo)致2名消防員死亡、7名救援人員受傷、數(shù)棟房屋受損。2007年1月30日，美國弗吉尼亞州一家小型綜合便利店用作燃料的小型丙烷儲罐發(fā)生泄漏爆炸事故，事故起因是操作人員在進(jìn)行倒罐作業(yè)時，違規(guī)拆卸小型丙烷儲罐液體排放閥門護(hù)蓋，引起丙烷泄漏并發(fā)生爆炸，事故造成4名救援和技術(shù)人員死亡、6名其他人員重傷、1棟建筑物完全被摧毀，此地現(xiàn)在改成了紀(jì)念場所。

① 電氣防爆

GB 51142—2015附錄A規(guī)定，露天設(shè)置的液化石油氣儲罐、工藝設(shè)施、卸液點等均應(yīng)劃分爆炸危險區(qū)域，并按GB 50058—2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行電氣防爆設(shè)計。供氣系統(tǒng)的電氣防爆在設(shè)計選型時容易解決，但由于小型丙烷儲罐供氣裝置區(qū)不設(shè)置圍墻且與民用建筑距離較近，難以做到對相鄰民用建筑電氣設(shè)施防爆或明火及散發(fā)火花地點等進(jìn)行有效控制。

② 運行安全管理

小型丙烷儲罐供氣系統(tǒng)運行管理上的定位為無人值守，T/CGAS 004—2018提出了較高的安全監(jiān)控與信息化要求，但在大范圍推廣以后將面臨監(jiān)控和運營中心建設(shè)、安全運行維護(hù)、搶修半徑設(shè)定、巡檢和維修服務(wù)人員配備等管理問題。同時由于儲罐和設(shè)備為開敞式設(shè)置，設(shè)備和部件的防盜、防惡意破壞也給安全管理帶來難度。此外，帶泵罐車違規(guī)充裝作業(yè)、外部人員進(jìn)入防爆區(qū)域進(jìn)行危險活動等均可能造成安全管理失控，從而引發(fā)事故。目前解決上述問題的安全管理體系和運行機(jī)制均未建立。

③ 用氣安全

農(nóng)村燃?xì)夤?yīng)領(lǐng)域是小型丙烷儲罐供氣系統(tǒng)應(yīng)用的主要方向，農(nóng)村用戶能源利用種類比較復(fù)雜，秸稈、薪柴、煤炭三大傳統(tǒng)能源仍占主導(dǎo)地位[3]。農(nóng)村用戶對用能的價格敏感度高，很多家庭同時使用電爐、煤爐、柴火灶，有的還有沼氣爐，當(dāng)用戶測算燃?xì)獠痪邆浣?jīng)濟(jì)性時會轉(zhuǎn)換使用其他燃料，這也導(dǎo)致農(nóng)村用戶的室內(nèi)燃?xì)庠O(shè)施存在長期停用的可能性，安全風(fēng)險增加。此外，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2018年11月14日發(fā)布的《農(nóng)村管道天然氣工程技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定：“農(nóng)村燃?xì)庥脩羧季邞?yīng)與氣源相匹配，同一房間不得使用兩種及以上的燃?xì)?。”主要是考慮用戶私自換接不同氣源時容易引發(fā)安全事故，農(nóng)村丙烷燃?xì)庥脩敉瑯討?yīng)符合該規(guī)定。

4 建議

① 建立和完善供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系

小型丙烷儲罐供氣技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，必須是建立在工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、設(shè)備設(shè)施的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系、運行管理機(jī)制建立且完善的基礎(chǔ)上。相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)在確保安全的前提下與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)；應(yīng)制定相關(guān)設(shè)備產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備產(chǎn)品取得國家有關(guān)部門檢驗合格證方可應(yīng)用。管理標(biāo)準(zhǔn)的制定和管理體系建立，應(yīng)結(jié)合小型丙烷儲罐供氣技術(shù)特點，并應(yīng)符合我國的實際情況。

② 落實帶泵汽車罐車應(yīng)用許可

帶泵汽車罐車是小型丙烷儲罐氣源配送的關(guān)鍵，該供氣技術(shù)應(yīng)用之前，必須得到國家特種設(shè)備安全監(jiān)察局對在屬于移動式壓力容器的丙烷汽車罐車上裝設(shè)卸液泵，以及通過車載丙烷卸液泵直接向與氣瓶具有相同外部條件的小型儲罐進(jìn)行現(xiàn)場卸液充裝的許可。

③ 加強(qiáng)氣源保障研究

由于國內(nèi)液化石油氣的生產(chǎn)供應(yīng)長期以來采取丙烷和丁烷混合的形式，小型丙烷儲罐供氣技術(shù)的推廣應(yīng)用，必須要考慮純丙烷氣源在國內(nèi)煉廠的生產(chǎn)能力和進(jìn)口規(guī)模，應(yīng)加強(qiáng)對丙烷資源供應(yīng)保障能力的分析和研究。資源保障能力不僅指資源量，還包括資源儲存和運輸配送能力，特別是在農(nóng)村“煤改氣”領(lǐng)域應(yīng)用時必須堅持“以氣定改”的原則。

④ 規(guī)定和限制供氣裝置設(shè)置的環(huán)境條件

小型丙烷儲罐供氣點的選擇具有靈活便捷的特點，但應(yīng)立足于降低安全風(fēng)險，對于供氣裝置設(shè)置的外部環(huán)境條件應(yīng)做出規(guī)定和限制。首先在城市和農(nóng)村應(yīng)有基本的區(qū)別；其次對于人員密集區(qū)域、重要公共建筑及其他發(fā)生事故后可能造成重大影響的區(qū)域和環(huán)境應(yīng)給出有針對性的要求。充分考慮國內(nèi)設(shè)備設(shè)施質(zhì)量、管理水平、人員素質(zhì)等現(xiàn)狀條件，以保證安全為第一原則。

⑤ 理順團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CGAS 004—2018與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 51142—2015、GB 50016—2014在站點選址、防火間距、防火設(shè)施、安全設(shè)施配置等關(guān)鍵要素的規(guī)定存在差異，應(yīng)進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)。目前，國家正在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化體制改革，大力推廣團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，但團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)與國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)之間應(yīng)協(xié)調(diào)一致，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)作為國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充、完善和提高。

5 結(jié)論

小型丙烷儲罐供氣技術(shù)的應(yīng)用有利于能源供應(yīng)方式多元化，對于改善我國農(nóng)村能源供應(yīng)具有積極意義。該供氣方式在我國處于試點階段，設(shè)施建設(shè)和運營管理經(jīng)驗欠缺，也缺少用戶使用情況的反饋意見，應(yīng)繼續(xù)做好試點項目運營工作，為技術(shù)推廣積累有益經(jīng)驗。此外，小型丙烷儲罐供氣系統(tǒng)是由帶泵汽車罐車、儲罐、工藝及監(jiān)控設(shè)備、室外管道、戶內(nèi)管道及燃具等組成的完整系統(tǒng)，必須進(jìn)一步完善供氣系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，落實政策法規(guī)許可，加強(qiáng)氣源保障研究和完善安全管理要求，提高系統(tǒng)安全可靠性，以利于該項技術(shù)的推廣應(yīng)用。