林現(xiàn)喜 楊勇 裴存鋒 張克政(中海石油氣電集團(tuán)，北京 100028)

0 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求量也在高速增長，石油、煤炭等常規(guī)能源的供給已不能夠滿足中國對能源需求;與此同時中國對環(huán)境保護(hù)不斷提高重視程度，對清潔能源的需求和依賴度越來越高。液化天然氣(LNG)作為清潔、高效的能源，其作用和地位日益提升。2018年，中國天然氣表觀消費(fèi)量達(dá)2803億立方米，其中LNG 進(jìn)口量為5378萬噸，占全國2018年表觀消費(fèi)量的26.46%，進(jìn)口LNG 對中國天然氣供應(yīng)保障的地位越來越重要。中國海油率先于1995年開始了LNG 的發(fā)展戰(zhàn)略研究；1998年，中國海油第一座LNG 接收站廣東大鵬LNG 接收站獲得政府批準(zhǔn)，2003年年底開工建設(shè)，2006年6月份正式建成投產(chǎn)，年接收LNG 規(guī)模為680萬噸/年，約合95億方天然氣。截至目前，全國已建成投產(chǎn)LNG 接收站達(dá)21座，總接收能力為6480萬噸/年。其中中國海油已建成投產(chǎn)LNG 接收站10座，在建2座，目前在運(yùn)營接收能力為4520萬噸/年，主要情況如表1所示。

表1 中國海油已建和在建的LNG接收站項目

隨著國家對產(chǎn)供儲銷體系建設(shè)的大力推進(jìn)，未來將有更多的LNG 接收站投入生產(chǎn)運(yùn)營，這就意味著LNG 接收站在保障全國天然氣消費(fèi)和安全平穩(wěn)保供顯得尤為重要。且LNG 具有低溫、易燃、易爆、易揮發(fā)等特性，一旦發(fā)生泄漏，危害性極大，所以如何對LNG 接收站進(jìn)行安全風(fēng)險管控成為中國海油面臨的重要課題。為了控制LNG 接收站風(fēng)險，確保安全平穩(wěn)生產(chǎn)運(yùn)營，中國海油提出LNG 接收站全生命周期安全風(fēng)險管控策略。

1 LNG接收站主要工藝和風(fēng)險

LNG 接收站的主要功能是接收、儲存LNG 運(yùn)輸船運(yùn)來的液化天然氣，并以需要的形態(tài)通過配套輸氣干線或者其它方式提供給下游。LNG 接收站工藝流程主要包括：碼頭卸料系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、高壓輸送及氣化系統(tǒng)、天然氣外輸及計量系統(tǒng)、槽車外輸系統(tǒng)、BOG 處理及壓力泄放系統(tǒng)。LNG 接收站涉及的液化天然氣(LNG)/天然氣(NG)屬于重點監(jiān)管的危險化學(xué)品。通過對接收站進(jìn)行風(fēng)險辨識與分析表明，接收站存在的主要危險因素有火災(zāi)、爆炸、中毒(窒息)、觸電、機(jī)械傷害、物體打擊、凍傷等，其中火災(zāi)、爆炸為主要危險有害因素。LNG 接收站主要工藝流程圖如圖1所示。

2 LNG接收站全生命周期安全風(fēng)險管控

LNG 接收站全生命周期安全風(fēng)險管控主要包括可研設(shè)計、建造施工、生產(chǎn)運(yùn)營階段的安全風(fēng)險管控。在可研設(shè)計階段，遵循國際領(lǐng)先的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，持續(xù)開展安全風(fēng)險分析：如HAZOP、SIL、QRA、FHA 等，并以此指導(dǎo)接收站總圖布置，在設(shè)計中采取有效手段控制風(fēng)險。在建造施工階段，選用業(yè)績豐富、口碑良好的有資質(zhì)承包商，聘請獨(dú)立的第三方進(jìn)行安全監(jiān)督監(jiān)理，并推行承包商優(yōu)質(zhì)文明施工標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照設(shè)計文件建設(shè)施工，確保施工安全和建設(shè)質(zhì)量優(yōu)良。在生產(chǎn)運(yùn)營階段，以QHSE 管理體系為根基，持續(xù)推動體系化管理；積極開展設(shè)備設(shè)施完整性管理，利用RBI、RCM、HAZOP 再分析、SIL 驗證等手段及時識別和降低過程安全風(fēng)險；開展隱患排查治理體系建設(shè)，建立隱患排查治理長效機(jī)制；大力開展教育培訓(xùn)和安全文化建設(shè)，不斷提升全員安全意識。LNG 接收站全生命周期安全風(fēng)險管控流程如圖2所示。

圖1 LNG接收站主要工藝流程

圖2 LNG接收站全生命周期安全風(fēng)險管控流程

3 可研設(shè)計階段風(fēng)險管控

3.1 可研設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

中國海油LNG 接收站均選用國內(nèi)/外嚴(yán)格的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如：EN1473《液化天然氣設(shè)備與安裝 陸上裝置設(shè)計》(GB/T 22724—2008)、NFPA 59A《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)》(GB/T 20368—2012)、《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50183—2004)、《液化天然氣接收站技術(shù)規(guī)范》(SY/T 6711—2014)等。同時選用經(jīng)驗豐富、國內(nèi)外一流的設(shè)計單位(CBI、IHI、TGE、TR、中海石油氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心等)。在接收站設(shè)計計算過程，利用成熟主流的商業(yè)軟件(ANSYS、HYSYS等)，并選取適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)(材料許用應(yīng)力等)；針對用于低溫環(huán)境的材料開展多種低溫性能試驗(低溫沖擊、低溫拉伸等)。

3.2 設(shè)計安全分析

接收站在設(shè)計階段，持續(xù)開展安全分析，主要包括：

(1) HAZOP 危險與可操作性分析：用于識別設(shè)計中潛在的危險和可操作性問題，提高設(shè)計的本質(zhì)安全。

(2) SIL 安全完整性等級定級與驗證：確定設(shè)計中的安全完整性等級滿足實際需要，驗證項目選擇的安全儀表系統(tǒng)能夠達(dá)到應(yīng)有的SIL 等級。

(3) QRA 定量風(fēng)險分析：通過計算個人風(fēng)險及社會風(fēng)險，確保LNG 接收站的風(fēng)險處于可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

(4) FHA 火災(zāi)危害分析：計算火災(zāi)發(fā)生后對其他設(shè)備或區(qū)域產(chǎn)生的影響以及連鎖效應(yīng)，根據(jù)火災(zāi)危害分析的結(jié)果，指導(dǎo)對火災(zāi)和氣體探測器的布置，以及應(yīng)急逃生路線的選擇等工作。

(5)大型LNG 儲罐主要包括單容罐、全容罐、雙容罐，從安全可靠性分析，全容罐安全可靠性最高，中國海油已建和在建LNG 大型LNG 儲罐均選用預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐。

3.3 接收站總圖布置

設(shè)計階段通過以上安全性分析，指導(dǎo)總圖布置，并充分考慮總體布置的合理性和安全性，根據(jù)功能分區(qū)進(jìn)行總平面布置。LNG 接收站項目陸域部分主要組成包括：LNG 罐區(qū)、工藝區(qū)、公用工程區(qū)、倉庫及維修區(qū)、海水取水區(qū)、廠前區(qū)、計量輸出區(qū)、LNG 碼頭、火炬等。各功能區(qū)以道路分隔，在各功能區(qū)間距滿足規(guī)范要求的前提下，還要求能夠有效地減少在某一區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時，周邊功能區(qū)所受熱輻射的影響；同時，設(shè)置環(huán)形道路，保證安全疏散和消防車及各種車輛的順利通行?；陲L(fēng)險分析的中國海油所屬某LNG 接收站總圖布置如圖3所示。

圖3 中國海油所屬某LNG接收站總圖布置

4 建設(shè)施工階段風(fēng)險管控

4.1 施工承包及監(jiān)理

建設(shè)施工階段，中國海油選擇業(yè)績豐富、口碑良好(無安全、質(zhì)量不良記錄)、具備符合資質(zhì)要求的施工單位對LNG 接收站進(jìn)行總承包施工；同時選擇供貨業(yè)績豐富的材料供貨廠家，制定嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)，按照施工設(shè)計采購建造，關(guān)鍵材料聘請獨(dú)立第三方全程監(jiān)檢，并進(jìn)行入場復(fù)驗。關(guān)鍵施工過程全程旁站，中間驗收環(huán)節(jié)停檢。同時聘請獨(dú)立的第三方機(jī)構(gòu)作為監(jiān)理單位，確保施工過程安全和施工質(zhì)量。

4.2 施工質(zhì)量控制

針對LNG 接收站的建設(shè)施工，中國海油建立一套嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)，例如對LNG 儲罐的施工標(biāo)準(zhǔn)為：

(1) 進(jìn)場設(shè)備、材料檢驗合格率100%。

(2) 焊接一次合格率≥96%。

(3) 混凝土澆筑合格率100%。

(4) 單位工程合格率100%，單位工程優(yōu)良率≥90%。

(5) 儲罐、管道、裝置強(qiáng)度試驗一次合格。

(6) 調(diào)試、試生產(chǎn)一次成功。

(7) 無質(zhì)量事件/事故。

中國海油已建/在建的LNG 接收站等項目質(zhì)量控制都要高于上述要求，如某LNG 接收站項目：一次開車成功；單位工程合格率100%；單位安裝工程優(yōu)良率100%；焊接一次合格率99.04%(儲罐)；單位工程觀感質(zhì)量合格。由于LNG 特殊的低溫特性，中國海油最早將核電標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)到LNG 接收站的建設(shè)施工管理，企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)部分高于國家標(biāo)準(zhǔn)，中國海油所屬LNG項目獲得多項國家優(yōu)質(zhì)工程獎項(表2)。

表2 中國海油LNG接收站施工質(zhì)量獲得獎項

5 生產(chǎn)運(yùn)營階段風(fēng)險管控

5.1 LNG接收站安全管理體系

在生產(chǎn)運(yùn)營階段，LNG 接收站的裝置設(shè)備內(nèi)充滿了易燃易爆的液化天然氣(LNG)或天然氣(NG)，為確保LNG 接收站在生產(chǎn)運(yùn)營期風(fēng)險可控，中國海油建立了QHSE 管理體系，并以此為根基，持續(xù)推進(jìn)體系化管理進(jìn)程。中國海油LNG 項目主管單位QHSE 管理體系框架和主要內(nèi)容如圖4所示。

圖4 QHSE管理體系框架

各LNG 接收站運(yùn)營單位根據(jù)本單位運(yùn)行實際建立了操作性更強(qiáng)的安全管理體系，并加強(qiáng)對本單位員工的宣貫培訓(xùn)，嚴(yán)格落實執(zhí)行。同時各LNG 接收站均按照本單位的工藝、設(shè)備情況制定了詳細(xì)的操作規(guī)程，并定期檢查更新，以確保員工正確合規(guī)操作運(yùn)行。

5.2 設(shè)備設(shè)施完整性管理

為確保LNG 接收站設(shè)備設(shè)施的安全可靠，中國海油在各LNG 接收站均推行了設(shè)備設(shè)施完整性管理。設(shè)備設(shè)施完整性管理是系統(tǒng)的、完善的管理過程，用整體優(yōu)化的方式管理設(shè)備設(shè)施，達(dá)到設(shè)備設(shè)施的可靠性(包括性能、安全、環(huán)保)與經(jīng)濟(jì)性的平衡可持續(xù)發(fā)展。其目的主要是滿足LNG 接收站設(shè)備設(shè)施的可靠性、可操作性、可維護(hù)性，使其更好的履行生產(chǎn)任務(wù)并規(guī)避因其引起的安全風(fēng)險。中國海油所屬LNG 接收站制定了設(shè)備設(shè)施完整性管理總體規(guī)劃，如圖5所示。

圖5 某LNG接收站設(shè)備設(shè)施完整性管理實施規(guī)劃

5.3 HAZOP分析

為確保運(yùn)營期各LNG 接收站工藝安全，中國海油對各LNG 接收站全面開展了HAZOP 分析工作，并制定2017～2019年實施計劃，用3年左右的時間統(tǒng)一開展HAZOP 分析，徹底摸清LNG 接收站本質(zhì)安全狀況，提升本質(zhì)安全水平，夯實安全運(yùn)營基礎(chǔ)。截至目前中國海油10座運(yùn)營期LNG 接收站、2座在建LNG 接收站均完成了HAZOP 分析工作。通過開展HAZOP 分析，并對比國內(nèi)類似企業(yè)，目前中國海油各LNG 接收站在風(fēng)險管理和本質(zhì)安全等方面均處于行業(yè)前列。

5.4 SIS系統(tǒng)

LNG 接收站的安全儀表系統(tǒng)獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)(如分散控制系統(tǒng)DCS 用于對正常生產(chǎn)過程的調(diào)節(jié)和控制)，生產(chǎn)正常時處于休眠或靜止?fàn)顟B(tài)，一旦生產(chǎn)裝置或設(shè)施出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時，能夠瞬間準(zhǔn)確動作，使生產(chǎn)過程安全停止運(yùn)行或自動導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。如果安全儀表系統(tǒng)失效，往往會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，近年來發(fā)生的危險化學(xué)品事故大都與安全儀表失效或設(shè)置不當(dāng)有關(guān)。

為確保各LNG 接收站SIS 系統(tǒng)正常工作運(yùn)營，培養(yǎng)安全儀表管理人才隊伍，中國海油在各LNG 接收站全面推廣SIL 定級和SIL 驗證，用2年時間完成了所有項目的SIL 定級和驗證(圖6)；同時建立和完善安全儀表系統(tǒng)管理制度，探索建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；加強(qiáng)對安全儀表系統(tǒng)設(shè)計、施工、運(yùn)維、變更等全生命周期管理，保障生產(chǎn)安全。

圖6 某LNG接收站儲罐液位SIS回路SIL等級驗證

5.5 隱患排查治理和安全文化教育

中國海油各LNG 接收站積極開展隱患排查治理體系建設(shè)，建立隱患排查治理長效機(jī)制。強(qiáng)化監(jiān)督檢查，及時識別和消除各類安全隱患；實施投資建設(shè)項目節(jié)點把控，按計劃開展項目開工前和試生產(chǎn)前HSE 檢查。創(chuàng)新安全檢查方法(如采用結(jié)合LNG 接收站生產(chǎn)特點和危險因素專門制定的安全檢查表法)，持續(xù)深入開展現(xiàn)場安全檢查。定期組織開展安全隱患專項問題自查整改。建立隱患排查治理跟蹤督辦機(jī)制，確保整改落實到位；設(shè)專人對各類安全隱患進(jìn)行跟蹤督辦，將事故風(fēng)險消滅在萌芽狀態(tài)；實施重大隱患整改現(xiàn)場監(jiān)督，避免整改期間出現(xiàn)安全事故。

各LNG 接收站組織開展各類安全宣傳活動，積極營造良好氛圍。組織開展安全技能大賽，塑造人人苦練安全基本功，處處爭創(chuàng)安全技能更高記錄的良好氛圍，同時也為班組豐富日常安全活動提供了示范。借助“微信”等新媒體平臺，傳播安全生產(chǎn)知識；組織開展安全文化建設(shè)示范企業(yè)創(chuàng)建活動，塑造安全生產(chǎn)和安全文化的標(biāo)桿。

6 結(jié)論和建議

中國海油通過對LNG 接收站施行全生命周期的安全風(fēng)險管控手段，確保了接收站的安全平穩(wěn)建設(shè)運(yùn)營，其中部分LNG接收站單位獲得安全生產(chǎn)一級標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)和全國安全文化示范企業(yè)，為清潔能源的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)打下了堅實的基礎(chǔ)，。對下一步持續(xù)開展全生命周期安全風(fēng)險管控有如下建議：

(1) 持續(xù)加強(qiáng)LNG 接收站風(fēng)險分析工作，風(fēng)險管理是LNG接收站安全管理的核心內(nèi)容，是開展安全管理活動的基礎(chǔ)；各LNG 接收站應(yīng)針對辨識出的風(fēng)險制定有效的控制措施，并嚴(yán)格落實。

(2) 針對LNG 接收站工藝和設(shè)備風(fēng)險，持續(xù)開展設(shè)備設(shè)施完整性管理工作，利用HAZOP 分析、SIL 評估、RCM、RBI 等手段控制LNG 接收站可能面臨的工藝和設(shè)備風(fēng)險。

(3) 加強(qiáng)LNG 接收站設(shè)計和建造階段的風(fēng)險分析和質(zhì)量管控，確保LNG 接收站設(shè)計的本質(zhì)安全。加強(qiáng)對LNG 接收站的地質(zhì)環(huán)境勘察分析，防止地質(zhì)災(zāi)害和設(shè)備設(shè)施、建構(gòu)筑物的沉降危害發(fā)生。

(4) 進(jìn)一步加強(qiáng)安全管理體系和操作規(guī)程的建設(shè)完善和執(zhí)行，嚴(yán)格落實LNG 接收站安全管理規(guī)定；加強(qiáng)員工的安全培訓(xùn)教育和安全文化意識培訓(xùn)，提高員工安全素養(yǎng)。