嚴(yán)文銳 呂 佳

〔中國(guó)石化四川石油分公司 四川成都 610041〕

近年來(lái)，因油品質(zhì)量不合格、尾氣排放不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，致使大氣PM2.5濃度超標(biāo)，霧霾天氣頻發(fā)，嚴(yán)重影響了人們的日常生活。LNG等替代新能源的發(fā)展刻不容緩[1]。十三五以來(lái)，國(guó)家和地方密集出臺(tái)多項(xiàng)政策，積極推動(dòng)天然氣能源利用。LNG相比傳統(tǒng)燃料具有更高效、更環(huán)保、更安全、成本更低等競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[2]，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)展迅速，特別是2018年以來(lái)，LNG市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)低位運(yùn)行，與柴油對(duì)比經(jīng)濟(jì)性明顯提升，傳統(tǒng)柴油重卡更換符合國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)的LNG牽引車頭的勢(shì)頭迅猛。

由于市場(chǎng)的需求量增大，LNG加氣站也有較大發(fā)展。在國(guó)內(nèi)，由于LNG產(chǎn)業(yè)起步較晚，有關(guān)LNG方面的制度規(guī)范及相關(guān)操作規(guī)程相對(duì)滯后，LNG專業(yè)技能人才相對(duì)缺乏。同時(shí)，由于LNG具有低溫及易燃易爆雙重特性，導(dǎo)致LNG加氣站在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中容易出現(xiàn)泄漏并導(dǎo)致火災(zāi)爆炸等事故[3]。為降低LNG加氣站泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)，有效防范火災(zāi)爆炸事故發(fā)生，通過(guò)劃分LNG槽車、卸車金屬軟管、潛液泵及管線、LNG儲(chǔ)罐、加液管線、阻火器及放空單元等節(jié)點(diǎn)，對(duì)LNG加氣站全過(guò)程泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別分析，并探討應(yīng)對(duì)處理的控制措施[4]。

1 LNG工藝流程簡(jiǎn)述

1.1 卸液流程

用低溫運(yùn)輸槽車將LNG配送至LNG加氣站。卸液前，連接好槽車與卸液口增壓相、氣相及液相對(duì)應(yīng)管線，觀察槽車的壓力與儲(chǔ)罐的壓力情況，確定卸車方案。通過(guò)增壓相平壓、氣相平壓的方式實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐壓力與槽車壓力基本相等，然后開(kāi)展槽車自增壓流程。打開(kāi)槽車增壓液相閥，讓LNG從增壓液相口流入增壓氣化器，LNG通過(guò)增壓氣化器壓力增大，轉(zhuǎn)化為氣相后通過(guò)氣相管線回到槽車，實(shí)現(xiàn)自增壓。槽車的壓力應(yīng)高于儲(chǔ)罐2 kg以上，但不能超過(guò)安全閥起跳壓力。打開(kāi)槽車液相閥開(kāi)始卸液。通過(guò)加氣站卸車接口、保冷管道、泵撬、閥門等將LNG接卸到低溫儲(chǔ)罐中。

1.2 加液流程

給車輛加液前，首先觀察車輛鋼瓶壓力，如果大于1 MPa需要進(jìn)行降壓回氣操作，待鋼瓶壓力低于0.9 MPa可進(jìn)行加液操作(如果長(zhǎng)時(shí)間未使用加液機(jī)需要進(jìn)行預(yù)冷操作)。將加注管路通過(guò)專用的LNG加液槍與汽車上進(jìn)液接口相連接， LNG從儲(chǔ)罐經(jīng)過(guò)低溫潛液泵加壓途徑保冷管線、閥門、加液機(jī)等輸送至客戶車輛鋼瓶?jī)?nèi)，同時(shí)用LNG流量計(jì)計(jì)算出輸送的液體，在控制面板上方顯示質(zhì)量(或標(biāo)方數(shù))和價(jià)格。其工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 LNG加氣站工藝流程

2 泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析

LNG加氣站的核心設(shè)備可分為三大部分：一是LNG儲(chǔ)罐；二是低溫潛液泵、加液機(jī)以及相關(guān)配套的低溫管線及閥門；三是PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)及相關(guān)的安全配套設(shè)施。LNG加氣站主要的危險(xiǎn)源是LNG介質(zhì)本身。通過(guò)分析LNG介質(zhì)本身風(fēng)險(xiǎn)及LNG槽車、卸車金屬軟管、潛液泵及管線、LNG儲(chǔ)罐、加液管線、阻火器及放空單元等環(huán)節(jié)泄漏風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)措施控制LNG的意外泄漏，是控制LNG加氣站安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

2.1 LNG介質(zhì)

LNG為-150～-160 ℃的深冷液體，若有液體泄漏或飛濺，人體直接與LNG接觸，皮膚及皮膚以下組織迅速凍結(jié)，表皮與衣物或金屬黏接造成表皮撕裂，接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，人體骨骼將受到壞死性凍傷。受LNG低溫特性影響，金屬部件會(huì)出現(xiàn)明顯的收縮，加氣站銷量越大，卸液與充裝操作頻率越高，儲(chǔ)罐的焊縫、閥門、法蘭等部位遇冷收縮越頻繁，設(shè)備的應(yīng)力損傷越大，泄漏的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。

2.2 LNG槽車泄漏風(fēng)險(xiǎn)

LNG槽車運(yùn)輸LNG到站后，存在因故長(zhǎng)時(shí)間未卸液，槽車內(nèi)LNG吸熱過(guò)多蒸發(fā)，或者LNG槽車卸車增壓操作時(shí)，操作人員失誤，增壓管路閥門開(kāi)度不當(dāng)導(dǎo)致過(guò)多氣體生成等情況。從而導(dǎo)致LNG槽車超壓，LNG從槽車溢出，泄漏至環(huán)境，附近人員受LNG低溫傷害，如遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 卸車金屬軟管泄漏風(fēng)險(xiǎn)

目前國(guó)內(nèi)LNG加氣站卸液所采用的管線絕大部分為金屬軟管。卸液時(shí)金屬軟管因磨損等因素存在破裂的情況，導(dǎo)致LNG從軟管破裂部位溢出，泄漏至環(huán)境，附近人員受低溫傷害，如遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，卸液完成后，拆卸軟管時(shí)存在金屬軟管內(nèi)殘余LNG未能卸盡，或者空氣進(jìn)入軟管預(yù)冷結(jié)冰，再次卸車時(shí)堵塞管道或損壞機(jī)泵，甚至引起設(shè)備損壞破裂(凍脹)等情況，引起LNG從設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)泄漏，附近人員受低溫傷害，如遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 潛液泵及管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)

在LNG接卸過(guò)程中，存在因操作人員失誤，卸車時(shí)LNG儲(chǔ)罐過(guò)度充裝，LNG從潛液泵或管線薄弱環(huán)節(jié)泄漏的情況，附近人員或受低溫傷害，如遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 LNG儲(chǔ)罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)

LNG儲(chǔ)罐外罐材質(zhì)為Q345R碳鋼，內(nèi)罐材質(zhì)為06Cr19Ni10不銹鋼，內(nèi)外罐之間設(shè)有絕熱層并抽取真空。儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力一般為1.2 MPa[5]。LNG站儲(chǔ)罐一般為露天設(shè)置，罐體在使用過(guò)程中受到陽(yáng)光暴曬和雨水侵蝕。LNG儲(chǔ)罐存在因絕熱層受損，抽真空管路或測(cè)真空裝置泄漏等原因?qū)е抡婵斩葻o(wú)法維持，LNG吸熱過(guò)多蒸發(fā)，使儲(chǔ)罐內(nèi)壓力急劇上升，在安全閥泄壓速度小于升壓速度時(shí)，導(dǎo)致儲(chǔ)罐超壓的情況。在罐體壁厚小、根部法蘭等應(yīng)力集中區(qū)域破裂泄漏至環(huán)境，附近人員受低溫傷害，遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，LNG儲(chǔ)罐存在因槽車LNG密度與儲(chǔ)罐LNG密度差過(guò)大，儲(chǔ)罐進(jìn)液方式選擇錯(cuò)誤，LNG在儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)生翻滾，壓力急劇升高導(dǎo)致儲(chǔ)罐超壓的情況，LNG從儲(chǔ)罐薄弱環(huán)節(jié)溢出，泄漏至環(huán)境，附近人員受低溫傷害，遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

2.6 加液管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)

目前國(guó)內(nèi)LNG加氣站對(duì)外加液所采用的管線絕大部分為金屬軟管。在作業(yè)過(guò)程中，存在操作人員管線連接不當(dāng)，接口脫落或加液金屬軟管破裂等情況，LNG從加液軟管溢出，泄漏至環(huán)境，附近人員受低溫傷害，遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

2.7 阻火器及放空系統(tǒng)泄漏風(fēng)險(xiǎn)

在LNG加氣站運(yùn)行過(guò)程中，存在阻火器堵塞，不能正常放空，或放空流程閥門誤關(guān)閉，不能正常放空的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)憋壓，LNG從阻火器或放空系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)泄漏，附近人員受低溫傷害，如遇點(diǎn)火源存在火災(zāi)爆炸、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

3 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

3.1 工程技術(shù)類措施

采取工程技術(shù)類措施是提高LNG加氣站設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全的重要手段。目前LNG加氣站在日常運(yùn)行過(guò)程中存在LNG儲(chǔ)罐銹蝕、罐區(qū)圍堰及地面破損、可燃?xì)怏w連鎖控制不到位、緊急切斷系統(tǒng)不完善、視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在盲區(qū)等問(wèn)題，針對(duì)上述問(wèn)題采取以下工程技術(shù)措施加以解決：①對(duì)LNG儲(chǔ)罐表面進(jìn)行隔熱防腐處理。對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行底漆防腐固化處理、中間層使用環(huán)氧云鐵中間漆、面漆采用噴涂氟碳面漆，達(dá)到減少熱輻射及耐酸堿、耐氣溫變化、耐腐蝕等作用；②增設(shè)可燃?xì)怏w連鎖控制。在儲(chǔ)罐區(qū)域增設(shè)可燃?xì)怏w泄漏聲光報(bào)警檢測(cè)探頭，用于檢測(cè)監(jiān)控儲(chǔ)罐區(qū)域和LNG接卸區(qū)域泄漏情況，并與LNG控制系統(tǒng)連鎖。監(jiān)控室安裝氣體報(bào)警儀專用控制器，監(jiān)控站內(nèi)燃?xì)鉂舛葼顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀數(shù)反饋異常信息，同時(shí)將控制信號(hào)接入LNG控制柜的PLC程序控制單元，與緊急制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行；③完善緊急切斷系統(tǒng)。在接卸區(qū)和加液現(xiàn)場(chǎng)新增緊急啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，一旦發(fā)生異常情況，迅速啟動(dòng)切斷LNG操作系統(tǒng)，阻止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大；④對(duì)破損圍堰及其地面采用防凍材料進(jìn)行維護(hù)；⑤完善LNG加氣站視頻監(jiān)控探頭配置、配齊巡檢儀器、配齊通訊工具，做到日常作業(yè)和設(shè)備運(yùn)行狀況監(jiān)控全覆蓋。

3.2 管理措施

管理措施主要是：①修訂完善LNG加氣站管理制度、操作規(guī)程、作業(yè)指導(dǎo)書等規(guī)章制度，完善各崗位職責(zé)，明確各項(xiàng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程；②加強(qiáng)LNG加氣站人員技能培訓(xùn)，相關(guān)人員必須熟知加氣站的工藝流程、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、崗位操作規(guī)程、設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)及消防器材的使用等，做到100%持證上崗； ③強(qiáng)化日常管理，定期開(kāi)展儲(chǔ)罐、壓力管線、真空度及安全附件的檢測(cè)校驗(yàn)工作，嚴(yán)格按照操作規(guī)程開(kāi)展卸液作業(yè)，配備電子巡檢儀，每日定人、定時(shí)、定路線對(duì)儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行安全巡檢，補(bǔ)充完善制作罐區(qū)、泵撬區(qū)及其他作業(yè)區(qū)域的工藝標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、警示牌。

3.3 個(gè)體防護(hù)措施

個(gè)體防護(hù)措施主要是：①采購(gòu)配齊LNG加氣站穿戴用防護(hù)手套、防護(hù)面罩、防護(hù)圍裙、防護(hù)耳罩、防阻燃靜電工作服、防靜電工作鞋等日常作業(yè)防護(hù)用品；②規(guī)范日常作業(yè)防護(hù)用品穿戴，監(jiān)督指導(dǎo)員工正確使用防護(hù)用品。

3.4 應(yīng)急措施

應(yīng)急措施主要是：①結(jié)合站內(nèi)實(shí)際情況編制修訂LNG加氣站泄漏專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、編制應(yīng)急處置卡、制作應(yīng)急小視頻等，使各崗位應(yīng)急職責(zé)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)急處置流程更加清晰明確；②定期開(kāi)展LNG加氣站泄漏應(yīng)急演練，熟悉掌握應(yīng)急處置流程，評(píng)估應(yīng)急預(yù)案并進(jìn)行改進(jìn)；③配齊LNG加氣站應(yīng)急物資，包括巡檢儀器、安全帽、絕緣鞋、超低溫防護(hù)手套、超低溫防護(hù)服、防凍靴、消防隔熱服、正壓空氣呼吸器、防爆對(duì)講機(jī)、防爆維修工具等應(yīng)急防護(hù)用具，并指導(dǎo)員工正確佩戴。

4 結(jié)束語(yǔ)

LNG是一種高效、清潔、節(jié)能、環(huán)保的綠色新能源，但也是一種非常危險(xiǎn)的化學(xué)燃料。在LNG加氣站的建設(shè)和運(yùn)行中，必須采取有針對(duì)性的措施，降低LNG加氣站泄漏風(fēng)險(xiǎn)，杜絕事故的發(fā)生。