夏功科

（華油天然氣廣安有限公司，四川廣安 638000）

我國的經(jīng)濟建設(shè)取得了突破性成果，而保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標，也在這種情況下進入了人們的視野，利用各種清潔能源取代煤炭等能源，成為新時期公認的環(huán)境保護手段。液化天然氣是一種具有代表性的清潔能源，在我國節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展中扮演了不可忽視的重要角色，但是由于發(fā)展時間較短等原因，我國的LNG儲運的安全技術(shù)及管理措施還不夠成熟，這帶來了一定的安全風險。在這種情況下，對本課題進行研究可謂是勢在必行。

1 LNG儲運方式

天然氣是一種氣體，無論是輸送還是儲存都比較困難，而天然氣液化技術(shù)的出現(xiàn)，則在一定程度上改變了這一問題，使天然氣成為了液氣密度比較高的物質(zhì)，在這種情況下對天然氣進行運輸和儲存，往往能取得比較可觀的成效。在進行天然氣貿(mào)易的過程中，不可避免地要進行液化天然氣運輸工作，經(jīng)過漫長的發(fā)展，我國的LNG儲運工作已經(jīng)比較成熟，實現(xiàn)了遠洋天然氣貿(mào)易、天然氣東輸?shù)纫幌盗谢A(chǔ)性目標[1]。

1.1 液化天然氣的儲罐類型

①地上罐。地上罐指的是由碳鋼為外層外殼的雙層金屬材質(zhì)儲罐，其內(nèi)層是鎳含量為9%的合金鋼板，外層和內(nèi)層都是環(huán)形設(shè)計，中間配備有絕熱層，這保證了液化天然氣的穩(wěn)定性。②半地下罐。半地下罐具有一定的特殊性，它的特殊結(jié)構(gòu)決定了不需要在儲罐的周圍再修建護堤等，同時其還兼具地上罐和地下罐兩種類型儲罐的優(yōu)點，主要由外層混凝土材料和內(nèi)層鎳含量為9%的合金鋼板構(gòu)成。③地下罐。地下罐具有一定的安全性，它是一種基于內(nèi)部深挖技術(shù)和泥土提升系統(tǒng)的液化天然氣儲罐，外層同樣由十分穩(wěn)定的、強度非常高的混凝土材料構(gòu)成，內(nèi)層則是穩(wěn)定的不銹鋼鋼板制成，不易發(fā)生安全事故。④地下洞穴儲罐。地下洞穴儲罐是一種利用地下洞穴作為儲存空間的儲罐，它具有儲存難度低等優(yōu)勢，但是對自然條件要求比較高，因此應(yīng)用范圍比較小[2]。從整體上看，明確天然氣罐儲類型具有重要現(xiàn)實意義，能夠全面提升天然氣在儲存過程中的安全性，進一步避免重大事故發(fā)生。

1.2 液化天然氣運輸方式

①LNG船舶運輸。在過去的很長一段時間里，液化天然氣的國際貿(mào)易都只能通過郵輪運輸?shù)姆绞竭M行，早在20世紀60年代，甲烷先鋒號”油輪就裝載著5 000m3液化天然氣，從美國路易斯安那州的查理斯湖橫渡大西洋運抵英國凱凡島，實現(xiàn)了第一次液化天然氣貿(mào)易。而經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，世界范圍內(nèi)的船舶技術(shù)較過去有了質(zhì)的飛躍，液化天然氣專用油輪的數(shù)量、運輸能力都比過去更加可觀，這在一定程度上降低了液化天然氣的單位運輸成本，進一步推動著液化天然氣油輪容積的增長。根據(jù)LNGShipping Solutions的統(tǒng)計結(jié)果來看，截止到2004年，世界上正在運營的液化天然氣船已達151艘以上，且這個數(shù)據(jù)還在不斷增長中。②槽車運輸。液化天然氣的運輸方式多種多樣，槽車運輸則是其中比較具有代表性的運輸方式之一，它一般在液化天然氣短途運輸當中發(fā)揮作用，能夠把天然氣液化工廠生產(chǎn)的LNG運送到各個使用點，具有運輸速度快、運輸距離短的特點，一般可以通過公路運輸?shù)姆绞酵瓿扇蝿?wù)。無論是我國的槽車運輸技術(shù)還是國外的槽車運輸技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，一些國家還在探索利用鐵路運輸?shù)姆绞竭M行槽車運輸，這對于提升液化天然氣運輸效益有一定的積極作用。③管道輸送技術(shù)。液化天然氣是液體形態(tài)，因此通過管道運輸仍然是最常用的運輸方法，目前世界范圍內(nèi)約75%的天然氣仍采用常態(tài)管道輸送的方式，整體運輸效率比較高，特別是在低溫材料和設(shè)備技術(shù)不斷成熟的今天，建設(shè)長距離液化天然氣管線不再是天方夜譚[3]。隨著科學技術(shù)的不斷進步，天然氣輸送技術(shù)呈現(xiàn)多樣化特點，在進行天然氣輸送工作過程中，相關(guān)部門應(yīng)當秉承因地制宜的基本原則，在保障輸送質(zhì)量的同時也進一步節(jié)約經(jīng)濟成本。

2 LNG儲運的安全技術(shù)及管理措施

2.1 LNG儲運設(shè)備的材料

液化天然氣儲運過程始終伴隨著一定的安全風險，而為了降低發(fā)生安全事故的可能性，必須在充分了解液化天然氣儲存運輸安全性的基礎(chǔ)上，對LNG儲運的安全技術(shù)及管理措施進行研究。液化天然氣存儲是否安全，很大程度上取決于液化天然氣裝置的穩(wěn)定性，相比于常規(guī)的液體，液化天然氣具有超低溫特征，其一般只能在-162℃的條件下存儲，因此選擇儲運設(shè)備材料時，需要考慮材料的低溫性能，確保其在超低溫條件下仍然具有韌性和強度，避免在溫度變化的過程中發(fā)生收縮開裂等問題，降低液化天然氣泄漏的可能性。所以，無論是用于液化天然氣運輸?shù)牟圮?、還是用于儲存液化天然氣的儲罐，都需要使用耐低溫的材料制成。目前比較常見的液化天然氣設(shè)備生產(chǎn)材料主要包括鎳鋼、鋁合金和珠光體不銹鋼等，安全性有一定的保障[4]。因此相關(guān)部門應(yīng)當積極研究各種新材料的實際特點，根據(jù)天然氣儲存以及運輸過程中的實際情況，選擇合適的材料。與此同時，還應(yīng)當組織相關(guān)人員對于現(xiàn)有材料進行不斷改進以及升級，確保儲存以及運輸過程安全。

2.2 LNG儲運設(shè)備的設(shè)計

①隔熱技術(shù)。液化天然氣是超低溫液體狀態(tài)，因此必須要采取一定的隔熱技術(shù)才能保證其性能的穩(wěn)定，目標常用的隔熱技術(shù)主要包括普通堆積絕熱、高真空絕熱、真空多孔絕熱、有間隔物的高真空多層絕熱、無間隔物的高真空多層絕熱等。在液化天然氣儲存運輸過程中常用的隔熱技術(shù)為真空粉末絕熱技術(shù)，另外高真空多層絕熱技術(shù)目前也逐漸在一些運輸設(shè)備中發(fā)揮作用，具有絕熱空間小、絕熱效果好的優(yōu)勢。高真空多層隔熱技術(shù)中，選用了新型復合多層材料作為隔熱層原材料，具有成本低、技術(shù)含量高的特點，在加熱充氣置換新工藝的支持下，一般只需要10d即可完成抽空，這保證了液化天然氣儲存運輸?shù)男?。②支承技術(shù)。液化天然氣的支撐難度比較大，目前常見儲罐的支承結(jié)構(gòu)主要包括支腳（有不銹鋼支腿和玻璃鋼支腿兩種）支承和鏈條支承兩種，都能在一定程度上保證儲罐穩(wěn)定性。③安全附件及裝置。液化天然氣的超低溫特性決定了其儲存運輸?shù)碾y度，儲罐本身的隔熱結(jié)構(gòu)并不能百分百避免熱量傳遞，液化天然氣每天會有0.15%～0.3%的蒸發(fā)量，這會在一定程度上提升儲槽內(nèi)的溫度和壓力等，可能會形成一定的安全隱患。為了確保液化天然氣的安全性，可借助再液化裝置將多余的BOG液化為LNG，從而避免不必要的安全風險。通過采取相應(yīng)的技術(shù)以及設(shè)置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，能夠在一定程度上避免外界因素影響天然氣儲存及運輸過程，對于全面提升儲存運輸工作質(zhì)量具有重要意義。

2.3 LNG儲槽/罐的充注工藝流程

液化天然氣本身屬于多組分混合物，外界條件的變化、成分的變化都會影響到液化天然氣的密度，進而導致分層和渦流等問題。在表面積增加的情況下，液化天然氣的蒸發(fā)量將會成倍增長，在不加控制的情況下，必將會引起槽內(nèi)壓力驟升和蒸發(fā)率大幅度增加等，帶來一定的安全風險。為了確保液化天然氣的儲存運輸安全性，必須要采取措施消除液化天然氣貯存時的分層與漩渦問題。目前常見的方法主要有：①分別貯存法，即根據(jù)液化天然氣的密度進行分別儲存，避免密度變化導致的安全風險。②正確選擇充注技術(shù)。在正式充注前對液化天然氣的密度進行檢查，密度較小的液化天然氣從槽底進料，密度較大的液化天然氣從槽頂進料，保證二者能夠在儲罐內(nèi)完全充滿。第三，要充分發(fā)揮混合噴嘴或多孔管等充注設(shè)備的積極作用，避免儲罐內(nèi)部空余等問題，降低發(fā)生安全事故的可能性[5]。在進行天然氣充注工作過程中，相關(guān)人員要秉承高度負責任的態(tài)度，同時嚴格遵守工作流程避免重大事故發(fā)生。與此同時，單位有關(guān)方面也應(yīng)當加強對于操作人員的宣傳與教育工作，通過不斷培訓的形式樹立全體人員的安全意識。

2.4 安全技術(shù)措施

①防泄漏可燃氣體探測系統(tǒng)。在過去的很長一段時間里，為了確保液化天然氣儲存運輸安全性，工作人員需要通過目測的方式確定液化天然氣是否發(fā)生了泄漏，但是這樣的方法一來準確性存疑，二來安全性較差，逐漸被先進技術(shù)所淘汰。目前常用的探測設(shè)備主要包括紅外紫外探測儀、煙霧燃燒監(jiān)測儀、低溫探測裝置和LNG壓力測試裝置等，借助這些設(shè)備，工作人員能夠更加準確地發(fā)現(xiàn)液化天然氣泄漏問題，相比于過去的目測方法，防泄漏可燃氣體探測系統(tǒng)具有探測效率高、準確度高、自動化水平高的特點，在發(fā)生泄漏、外溢、氣化等問題的情況下，該系統(tǒng)的應(yīng)急操作模塊就會激活并發(fā)出警報，工作人員則可以第一時間進行處理，保證液化天然氣的安全性。②泡沫控制蒸氣擴散及輻射系統(tǒng)。在發(fā)現(xiàn)液化天然氣泄漏的情況下，利用泡沫控制蒸氣擴散及輻射技術(shù)進行處理，迅速膨脹的泡沫能夠避免液化天然氣繼續(xù)擴散，也能夠在天然氣燃燒以后控制輻射量，這在一定程度上能夠降低發(fā)生安全事故的可能性。③防過度振動裝置。液化天然氣儲存運輸過程中，儲存容器不可避免地會發(fā)生一定的振動，比如說在路況不好的情況下槽車就會發(fā)生顛簸，在發(fā)生地震等自然災(zāi)害的情況下，管道也會發(fā)生振動，這都可能影響到液化天然氣儲存運輸?shù)陌踩?。而借助防過度振動裝置對其進行控制，就能起到避免安全事故的作用。④靜電導出與消防水技術(shù)。液化天然氣本身具有一定的不穩(wěn)定性，無論是儲存還是運輸，都可能與儲槽、管道產(chǎn)生摩擦，使儲槽或管道帶上靜電，進而形成一定的安全隱患，而通過靜電導出設(shè)備和消防水系統(tǒng)對其進行控制，則一定程度能夠避免安全問題[6]。通過采取安全技術(shù)措施，能夠減輕工作人員的工作壓力，也能夠提升整個系統(tǒng)的安全性，對于天然氣儲運工作適應(yīng)新時期發(fā)展需求具有重要意義。

2.5 LNG儲運的安全運行管理

液化天然氣儲存運輸安全保障工作比較復雜，除了上文已經(jīng)提到過的幾方面措施之外，還需要加強儲存運輸安全運行管理，盡快建立健全設(shè)備管理制度和維修保養(yǎng)制度，并做好設(shè)備選擇、日常管理、維護登記等一系列工作，把可能存在的液化天然氣儲存運輸安全風險扼殺在搖籃里。常見的液化天然氣儲運的安全運行管理措施包括：①盡快完善法律法規(guī)。液化天然氣儲存運輸有一定的風險性，而從法律法規(guī)的角度出發(fā)，建立更完善的液化天然氣儲運、消防法規(guī)，則能夠為液化天然氣儲存運輸安全管理提供扎實的依據(jù)。有關(guān)部門可結(jié)合我國液化天然氣儲存運輸?shù)膶嶋H情況，積極主動地學習和借鑒發(fā)達國家的有關(guān)制度，并出臺符合具體安全管理需求的液化天然氣消防專項規(guī)范，從液化天然氣儲存設(shè)施選址、建設(shè)、施工、驗收和日常檢查等方面分別入手，提升安全管理工作的規(guī)范化程度。除此之外，還需要對液化天然氣儲存運輸中存在的、具有代表性的安全風險因素進行控制，盡最大努力降低液化天然氣儲存運輸安全風險[7]。②優(yōu)化崗位操作規(guī)程。液化天然氣儲存運輸安全風險的成因非常復雜，而工作人員是否能夠按照規(guī)定要求進行操作，很大程度上決定了其安全性，因此必須要盡快建立裝卸車操作規(guī)程、儲罐增壓操作規(guī)程、儲罐倒罐操作規(guī)程、儲罐操作規(guī)程等一系列工作要求，避免不必要的安全事故。③優(yōu)化人員配置。液化天然氣儲存運輸安全控制措施比較復雜，除了以上幾方面措施之外，還需要從人員因素出發(fā)，聘請擁有專業(yè)化教育背景和豐富工作經(jīng)驗的安全技術(shù)管理人員，并定期組織在崗人員進行培訓活動，保證其綜合素質(zhì)足以完成液化天然氣儲存運輸?shù)南嚓P(guān)工作。④定期檢查。液化天然氣儲存運輸安全問題來源比較復雜，而定期對其存儲設(shè)備和運輸設(shè)備等進行檢查，能在一定程度上遏制安全事故。在定期進行安全檢查以后，要進行檢查情況登記，建立安全臺賬，以便于后續(xù)進行設(shè)備更換維修，盡最大可能避免發(fā)生安全事故。與此同時在進行安全管理過程中，應(yīng)當積極爭取一線工作人員的意見及建議，對相關(guān)的制度以及政策進行不斷完善，單位方面也應(yīng)當不斷加強各部門之間的交流與溝通，避免在工作過程中形成信息孤島的現(xiàn)象，單位內(nèi)部管理水平的提升對于維護天然氣儲運安全具有重要意義。從整體上看，有關(guān)部門不斷完善相應(yīng)法律法規(guī)，以及單位方面加強內(nèi)部管理水平對于開展安全管理工作具有至關(guān)重要的影響。

3 結(jié)語

液化天然氣是社會經(jīng)濟發(fā)展中最重要的能源之一，通過加強儲運安全運行管理、優(yōu)化LNG儲槽/罐的充注工藝流程、調(diào)整安全技術(shù)措施等方法，對其儲存運輸過程中可能發(fā)生的安全事故進行預防，是未來工作的重中之重。除此之外，還需要結(jié)合實際需求，對LNG儲運的安全技術(shù)及管理措施進行進一步研究。