全球正在推进高效、清洁、多元化能源转型,随着我国天然气工业的快速发展,以及煤制气、煤层气、致密气、页岩气的逐步开发利用,中国的能源结构将得以改善,LNG气化站等场站也会随之丰富起来,我国是天然气资源大国,发展天然气是大势所趋。因此,LNG加气站的安全运营也成为经营者及消费者关注的核心问题。
一、LNG加气站的危险性分析
1.1 LNG介质的危险性
爆炸极限为4.6%~14.57%,其主要危险性在于可燃、低温、易爆、无毒但有害。LNG一旦由于储存不当导致泄露的话,会大量气化,遇明火即燃,严重时可产生巨大的火灾。若局部空气中密集分布着大量甲烷气体,并且与空气充分混合,当混合气体中天然气占比达到爆炸极限后,一旦遇到明火就会形成爆炸。同时LNG是深冷液体,运行时正常温度为-160~-120℃,LNG本身是无毒无味的,但是这种液化气含氧量极低,人类不可短时间吸入过多的LMG蒸汽,否则会因缺氧而窒息。所以,在工作人员必须进入LNG液化气工作环境时,则一定要采取相应的保护措施,防止受到侵害。
1.2 LNG加气站硬件设备的危险性
1.2.1LNG储罐:
LNG储罐外壳体材质为Q345钢,内罐材质为O6Cr19Ni10,内外罐之间设有绝热层并抽真空。储罐的设计压力一般为1.2MPa,其最大的危险性在于一旦真空层遭到破坏,其绝热性能就会快速下降,罐内储存的LNG就会因受热而膨胀,从而大量气化,导致储罐压力急速升高,最终导致物理爆炸和化学爆炸事故的发生。针对这种情况,所能采取的防范措施就是在储存罐顶部安装安全放散阀,当罐内压力到达一定限度时,放散阀便会打开,释放一定的压力,以确保储存器不会破裂,防止爆炸或者火灾的发生。
1.2.2工艺管线:
LNG加气站的工艺管线分为真空管和不锈钢焊管保温的方式。真空管原理同储罐一样,也是采用双层夹套管,内层采用不锈钢材料,但不锈钢材料在低温工作状态下会有3‰的收缩量,所以内层不锈钢管材上有波纹管。其危险性在于夹套真空失效后,管材内LNG吸热,大量气化,在排放不及时的情况下,会将波纹管段破坏,最终导致大量泄漏产生严重的危害。而普通不锈钢管大部分是焊接,但也有个别地方为法兰连接,由于LNG运行时的冷热交替,很可能会导致法兰垫片冷收缩,从而导致LNG泄漏。增压汽化器的进出口和LNG储罐与LNG槽车的液相出口连通,同样可能出现密封失效产生泄漏。
1.2.3加气机:
LNG经过潜液泵到达加气机后,压力可达1.2~1.5MPa,而加液软管由于长时间在地面磨损,局部管线厚度达不到要求,在较高压力下,很可能会发生软管破裂,LNG泄漏造成人身伤害的发生。或者采用质量不好的加液软管也会导致该种情况的发生。目前已经有好几起案例发生。加气枪在加气过程中,由于频繁插枪、拔枪,导致密封垫片磨损,也会导致漏液情况的发生。且加气区域可能存在司机停车不熄火的情况,会大大增加LNG泄漏后的危险程度。
1.3 LNG加气站操作过程的危险性
目前国内LNG加气站主要采取人工加气,加气口主要是软管连接,比较容易发生泄漏。且不规范的操作方式会导致泄漏发生可能性的增加。
LNG槽车一般容积为42~52m3,卸车软管与槽车连接时,也会产生LNG泄漏,此时要紧急停止泵的工作。卸车一般要求次数少,时间短,控制在2~3h内。尽量选择人流量小的时候操作,并由LNG加气站专业人员进行。
LNG储罐在投运前需要预冷,每次加液前也需要对工艺管道进行预冷,如未进行预冷或者预冷速度过快,可能会导致工艺管道连接部位发生脆性断裂和冷收缩,从而引发泄露事故,造成工作人员冷灼伤或火灾爆炸事故。
二、 LNG加气站安全防范系统
2.1 LNG泄露处理系统
LNG在少量泄露的情况下,泄露处呈现的是结霜现象,面对这种情况,一般采取开动紧急关停阀门,检查并清理泄露处,完毕后进行安全加气。若泄露气体已达到爆炸下限20%时,此时燃气报警系统就会自动启动声光报警,以警示工作人员,快速采取措施,此时按下急停按钮后,系统还会启动停机系统,紧急切断阀会关闭,从根源上断绝LNG的排放,防止泄漏量的继续增大,在切断源头之后,人工采取干粉灭火器,将其喷洒在液化气表面,降低其气化的速度,为处理危险争取时间。
2.2 管道处泄露的预防处理系统
在低温液化气LNG在管道内运行的时候,由于其过低的温度,管道的金属壁会出现收缩的情况,所以在管道接口处可能会出现裂缝,导致LNG液化气的挥发或者溢出。针对这种情况,首先应该注意的是加气站施工时,严格把关管道的施工质量,尤其是管道接口处焊接的质量。所以,加气站对于这些设备、管道的质量有极高的要求,加气站应该严格按照规范来对站内设备进行检查、检验,保证其通过检验之后,才能投入使用。一旦发生管道泄露事故时,工作人员应以最快的速度切断管线两端阀门,然后采取干粉灭火器或者围堰、管沟等天然屏障来进行补救措施。
2.3 火灾处理系统
若少量LNG液化气泄露时,在工作人员采取了相应的措施进行解决之后,并且在保证明火不再危害站内设备的情况下,可以让火彻底燃烧,以确保可燃气体的彻底消灭。若泄露量过大,或者起火点接近储存罐附近时,则应该立即报警,展开灭火工作,因为风向很可能会危及到储存罐,可能会产生更大的火灾,所以在报警之后,工作人员会立即组织站内救援,采用站内所有可用的灭火设施来组织灭火,疏散无关人员,封锁站前道路,尽力将损害降到最低。
LNG是一种绿色新能源,但也是一种危险的燃料,LNG加气站的工作者应该充分了解其特性,规避不安全因素,时刻将安全放在第一位上,杜绝事故的发生。LNG加气站的安全系统是一项复杂的系统,设计者要综合考虑各个方面的因素,根据具体情况,事先做好防护措施,借助燃气监控系统做好燃气监控,从而保证LNG加气站的安全。