LNG加氣站的安全系統分析

雷勇

摘 要：近年來，LNG作為一種新型車用燃料出現在人們的生活中，相對于傳統燃料而言，天然氣憑借自身清潔、高效的優勢，占據了極大的市場份額。隨之而來的就是LNG加氣站的迅速發展，但是我國LNG產業仍處于發展初期，部分私人投資站點管理的不規范，造成很多天然氣泄漏甚至爆炸事故。文章通過對LNG加氣站的安全系統進行分析，提出相應對策，以減少危險事故的發生。

關鍵詞：LNG；加氣站；風險分析；安全系統；應對措施

中圖分類號：U473.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0068-02

改革開放以來，我國創造了經濟高速增長的奇跡，但這一增長是以犧牲環境、破壞資源為代價，以高投入、高消耗、高污染、低效率的粗放型增長方式為特征。

化石燃料的使用，使得空氣污染嚴重，PM2.5嚴重超標。而天然氣作為一種清潔能源，以其低污染、低排放的特點受到全世界的關注。LNG作為柴油的一種替代燃料，得到了廣泛應用。

因此，LNG加氣站的安全運營也成為經營者及消費者關注的核心問題。

1 LNG加氣站的危險性分析

1.1 LNG介質的危險性

LNG的主要成分是甲烷，儲存溫度約-162 ℃，爆炸極限為4.6%～14.57%。其主要危險性在于可燃、低溫、易爆、無毒但有害。LNG一旦由于儲存不當導致泄露的話，會大量氣化，遇明火即燃，嚴重時可產生巨大的火災。若局部空氣中密集分布著大量甲烷氣體，并且與空氣充分混合，當混合氣體中天然氣占比達到爆炸極限后，一旦遇到明火就會形成爆炸。同時LNG是深冷液體，運行時正常溫度為-160～-120 ℃，若工作人員不慎接觸到LNG，立刻會產生嚴重的低溫凍傷，撕裂皮膚，留下傷疤。而如果長期暴露于LNG含量較多的空氣中，而沒有相應的保護措施，長時間就會造成低溫麻醉的危險。所以在LNG低溫場所工作，必須給工作人員做好相應的保護工作，防止低溫凍傷、低溫麻醉的情況發生。LNG本身是無毒無味的，但是這種液化氣含氧量極低，人類不可短時間吸入過多的LMG蒸汽，否則會因缺氧而窒息。所以，在工作人員必須進入LNG液化氣工作環境時，則一定要采取相應的保護措施，防止受到侵害。

1.2 LNG加氣站硬件設備的危險性

1.2.1 LNG儲罐

LNG儲罐外殼體材質為Q345鋼，內罐材質為O6Cr19Ni10，內外罐之間設有絕熱層并抽真空。儲罐的設計壓力一般為1.2 MPa，其最大的危險性在于一旦真空層遭到破壞，其絕熱性能就會快速下降，罐內儲存的LNG就會因受熱而膨脹，從而大量氣化，導致儲罐壓力急速升高，最終導致物理爆炸和化學爆炸事故的發生。針對這種情況，所能采取的防范措施就是在儲存罐頂部安裝安全放散閥，當罐內壓力到達一定限度時，放散閥便會打開，釋放一定的壓力，以確保儲存器不會破裂，防止爆炸或者火災的發生。

1.2.2 工藝管線

LNG加氣站的工藝管線分為真空管和不銹鋼焊管保溫的方式。真空管原理同儲罐一樣，也是采用雙層夾套管，內層采用不銹鋼材料，但不銹鋼材料在低溫工作狀態下會有3‰的收縮量，所以內層不銹鋼管材上有波紋管。其危險性在于夾套真空失效后，管材內LNG吸熱，大量氣化，在排放不及時的情況下，會將波紋管段破壞，最終導致大量泄漏產生嚴重的危害。而普通不銹鋼管大部分是焊接，但也有個別地方為法蘭連接，由于LNG運行時的冷熱交替，很可能會導致法蘭墊片冷收縮，從而導致LNG泄漏。增壓汽化器的進出口和LNG儲罐與LNG槽車的液相出口連通，同樣可能出現密封失效產生泄漏。

1.2.3 加氣機

LNG經過潛液泵到達加氣機后，壓力可達1.2～1.5 MPa，而加液軟管由于長時間在地面磨損，局部管線厚度達不到要求，在較高壓力下，很可能會發生軟管破裂，LNG泄漏造成人身傷害的發生。或者采用質量不好的加液軟管也會導致該種情況的發生。目前已經有好幾起案例發生。

加氣槍在加氣過程中，由于頻繁插槍、拔槍，導致密封墊片磨損，也會導致漏液情況的發生。且加氣區域可能存在司機停車不熄火的情況，會大大增加LNG泄漏后的危險程度。

1.3 LNG加氣站操作過程的危險性

目前國內LNG加氣站主要采取人工加氣，加氣口主要是軟管連接，比較容易發生泄漏。且不規范的操作方式會導致泄漏發生可能性的增加。

LNG 槽車一般容積為42～52 m3，卸車軟管與槽車連接時，也會產生LNG泄漏，此時要緊急停止泵的工作。卸車一般要求次數少，時間短，控制在2～3 h內。盡量選擇人流量小的時候操作，并由LNG加氣站專業人員進行。

LNG儲罐在投運前需要預冷，每次加液前也需要對工藝管道進行預冷，如未進行預冷或者預冷速度過快，可能會導致工藝管道連接部位發生脆性斷裂和冷收縮，從而引發泄露事故，造成工作人員冷灼傷或火災爆炸事故。

2 LNG加氣站安全防范系統

2.1 LNG泄露處理系統

LNG在少量泄露的情況下，泄露處呈現的是結霜現象，面對這種情況，一般采取開動緊急關停閥門，檢查并清理泄露處，完畢后進行安全加氣。

若泄露氣體已達到爆炸下限20%時，此時燃氣報警系統就會自動啟動聲光報警，以警示工作人員，快速采取措施，此時按下急停按鈕后，系統還會啟動停機系統，緊急切斷閥會關閉，從根源上斷絕LNG的排放，防止泄漏量的繼續增大，在切斷源頭之后，人工采取干粉滅火器，將其噴灑在液化氣表面，降低其氣化的速度，為處理危險爭取時間。

如果泄漏事故發生在第一道閥門之前，則無法通過關閉第一道總閥門來處理危險情況，而此時加氣站所設置的圍堰便會產生巨大的作用，泄露的液化氣可以被全部圍截在圍堰之中而不會擴散到整個場區之內，泄露的LNG經過氣化后向大氣中擴散，降低站內危險因素。在事故初期，站內安全員要疏散無關人員，并封鎖站前道路，關閉站內電源，以將災害損失達到最低，保證人們的生命安全。

2.2 管道處泄露的預防處理系統

在低溫液化氣LNG在管道內運行的時候，由于其過低的溫度，管道的金屬壁會出現收縮的情況，所以在管道接口處可能會出現裂縫，導致LNG液化氣的揮發或者溢出。針對這種情況，首先應該注意的是加氣站施工時，嚴格把關管道的施工質量，尤其是管道接口處焊接的質量。所以，加氣站對于這些設備、管道的質量有極高的要求，加氣站應該嚴格按照規范來對站內設備進行檢查、檢驗，保證其通過檢驗之后，才能投入使用。一旦發生管道泄露事故時，工作人員應以最快的速度切斷管線兩端閥門，然后采取干粉滅火器或者圍堰、管溝等天然屏障來進行補救措施。

2.3 火災處理系統

若少量LNG液化氣泄露時，在工作人員采取了相應的措施進行解決之后，并且在保證明火不再危害站內設備的情況下，可以讓火徹底燃燒，以確保可燃氣體的徹底消滅。若泄露量過大，或者起火點接近儲存罐附近時，則應該立即報警，展開滅火工作，因為風向很可能會危及到儲存罐，可能會產生更大的火災，所以在報警之后，工作人員會立即組織站內救援，采用站內所有可用的滅火設施來組織滅火，疏散無關人員，封鎖站前道路，盡力將損害降到最低。

3 結 語

LNG 是一種綠色新能源，但也是一種危險的燃料，LNG加氣站的工作者應該充分了解其特性，規避不安全因素，時刻將安全放在第一位上，杜絕事故的發生。LNG加氣站的安全系統是一項復雜的系統，設計者要綜合考慮各個方面的因素，根據具體情況，事先做好防護措施，從而保證LNG加氣站的安全。

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