液化天然氣儲運風險因素及策略

趙玖超，何倩，嵇斌華，高炳偉

(1.浙江泰鴿安全科技有限公司，浙江 杭州 316000；2.杭州天然氣有限公司，浙江 杭州 316000；3.湖州市交通運輸行政執法隊，浙江 湖州 313000)

0 引言

人們環保意識逐步提升，重視對現有能源結構體系的優化，廣泛推廣清潔能源。液化天然氣是以甲烷為主要成分的燃料，無色無味，通過液化處理后讓其始終處于低溫液化形態，通過特殊的設備對其進行儲存和運輸。液化天然氣在儲運環節涉及技術復雜，對儲運設備的要求較高，如果未滿足儲運標準會出現火災、燃料泄漏等一系列嚴重的安全問題。相關人員需要建立完善的儲運安全管理機制，落實安全管理策略，確保及時將液化天然氣安全運輸到指定區域。

1 液化天然氣的儲運形式

1.1 儲存形式

液化天然氣包括三種儲存形式：(1)單容罐，利用不銹鋼材料制作內罐，在內罐增加保溫層及擋液墻；(2)雙容罐，利用不銹鋼材料制作內罐，外罐會選擇不銹鋼或鋼筋混凝土作為制作材料[1]；(3)全容罐，該種容器和雙容罐相同，均包括內罐和外罐，并且制作材料相同，但是內罐會增加保溫層。

1.2 運輸形式

液化天然氣包括三種運輸形式：(1) 罐車運輸，利用專門車輛運輸能源，所能運輸的能源總量相對較小，適用于短距離能源運輸要求；(2)船舶運輸，通過船舶對能源進行運輸，安全性高，運輸量大，適用于長距離能源運輸要求；(3)管道運輸，將管道作為運輸設備，運輸便捷，但是容易受到各種不同因素的影響，對管道質量、外部環節控制要求較高。

2 液化天然氣的儲運風險因素

2.1 運輸過程風險

在罐車運輸模式下，如果缺少精細化的物流管理模式以及良好的安全意識，在運輸時容易出現交通事故，會給交通體系以及社會環境造成惡劣影響。一些現役使用的罐車在使用一段時間后沒有及時對其進行檢查，不符合安全運輸標準[2]。并且沒有增加充足的安全冗余設置，裝卸液接口密封不嚴、安全泄放裝置缺失或失效、未設置靜電接地裝置等，部分廠家會對車輛進行改裝，也會影響車輛的安全性。液化天然氣本身溫度處于較低的狀態，如泄漏的LNG 不慎噴濺到人體，且操作人員未佩戴相應的勞動保護用品，可能造成人員凍傷事故，如發生大量泄漏，在局部區域濃度過高，造成氧含量過低，可能導致人員窒息。

2.2 液化天然氣特性風險

液化天然氣屬于易燃易爆能源，主要原因在于其由甲烷所組成，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。液化天然氣具有快速相變的特性，如果液體之間密度相差較大，在結束之后熱溫大于冷溫111 倍時，冷溫會處于快速上升的狀態，在表面會出現核溫度，熱溫會在較短的時間內利用鏈式反應生成較多的氣體，導致水分快速蒸發。快速相變是液化天然氣在和水接觸時所形成的一種RPT 現象，當其泄漏后和水接觸會出現對流傳熱現象，因此在一定面積內水分蒸發的速度是處于不變狀態的，但是天然氣會因水流而出現泄漏量增加的問題，最后氣體蒸發量和泄漏生成氣體量相同，增加安全事故的發生概率，影響儲運安全性[3]。

3 液化天然氣的儲運安全管理策略

3.1 做好儲運設備設施管理

在儲運環節儲罐十分重要，當儲罐出現問題后增加泄漏事故發生概率，管道破損或者閥門泄漏等均是較為常見的安全隱患。液化天然氣同時具有蒸發的特性，且儲罐內部可以容納的BOG 氣體量是有所限制的，隨著罐內壓力不斷升高，如果BOG 不能及時排出，當罐內壓力超過儲罐極限壓力時，儲罐存在破裂風險。如果在附近同時存在明火會在液化天然氣泄漏后引發爆炸或者火災，因此應重點針對儲罐進行有效的設備管理。

首先，在儲運項目設計環節中需要對現場環境進行調查，觀察附近環境是否存在特殊的影響因素，搜集地質調查數據，綜合多樣數據對設計方案進行優化和調整，防止出現設備基礎不均勻下沉的現象。在液化天然氣存儲環節，應構建動態化下沉監測機制，觀察其下沉量是否在一定范圍內，如果超出所允許的標準需要立即進行調整[4]。

其次，做好防凍防腐處理，避免外界自然因素給儲罐帶來影響，保證管道的完整性。例如，某企業選擇在儲罐內部配備溫度計、密度計以及液位計等這一類監測儀器，通過觀察儀器數據可以直接發現儲罐所存在的異常問題，提高監測效果，并定期維護來延長使用壽命。如果出現異常現象，可以通過報警設備及時向現場人員進行警示，降低安全事故的發生概率。

最后，挑選優質材料制作儲罐，要求其具有高強度和耐低溫的特性，可以適應低溫環境。例如，某企業選擇強化儲罐材料的抗沖擊性、耐腐蝕性，抵御外部復雜環境給儲罐造成的影響，提升液化天然氣防護效果。液化天然氣屬于低溫介質，需要和其進行直接接觸的構件均應具有耐低溫的特性，同時也需要選擇具有隔熱性以及耐火性的保溫材料，良好的隔熱性可以避免出現物料損失過大的現象。

3.2 預防“翻滾”事故出現

“翻滾”事故是儲運環節中常見的問題之一，引發因素較多，例如不同批次LNG 密度不同、長時間儲存且未注入或輸出LNG 液體、監測儀表故障等，需要做好事故預防措施。

首先，對氣源組成比例進行控制，防止其出現過多的波動和變化，優先挑選相同來源氣源，使天然氣原料組分呈現為一致的狀態。如果存在組分差異，需要重點對分層問題進行控制，可以選擇在頂部以及底部位置設置充注管路，不僅能夠起到預防的效果，同時也可以消除已經出現的分層問題。

其次，從密度角度出發優化進料方案設計，密度小時從儲罐下方輸入天然氣，相反則從上方輸入天然氣，確保在儲罐內部可以讓天然氣均勻混合，防止出現翻滾問題。

最后，定期對儲罐內LNG 進行打循環，防止因長時間儲存發生分層。例如，企業應制定合適的應急方案，在出現翻滾現象后第一時間采取有效措施進行處置，如打開緊急放空閥泄壓等，避免翻滾事故造成更為嚴重的影響。

3.3 設計針對性管理策略

液化天然氣的運輸方式存在較大差異，不同運輸形式的風險因素不同，應根據具體的運輸形式設計安全管理措施。

3.3.1 罐車運輸

首先，在罐車運輸時應加強罐車質量控制，為天然氣儲運提供重要的基礎保障。相關人員應改變以往內外筒體薄、重量輕、承載質量大的傳統設計問題，提升罐車的運輸性能。在罐車結構配置方面應增加安全輔助設施，如在罐車運輸過程中會出現靜電，應設置接地裝置，起到消除靜電的作用。在罐車上安裝阻火器，如果放空口處著火可以避免出現火焰回火的問題，保證罐車的安全性，并且要求在罐車左側和右側分別安裝滅火設備，強化火災應急處理能力。在具體操作時應加強內部氧氣含量的控制，在注入液化天然氣前利用氮氣置換，在置換完畢后檢測氧氣含量，當數值在2%以內可以注入能源。

其次，落實防超壓技術要點，利用平壓、卸液兩種方式進行處理。平壓可以控制儲罐壓力，增加槽車壓力，可以選擇將儲罐和槽車的頂部位置進行連接并進行平壓處理，或可以將儲罐頂部、槽車底部進行連接并進行平壓處理。后一種平壓操作方式效果更好，但操作難度大，也具有一定的風險，頂部高壓氣體很有可能會對槽車底部液體造成一定的沖擊，加快液體蒸發速度，嚴重時會因旋渦而引發其他事故問題。卸液利用進液的方式進行儲罐壓力控制，上進液是作為常用的處理方式，在儲罐頂部位置設置噴淋點，加快頂部氣體液化速度，提高降壓效果。

3.3.2 船舶運輸

船舶運輸發展速度較快，擁有完善的安全控制模式，運輸安全性相對較高。在運輸時應對船體進行安全控制，采用雙層殼體的結構，在船舶的外殼體和儲槽間形成保護，能夠對內部空間進行保護，避免船舶撞擊而引發惡性事件。在制冷環節會應用全冷式或半冷半壓式技術，需要根據運輸船的規模選擇相應的技術，大型船舶通常選擇前一種制冷技術，小型運輸船則會選擇半冷半壓式制冷技術。在隔熱性能控制時，會利用真空粉末或者高分子有機發泡材料做好隔熱管理[5]。

真空粉末是投入成本最少的一種隔熱技術，操作方式簡單，真空多層成本投入則明顯高于真空粉末，但是相對而言，隔熱效果也更為優越，所占據的空間較小，可以留出更多的空間裝載貨物。如果選擇填充粉末的方式進行隔熱，雖然成本會有所下降，但是在船體不斷地運動過程中很有可能會出現粉末沉降問題。船舶運輸通常可以對液化天然氣蒸發的一部分進行再次液化處理，將30% 左右的蒸發天然氣作為再次液化的能源，將其余的蒸發氣體進行回收，是一種同時兼具安全性和經濟性的管理技術。

3.3.3 管道運輸

在短距離運輸過程中通常會選擇管道運輸模式，相對于其他運輸模式而言管道運輸對運行溫度有一定的要求，需要保持在低溫狀態，并且要求管道具有較好的密封性，能夠對內部壓力進行有效控制。管道運輸需要將管道埋設在地下，會使管道運輸受到各種地質環境因素的影響，并且一旦出現地質災害很有可能會給管道造成損害，因此需要加強施工管控做好實地調查。在管道工程建設中應了解當地的地質分布特點和巖層分布規律，掌握地質災害的發生時間和頻率，為管道提供良好的運輸環境。

在施工時也需要做好管道安全管控，對管道進行密封性檢測，通過質量驗收的方式加強管道質量控制效果，降低后續管道出現泄漏的概率。相關人員需要定期對管道的運行環境進行監測，掌握周圍環境出現的變化，強化場站設備安全管控，形成完善的安全管理模式。管道運輸提高了對外部環境的要求，應組建一支高素質的維護隊伍，做到定期維護、專業維護，及時發現管道所存在的異常問題。

3.4 預防火災

火災預防對液化天然氣儲運有著重要的影響，需要重點分析在儲運環節所存在的火災風險與隱患，根據運輸形式的不同選擇合適的預防策略。通常情況下車輛運輸火災隱患發生概率最高，在裝車環節、運輸環節以及卸液環節均有可能會發生泄漏，需要形成全過程安全預防意識。在裝卸環節應落實“五必查”要求，即：檢查運輸企業運輸車輛是否具有有效運輸經營證；檢查駕駛人、押運人員是否具有有效資質證件；檢查運輸裝備是否在檢驗合格有效期內；檢查所充裝或者裝載的危險貨物是否與危險貨物運單載明的事項相一致；檢查所充裝的危險貨物是否在罐式車輛罐體的適裝介質列表范圍內。還應根據GB/T 29639—2020《生產經營單位安全生產事故應急預案編制導則》要求及實際情況編制應急預案，并定期進行演練。

4 結語

液化天然氣是一種清潔能源，無毒害性、腐蝕性，和氣態天然氣相比體積小，通過對天然氣進行凈化和低溫液化處理后不會在使用過程中產生過多的污染，并且熱量大，性價比高。液化天然氣在工業原料、日常生活、天然氣調峰、汽車燃料等多個方面有著廣泛應用，因此，液化天然氣的儲運環節，需要選擇合適的管理策略，需要加強設備設施以及運輸形式管理，重點預防“翻滾”事故以及泄漏的發生，從儲運環節的多個角度出發制定安全管理策略，強化安全管理效果。