液化天然氣貯存過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析

梁曉玲(呼和浩特石化公司，10070)

天然氣作為世界三大一次能源之一，相比于煤炭與石油，具有清潔、高效、經(jīng)濟(jì)、方便可靠等優(yōu)點(diǎn)。液化天然氣(liquefied natural gas簡(jiǎn)稱LNG)是天然氣在常壓下冷卻至-162℃的液態(tài)形成，熱值為52MMBtu/t，在貯藏運(yùn)輸過(guò)程中可最大程度節(jié)約貯運(yùn)成本及空間。我國(guó)作為能耗消耗大國(guó)，為保證能源多元化并改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，我國(guó)也越來(lái)越重視LNG產(chǎn)業(yè)。LNG屬于易燃、易爆危險(xiǎn)化學(xué)品，在運(yùn)輸貯藏過(guò)程中實(shí)現(xiàn)零風(fēng)險(xiǎn)是國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域人員所重視的問(wèn)題，特別是針對(duì)我國(guó)相對(duì)滯后的安全管理規(guī)范以及科學(xué)性的安全評(píng)價(jià)體系，全面準(zhǔn)確的掌握LNG貯運(yùn)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)分析尤為重要。

1 LNG貯存系統(tǒng)

如圖1所示，LNG貯存系統(tǒng)主要包括接收、貯存、再氣化等功能，最終實(shí)現(xiàn)用戶管網(wǎng)穩(wěn)定輸配天然氣。通過(guò)壓差裝卸公路槽車或罐式集裝箱車等運(yùn)來(lái)的LNG，隨后通過(guò)空浴氣化器、水浴汽化器、BOG處理工段并計(jì)量加臭后送入高壓用戶管網(wǎng)輸配系統(tǒng)。

2 LNG貯存系統(tǒng)危險(xiǎn)性分析

2.1 LNG自身危險(xiǎn)性分析

單位體積的LNG氣化后體積擴(kuò)大625倍，同時(shí)其在空氣中的可燃極限為5.3%-15.0%，的燃點(diǎn)為538℃，因此LNG在空氣中泄漏后主要存在的危險(xiǎn)性如下:氣化后625倍的擴(kuò)大率使其泄漏后迅速在空氣中形成極易燃燒的氣云，一旦接觸點(diǎn)火源，便有火災(zāi)甚至爆炸的危險(xiǎn)；低溫氣化屬于蒸發(fā)吸熱過(guò)程，瞬間大范圍氣化過(guò)程導(dǎo)致的低溫會(huì)使與其接觸的低合金碳鋼發(fā)生脆性破裂，同時(shí)如果人員在無(wú)防護(hù)情況下接觸LNG或者氣化中的LNG均會(huì)造成人員凍傷、甚至死亡；氣化后的LNG擴(kuò)散到空氣中，當(dāng)天然氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大于40%時(shí)，會(huì)造成人員失去知覺(jué)甚至窒息死亡。

2.2 貯存過(guò)程危險(xiǎn)性分析

在貯藏或運(yùn)輸LNG過(guò)程中的主要存在的潛在危險(xiǎn)如下:同上述LNG自身危險(xiǎn)性一致，LNG在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯藏、管網(wǎng)輸送等過(guò)程中由于設(shè)備、閥門、管道、機(jī)泵等處存在的泄漏點(diǎn)所導(dǎo)致的LNG氣化泄漏，會(huì)由于不同類型的點(diǎn)火源，電火花、明火、高溫表明等，產(chǎn)生火災(zāi)甚至爆炸；在LNG絕熱貯罐中，由于吸收外界能量所導(dǎo)致的常量蒸汽(BOG)，如果處理不當(dāng)，BOG量將迅速增大、罐內(nèi)壓力快速升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成貯藏罐破裂；由于進(jìn)料組分與貯藏罐內(nèi)LNG組分不一致、或者進(jìn)料方式不恰當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)貯藏罐內(nèi)LNG的大量蒸發(fā)，進(jìn)而罐內(nèi)壓力快速升高，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成貯藏罐破裂；貯藏罐破裂所導(dǎo)致的人員傷亡、環(huán)境污染以及經(jīng)濟(jì)損失是非常嚴(yán)重的。

2.3 LNG事故及安全規(guī)范

自1944年首次出現(xiàn)的LNG貯罐爆炸事故造成128人死亡，人們對(duì)于LNG的安全問(wèn)題存在擔(dān)憂，下圖是自1965年至2000年的LNG事故統(tǒng)計(jì)圖，這為我國(guó)日后安全使用LNG問(wèn)題敲響警鐘，同時(shí)在LNG安全規(guī)范方面提出更高要求。目前LNG行業(yè)的安全規(guī)范主要有美國(guó)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)，例如涉及到LNG生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)确矫娴腘FPA 59A、涉及到設(shè)備安裝方面的49CFR Part 193、涉及到水上及岸上設(shè)備安裝設(shè)計(jì)方面的33CFR Part127及EN1473等。我國(guó)LNG行業(yè)起步晚、暫時(shí)沒(méi)有LNG相關(guān)安全規(guī)范，但目前我國(guó)液化氣天然氣標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)工作組正加緊參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我國(guó)國(guó)情制定相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，目前已完成《液化天然氣、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》、《液化天然氣罐式集裝箱》、《液化天然氣的一般特征》、《液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)程》四項(xiàng)國(guó)標(biāo)。

2.4 LNG危險(xiǎn)評(píng)估體系

危險(xiǎn)源辨識(shí)過(guò)程是危險(xiǎn)評(píng)估體系的基礎(chǔ)，主要包括分析系統(tǒng)屬性、調(diào)查危險(xiǎn)源、界定危險(xiǎn)區(qū)域、分析存在條件及觸發(fā)因素、分析潛在危險(xiǎn)性、最后進(jìn)行危險(xiǎn)源等級(jí)劃分。在危險(xiǎn)源準(zhǔn)確辨識(shí)后選擇合適的評(píng)價(jià)方法及分級(jí)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)最終制定預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案是風(fēng)險(xiǎn)控制的最終目的。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法是危險(xiǎn)評(píng)估體系的核心，按照方法特征主要分為定性評(píng)價(jià)(如故障樹、檢查表、矩陣分析法等)、半定量評(píng)價(jià)、定量評(píng)價(jià)、綜合評(píng)價(jià)等；按照數(shù)據(jù)信息來(lái)源可分為專家評(píng)分法、參照類別法、模糊數(shù)學(xué)定量分析、灰色風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法等。

LNG的危險(xiǎn)性主要來(lái)自兩部分:公路槽車運(yùn)輸過(guò)程、儲(chǔ)存站儲(chǔ)存過(guò)程。其中公路槽車運(yùn)輸過(guò)程危險(xiǎn)因素主要包括緊急切斷閥故障(堵塞、泄露、破損)，安全閥故障(泄露、關(guān)閉不嚴(yán)、無(wú)法打開)，液位計(jì)故障(指示錯(cuò)誤、連接部分滲漏)，槽車底盤故障(裂紋、斷裂、失效、脫落、泄露)，裝卸管接頭故障(連接部分及密封處滲漏)，連接膠管及壓力表故障(泄露或錯(cuò)誤指示)，消除靜電裝置及裝卸閥門故障(靜電積累、指示錯(cuò)誤、泄露)，罐體故障(泄露、螺絲松動(dòng))等。儲(chǔ)存站危險(xiǎn)因素主要包括連接管故障(斷裂、粗糙、泄露)，罐體故障(氣體摩擦、泄露)，測(cè)量?jī)x器故障(儀器損壞、人為誤差)，消除靜電及接地電阻裝置故障(靜電積累、電阻不符合要求)，人工操作故障(作業(yè)操作不當(dāng)、點(diǎn)火花、摩擦)，避雷裝置故障(雷電直擊)等。

在LNG全壽命周期內(nèi)根據(jù)不同階段所具有的潛在危險(xiǎn)因素，選擇適當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，預(yù)測(cè)危險(xiǎn)發(fā)生點(diǎn)，將LNG運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中存在的不安全因素控制到最低水平是LNG產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然要求。