小型LNG氣化站安全性的分析

潘前江(貴州燃氣集團股份有限公司，貴州 貴陽 550001)

0 引言

新時代背景下，為了進一步加快煤改氣工程進程，相關部門先后發(fā)布了多項文件，以針對性且強有力的補貼政策，為LNG氣化站的建設提供了有利條件。2001年，淄博LNG氣化站建成，這也是我國LNG供氣的開端。相關調查數(shù)據(jù)顯示，2019年我國LNG氣化站數(shù)量已經達到3900座?，F(xiàn)在，小型LNG氣化站以建設周期短、消耗成本低等優(yōu)勢，在全國各地的建設量呈現(xiàn)出明顯上升趨勢。但相對來說，行業(yè)內的競爭越來越激烈，這種情況下“安全第一”成為首要考慮的核心問題，要想從根本上提升小型LNG氣化站安全水平，則必須從多個角度出發(fā)，展開深入性的專業(yè)研究。

1 LNG特性

LNG是液態(tài)天然氣，核心成分為甲烷，將氣態(tài)下的天然氣冷卻到-162℃，相比較而言具有節(jié)省空間、運輸方便、性能高的優(yōu)勢。LNG有著明顯的易蒸發(fā)性，當周邊環(huán)境中的溫度不斷上升，就會逐漸轉換為NG。若是轉化后NG溫度超過了-107℃，此時其密度小于空氣，就會出現(xiàn)向上擴散的現(xiàn)象。如果發(fā)生LNG大量泄漏事故，且在較短的時間內難以控制，此時溫度未超過-107℃，會直接順著地面蔓延，快速擴散，極易造成嚴重的火災，直接危害到人們的生命安全。因LNG儲存在低溫的環(huán)境中，故其具有低溫性的特點，當外界有的材料與其接觸，就有可能發(fā)生反應，造成設備受損等隱患，嚴重情況下設備損壞、LNG泄漏。

隨著社會經濟的飛速發(fā)展，LNG亦應用至多個領域，涉及到海水淡化、汽車、液化氣運輸船等。與天然氣相比，LNG在投資、體積等方面占據(jù)優(yōu)勢；與汽油相比，LNG在費用、生態(tài)環(huán)保、性能等方面占據(jù)優(yōu)勢。LNG成分純，燃燒后生成二氧化碳與水，不會造成環(huán)境污染問題，屬于典型的“綠色”能源。新形勢下，我國尤為重視LNG產業(yè)發(fā)展，將大量資金、資源投入到項目建設當中，強調節(jié)能環(huán)保、低碳經濟，同時設定了“安全第一，綜合防治”的方針，對小型LNG氣化站提出了更高的要求。

2 小型LNG氣化站工藝系統(tǒng)安全性分析

2.1 工藝流程

工藝流程對確保氣化站安全運行極為重要，為此，必須優(yōu)化工藝流程，適當?shù)卦鎏硐鄳鞒?，以此來全面提升氣化站的安全性能以及LNG的整體質量。

(1)增壓流程。為了保證儲罐內壓力穩(wěn)定，應選擇最為適宜的增壓方式。最為常見的方式為低溫泵增壓，即將低溫泵裝設在相應位置，以泵來實現(xiàn)增壓，將液態(tài)天然氣傳輸。但由于這一方式對硬件條件要求極高，因此小型LNG氣化站并不能使用這一方式[1]。另一增壓方式為自增壓，在保證儲罐穩(wěn)定安全的前提下，若是其內部氣壓小于0.2MPa，則可自動調節(jié)，進入自增壓模式。

(2)泄壓流程。當LNG運輸?shù)较鄳臍饣竞?，主要運用氣化站內設有的增壓氣化器實現(xiàn)升壓，形成一定壓差，再以這一壓差來裝卸LNG。裝卸完成后，將槽車中的氣相天然氣進行回收。在氣化站檢修的過程中，運用裝卸系統(tǒng)可再次實現(xiàn)裝車、外運。在儲罐以及管路系統(tǒng)，設置了相應的安全放散閥。若是壓力超過其預設范圍，則開始自動工作，完成泄壓，將壓力降下來，控制在一定的范圍之內。除此以外，必須要確保集中排放管的暢通，適當?shù)卦鲈O排污裝置。

(3)供氣流程。氣化站內儲罐中的LNG進入到氣化器，將四周所存在的熱量充分吸收，逐漸地轉化成自然狀態(tài)天然氣。這一氣化器為空溫式氣化器，屬于最為主要的氣化設施，核心部分為換熱裝置，氣動閥自動工作，交替使用。在出口部分有相應的測溫點，若是溫度低于5℃，復熱器開始工作，以滿足后續(xù)使用的各項實際需求。

(4)氮氣吹掃流程。在裝卸的過程中，為了防止雜質進入到管道當中，影響到整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需要在卸車部分增設管路吹掃，通常情況下使用氮氣瓶，展開有效的吹掃。

(5) BOG回收流程。BOG系統(tǒng)由加熱器、安全閥、截止閥等組成，氣化站內 BOG蒸發(fā)氣的來源頗多，要想提高整個系統(tǒng)的安全性能，可增設相對較為獨立的BOG回收流程，以此從根本上

降低BOG的排放，充分回收，避免發(fā)生環(huán)境污染問題，同時將儲罐內的壓力降低，有利于LNG裝卸。

2.2 主要設備

(1) LNG儲罐。LNG儲罐主要由外罐與內罐兩大部分組成，該組成系統(tǒng)當中設有相應的保護器，主要目的是排放后降低壓力，避免設備受到破壞。保護器的選型應當結合相關標準文件來確定。在外罐上設有防爆口，若是出現(xiàn)異常情況，泄放壓力足夠時，則會開始動作。在內罐上設有安全閥以及排放閥，能夠有效滿足實際需求。

(2)氣化類設備。必須結合地方實際情況，嚴格分析最低氣溫，以此為基準進行氣化類設備設計，使得換熱面積可滿足需求，同時材質性能須良好，包括強度、韌性等。另外，設計過程中還應考慮到換熱以及化霜，設備最低連續(xù)運轉時長為八小時，同時需要提前預設可靠性強的防雷、防靜電措施。

(3)復熱器。復熱器應當結合實際使用情況，對地方最為惡劣的工況進行調查與分析，使得使用端的溫度在5℃之上。同時，需要考慮排污與安全放散，提高其安全性能，實現(xiàn)穩(wěn)定運行[2]。

(4)調壓器。檢查調壓器安裝竣工的驗收資料是否齊全，所有閥門的閥位是否在合適的位置；閥門的方向是否正確，各個部件是否完好，記錄所有壓力表的原始示值。

(5)流量計。流量計最少要存儲一年內的所有數(shù)據(jù)，不僅要有現(xiàn)場顯示功能，而且要實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。防護等級在IP66之上，精讀為1.0級。這一裝置須配備修正儀，具有自行修正補償?shù)墓δ?，也可直接轉換為標準流量。

(6)加臭機。加臭劑的滴入由有驅動隔膜式柱塞計量泵來控制，對流量計傳來的數(shù)據(jù)信息進行分析，控制加臭量，具有自動控制的特點，同時也可以自行設定加臭量。

3 小型 LNG氣化站控制系統(tǒng)安全性分析

(1)緊急停車系統(tǒng)(ESD)。緊急停車系統(tǒng)處在一個靜止的狀態(tài)。若是發(fā)生了突發(fā)事故，則及時發(fā)出相應的信號，傳送到控制系統(tǒng)，當PLC接收到信號之后立即動作，完成緊急切斷，將突發(fā)事故的威脅與負面影響降到最低。

(2)自動控制系統(tǒng)。通常情況下，這一系統(tǒng)主要有PLC、上位機、儀器儀表等多個設備組成。程控邏輯設計要符合工藝系統(tǒng)的控制要求。全站要設置一臺工業(yè)計算機作為上位機操作員站，完成對整個工藝系統(tǒng)集中監(jiān)視、管理和自動程序控制。

(3)防雷接地。直接引入電源的配電箱必須具有Ⅰ級保護器，這樣才能滿足安全性能?？刂乒耠娫刺幵O有Ⅱ級保護器，其主要目的是保護整個控制系統(tǒng)不會受到浪涌沖擊。此外，靜電接地必須要根據(jù)標準規(guī)范來完成。

(4)安全聯(lián)鎖。氣化站內的各個儀器儀表必須設有多層報警，若是測量的數(shù)據(jù)過高或者過低，及時發(fā)出信號，相關技術人員立即檢查。若是出現(xiàn)高高報警或者低低報警時，直接進入安全聯(lián)鎖，自動動作，采取預防措施，避免出現(xiàn)嚴重的安全事故。

(5)可燃氣體報警系統(tǒng)。氣化站內必須設有嚴格的報警系統(tǒng)。為了有效提高整體安全性能，可結合實際場地布置來安裝可燃氣體探測器，安裝的區(qū)域包括卸車區(qū)、調壓區(qū)等高風險區(qū)。一般情況下，與之對應的控制器可安裝在室內，若是發(fā)生泄漏，達到上限，報警系統(tǒng)工作，關聯(lián)設備動作，實現(xiàn)緊急切斷，并發(fā)出報警信號。

(6)無線遠傳系統(tǒng)。主要技術為GPRS 技術，通過接口與PLC相連，當接收到信號之后，直接上傳至云端服務器[3]。相關技術人員可在智能手機上下載相應的APP，或者直接進入到網站，全面掌握氣化站內的數(shù)據(jù)信息，若是出現(xiàn)異常情況，則會報警，向手機發(fā)送提示短信。

4 小型LNG氣化站過程安全性分析

4.1 設計中的損傷與預防

(1)材料沖擊試驗韌性指標較低。當被焊接材料或者焊縫有一定缺陷時，出現(xiàn)缺陷的地方應力較大，受到尺寸、形狀等影響，造成應力集中、材料沖擊試驗韌性指標較低。要想解決這一問題，必須要從多個角度出發(fā)，對可能發(fā)生的情況加以分析，選擇最佳的材料，同時根據(jù)標準規(guī)范要求完成試驗。

(2)連接處結構有缺陷，出現(xiàn)開裂、泄漏等問題。連接處結構有缺陷，造成應力集中，出現(xiàn)開裂、泄漏等問題。應當及時采取預防措施，展開科學且細致的計算，確保連接處結構的合理性，有效控制局部應力。

4.2 制造時的損傷與預防

(1)設備出現(xiàn)開裂。在組裝的過程中強行組對，造成應力較大，出現(xiàn)開裂問題。焊接過程中接頭處有缺陷，導致外觀質量極差。因此，在制造時應當完善圖紙，根據(jù)圖紙來準確界定各個部件的尺寸，嚴禁強行組隊行為，結合圖紙要求展開焊接工作，有效確保接頭以及外觀的整體質量。

(2)保冷管道外層出現(xiàn)結霜現(xiàn)象。LNG是低溫液體，流經管道和閥門的連接處時候由于閥門保溫措施不當，故低溫在此處形成結霜。判斷是否漏液應該使用甲烷探測器檢查或泄漏量大時可見液滴滴落，通常解決的辦法是增加保溫層。

4.3 現(xiàn)場運行時的損傷與預防

(1)儲罐過充。應當及時檢查罐內液位，嚴格控制卸液量，避免出現(xiàn)過充問題，以確保儲罐安全。

(2)端口未能密封，沒有進行氮氣吹掃。必須要將氮氣瓶軟管連接，實現(xiàn)氮氣吹掃，并使用盲板將軟管密封，進行固定，穩(wěn)定運行。

(3)應急設備失效?，F(xiàn)場運行過程中，相關人員必須要定期檢查維修氣化站內的應急設備，解決其存在的故障，應對突發(fā)事故，保障運行安全。

(4)儲罐真空失效。相關人員必須將檢查儲罐壓力波動視為日常工作，同時認真檢查其外壁是否出現(xiàn)結霜等現(xiàn)象，若是不能確定具體原因，應進行真空檢測。

5 結語

綜上所述，新形勢下小型LNG 氣化站在全國各地的建設數(shù)量越來越多，其工藝流程簡單，自動化性能相對較低，要想提高整體安全性，應把握LNG的特性，并從多個方面展開分析與研究，實現(xiàn)優(yōu)化與完善，從而進一步全面確保氣化站的穩(wěn)定運營。