陵川縣農村“煤改氣”工程LNG應急調峰方案與安全管理探討

杜趙文

(山西晉城煤層氣天然氣集輸公司，山西 晉城 048006)

1 概述

隨著大氣環保要求的不斷提高，農村“煤改氣”、鍋爐“煤改氣”、農村“清潔采暖”的迅速發展，晉城地區的長輸管道逐步建設完善，各類用戶迅猛發展，用氣量迅速增長，冬夏比逐年攀升，達到6～8以上，每到冬季用氣高峰期，在長輸管道遠端輸配系統便出現應急調峰和保供能力不足等問題。

隨著國內LNG產能不斷建設和投產，以及海氣“LNG”的大量涌入，LNG的到貨價已經接近管道氣的市場價，而且全年價格趨于平穩，方便快捷的LNG應急氣化調峰裝置成為解決“氣荒”問題的常用方案。

另外，對尚未通長輸管道氣的地處偏遠的工礦企業、鍋爐用戶、鄉鎮農村等客戶，選擇建設LNG氣化站作為過渡氣源或永久性氣源也是解決問題的有效方案。在長輸管道檢修時，一旦不能形成環網供氣，就需要應急氣源保供，撬裝式LNG應急氣化裝置是最便捷和有效的方案。晉煤集團在高平、巴公、陵川、等地建設了液化煤層氣應急調峰儲配站，建設周期短、投資小，見效快，一定程度上緩解了當地的調峰、保供和應急供氣問題。

2 系統簡介

LNG氣化應急裝置系統流程圖如圖1。

圖1 LNG氣化應急裝置系統流程圖

附城站LNG氣化應急裝置以LNG運輸罐車作為儲存和氣源、可通過物流運輸源源不斷地進行調度和配送。應急氣化調峰站系統由空溫汽化器、水浴汽化器和調壓站及工藝管道系統組成，日供氣能力為3萬m3，最大輸氣能力5萬m3/d，運行壓力 4 kg～6 kg，可滿足附城鎮高峰時段50%氣量供應。

晉城地區有7個煤層氣液化工廠，有豐富的LNG貨源，運輸槽車負責把液化煤層氣(LNG)從液化工廠運輸到LNG氣化站，通過卸車增壓氣化器給槽車增壓，利用壓差將槽車內的低溫液體送至防護堤內的固定式LNG儲罐，然后儲罐內液態的LNG通過管道進入鋁翅片空溫式氣化器進行氣化，變成氣態的煤層氣，再經過水浴式氣化加熱器進行復熱，確保煤層氣為0 ℃～10 ℃的常溫。水浴加熱大多是冬季使用，以確保進入后續管道的煤層氣保持常溫，避免低溫氣體對碳鋼輸氣管道造成傷害。

正常供氣時2臺空溫式氣化器一開一備，供氣量1 000 m3/h，用氣高峰時可將2臺空溫氣化器同時使用，供氣能力2 000 m3/h。

氣化后的煤層氣為壓力40 Pa～80 Pa，通過調壓、計量和加臭后壓力調到20 Pa～40 Pa后，進入下游中壓管網，輸送到客戶。

3 LNG氣化站日常安全管理

3.1 危險性分析

3.1.1 LNG的低溫特性

LNG 的溫度為-160 ℃左右，泄漏后會吸收環境中的熱量迅速蒸發，形成 “蒸氣云”不斷擴散。同時，周圍大氣中的水蒸氣被“蒸氣云”冷凝成“霧團”，沉積在地面附近，泄漏的LNG不斷吸收周圍環境的熱量，最后會被全部氣化。

LNG的低溫危險性還能使相關碳鋼設備和管道遇冷收縮甚至脆性斷裂，從而損壞設備，灼傷操作人員。因此，儲罐四周必須設置周邊封閉的不燃燒體實體防護墻，俗稱“圍堰”，一旦LNG液體大量泄漏，泄漏的LNG可聚集在圍堰里面，不會四處流淌，失去控制。

3.1.2 BOG(蒸發氣體)的危險性

LNG存儲在真空夾層儲罐中，但通過罐外傳入儲罐內部的熱量仍能造成LNG的不斷蒸發，造成儲罐內部壓力的升高，引起儲罐的安全放散閥門自動起跳。一旦儲罐真空度受損，BOG將大大增加，嚴重時會使罐內壓力過快上升，如果安全閥不能及時泄壓，將導致儲罐破裂，因此，規范要求LNG儲罐設2個安全閥。另外，氣化站LNG液相管道上的兩個切斷閥之間必須設置安全閥，就是防止BOG(蒸發氣體)蒸發造成管路超壓，引起管道破裂和LNG泄漏。

3.1.3 爆炸、火災的危險性

煤層氣在空氣中的爆炸極限范圍是5%～15%，遇明火可產生爆燃。因此，必須禁止任何火種進入氣化站，在氣化站要避免可能產生火花的操作，避免產生靜電的風險。同時要加強站區出入管理和設備、管道的巡查，防止明火、泄露和爆燃事故的發生。

3.1.4 翻滾的危險性

LNG翻滾是一種熱不穩定性現象，這種現象是由密度變化引起的，翻滾實際上是一種劇烈蒸發的過程，可在短時間內產生大量氣體，使罐內壓力急劇上升，翻滾很可能導致儲罐破裂。

槽車運送的LNG與站上儲罐的LNG密度和溫度有差異時，應選擇正確的卸車方法，可有效地防止翻滾。密度相近時，卸車時采用下進液；密度小的LNG采用下進液；密度大的采用上進液。

3.2 安全管理措施

針對LNG存在的以上風險，總結了相關安全管理經驗和措施。

3.2.1 嚴格按設計規范進行總圖布置和設備配置

雖然LNG方案是應急裝備或過渡使用，也應該按規范設計，從設計源頭控制風險，選址和相關的防火間距必須符合設計要求，特別是LNG儲罐、集中放散裝置的放散總管與站內、外的防火間距要嚴格落實，以距離和空間來換安全。對于消防設施，應嚴格按照《城鎮燃氣設計規范》“總容積超過50 m3或單罐容積超過20 m3的液化天然氣儲罐或儲罐區應設置固定噴淋裝置”，并配置相應滅火器具，組織操作人員定期進行消防應急演練。

3.2.2 強化制度的落實和人員素質的提高

LNG儲罐的操作人員，應詳細了解設備及其管閥系統結構特點，熟悉掌握LNG儲罐的危險特性，嚴格按LNG儲罐安全操作規程進行作業。公司編制和完善卸液、氣化、調壓、增壓、加臭、計量等操作規程，規范員工的操作行為，避免隱患和事故的發生。

同時為了確保站區安全，制訂了《防火防爆十大禁令》、《站區安全管理規程》等制度，規范進入站區人員的行為。在人員培訓方面定期對員工進行專業培訓，包括LNG站工藝流程、設備的結構及工作原理、崗位操作規程、設備的日常維護及保養知識的專題培訓，使員工的理論水平和操作技能得到大幅度提升。對所有進入氣站的員工、第三方人員、檢查和參觀人員，必須進行入站安全培訓，重點對《防火防爆十大禁令》和LNG基礎知識進行培訓并考核方可入內。

3.2.3 建立和完善運行記錄和設備設施巡檢制度

要求員工認真填寫卸車記錄、系統運行記錄、巡檢記錄、設備運行故障記錄等，并認真對這些記錄數據進行分析，發現隱患，及時處理，確保設備設施隨時處于正常狀態。

制定和完善設備設施巡檢制度，制訂了巡檢工作范圍和標準，對重點部位重點檢查，將重要的儀表數據通過手機APP傳送到相關管理人員的手機上，做到信息共享。

3.2.4 重點做好LNG儲罐的安全管理

LNG儲罐是氣站最重要的危險源，如果儲罐容積超過100 m3，將成為重大危險源。按照儲罐設計說明，每隔半年應對儲罐真空度時行檢測。日常巡檢時要重點對LNG儲罐的真空度和保冷效果進行日常檢查，如果與罐體相連接的閥門和管道有少量的“結霜”是正常的，可使用專用低溫保冷材料進行包裹，但是如果罐體出現“出汗”或“結霜”現象，就需要進行停氣檢修，對LNG儲罐的真空度檢測，并根據檢測結果進行抽真空作業，使LNG儲罐夾層的真空度達到5 Pa，封結真空度達4.2 Pa。

4 結語

隨著農村煤改氣工程的推進，煤層氣、天然氣市場需求量與日俱增，LNG在城市燃氣中的調峰、應急作用越來越明顯，有力地保障了冬、春高峰季的穩定供氣，在保障供氣的同時，安全風險也要得到控制和管理，做到安全第一，預防為主。