LNG儲運的安全技術及管理措施

夏功科

（華油天然氣廣安有限公司，四川廣安 638000）

我國的經濟建設取得了突破性成果，而保護環境、實現可持續發展的目標，也在這種情況下進入了人們的視野，利用各種清潔能源取代煤炭等能源，成為新時期公認的環境保護手段。液化天然氣是一種具有代表性的清潔能源，在我國節能減排事業的發展中扮演了不可忽視的重要角色，但是由于發展時間較短等原因，我國的LNG儲運的安全技術及管理措施還不夠成熟，這帶來了一定的安全風險。在這種情況下，對本課題進行研究可謂是勢在必行。

1 LNG儲運方式

天然氣是一種氣體，無論是輸送還是儲存都比較困難，而天然氣液化技術的出現，則在一定程度上改變了這一問題，使天然氣成為了液氣密度比較高的物質，在這種情況下對天然氣進行運輸和儲存，往往能取得比較可觀的成效。在進行天然氣貿易的過程中，不可避免地要進行液化天然氣運輸工作，經過漫長的發展，我國的LNG儲運工作已經比較成熟，實現了遠洋天然氣貿易、天然氣東輸等一系列基礎性目標[1]。

1.1 液化天然氣的儲罐類型

①地上罐。地上罐指的是由碳鋼為外層外殼的雙層金屬材質儲罐，其內層是鎳含量為9%的合金鋼板，外層和內層都是環形設計，中間配備有絕熱層，這保證了液化天然氣的穩定性。②半地下罐。半地下罐具有一定的特殊性，它的特殊結構決定了不需要在儲罐的周圍再修建護堤等，同時其還兼具地上罐和地下罐兩種類型儲罐的優點，主要由外層混凝土材料和內層鎳含量為9%的合金鋼板構成。③地下罐。地下罐具有一定的安全性，它是一種基于內部深挖技術和泥土提升系統的液化天然氣儲罐，外層同樣由十分穩定的、強度非常高的混凝土材料構成，內層則是穩定的不銹鋼鋼板制成，不易發生安全事故。④地下洞穴儲罐。地下洞穴儲罐是一種利用地下洞穴作為儲存空間的儲罐，它具有儲存難度低等優勢，但是對自然條件要求比較高，因此應用范圍比較小[2]。從整體上看，明確天然氣罐儲類型具有重要現實意義，能夠全面提升天然氣在儲存過程中的安全性，進一步避免重大事故發生。

1.2 液化天然氣運輸方式

①LNG船舶運輸。在過去的很長一段時間里，液化天然氣的國際貿易都只能通過郵輪運輸的方式進行，早在20世紀60年代，甲烷先鋒號”油輪就裝載著5 000m3液化天然氣，從美國路易斯安那州的查理斯湖橫渡大西洋運抵英國凱凡島，實現了第一次液化天然氣貿易。而經過半個多世紀的發展，世界范圍內的船舶技術較過去有了質的飛躍，液化天然氣專用油輪的數量、運輸能力都比過去更加可觀，這在一定程度上降低了液化天然氣的單位運輸成本，進一步推動著液化天然氣油輪容積的增長。根據LNGShipping Solutions的統計結果來看，截止到2004年，世界上正在運營的液化天然氣船已達151艘以上，且這個數據還在不斷增長中。②槽車運輸。液化天然氣的運輸方式多種多樣，槽車運輸則是其中比較具有代表性的運輸方式之一，它一般在液化天然氣短途運輸當中發揮作用，能夠把天然氣液化工廠生產的LNG運送到各個使用點，具有運輸速度快、運輸距離短的特點，一般可以通過公路運輸的方式完成任務。無論是我國的槽車運輸技術還是國外的槽車運輸技術都已經比較成熟，一些國家還在探索利用鐵路運輸的方式進行槽車運輸，這對于提升液化天然氣運輸效益有一定的積極作用。③管道輸送技術。液化天然氣是液體形態，因此通過管道運輸仍然是最常用的運輸方法，目前世界范圍內約75%的天然氣仍采用常態管道輸送的方式，整體運輸效率比較高，特別是在低溫材料和設備技術不斷成熟的今天，建設長距離液化天然氣管線不再是天方夜譚[3]。隨著科學技術的不斷進步，天然氣輸送技術呈現多樣化特點，在進行天然氣輸送工作過程中，相關部門應當秉承因地制宜的基本原則，在保障輸送質量的同時也進一步節約經濟成本。

2 LNG儲運的安全技術及管理措施

2.1 LNG儲運設備的材料

液化天然氣儲運過程始終伴隨著一定的安全風險，而為了降低發生安全事故的可能性，必須在充分了解液化天然氣儲存運輸安全性的基礎上，對LNG儲運的安全技術及管理措施進行研究。液化天然氣存儲是否安全，很大程度上取決于液化天然氣裝置的穩定性，相比于常規的液體，液化天然氣具有超低溫特征，其一般只能在-162℃的條件下存儲，因此選擇儲運設備材料時，需要考慮材料的低溫性能，確保其在超低溫條件下仍然具有韌性和強度，避免在溫度變化的過程中發生收縮開裂等問題，降低液化天然氣泄漏的可能性。所以，無論是用于液化天然氣運輸的槽車、還是用于儲存液化天然氣的儲罐，都需要使用耐低溫的材料制成。目前比較常見的液化天然氣設備生產材料主要包括鎳鋼、鋁合金和珠光體不銹鋼等，安全性有一定的保障[4]。因此相關部門應當積極研究各種新材料的實際特點，根據天然氣儲存以及運輸過程中的實際情況，選擇合適的材料。與此同時，還應當組織相關人員對于現有材料進行不斷改進以及升級，確保儲存以及運輸過程安全。

2.2 LNG儲運設備的設計

①隔熱技術。液化天然氣是超低溫液體狀態，因此必須要采取一定的隔熱技術才能保證其性能的穩定，目標常用的隔熱技術主要包括普通堆積絕熱、高真空絕熱、真空多孔絕熱、有間隔物的高真空多層絕熱、無間隔物的高真空多層絕熱等。在液化天然氣儲存運輸過程中常用的隔熱技術為真空粉末絕熱技術，另外高真空多層絕熱技術目前也逐漸在一些運輸設備中發揮作用，具有絕熱空間小、絕熱效果好的優勢。高真空多層隔熱技術中，選用了新型復合多層材料作為隔熱層原材料，具有成本低、技術含量高的特點，在加熱充氣置換新工藝的支持下，一般只需要10d即可完成抽空，這保證了液化天然氣儲存運輸的效率。②支承技術。液化天然氣的支撐難度比較大，目前常見儲罐的支承結構主要包括支腳（有不銹鋼支腿和玻璃鋼支腿兩種）支承和鏈條支承兩種，都能在一定程度上保證儲罐穩定性。③安全附件及裝置。液化天然氣的超低溫特性決定了其儲存運輸的難度，儲罐本身的隔熱結構并不能百分百避免熱量傳遞，液化天然氣每天會有0.15%～0.3%的蒸發量，這會在一定程度上提升儲槽內的溫度和壓力等，可能會形成一定的安全隱患。為了確保液化天然氣的安全性，可借助再液化裝置將多余的BOG液化為LNG，從而避免不必要的安全風險。通過采取相應的技術以及設置關鍵結構，能夠在一定程度上避免外界因素影響天然氣儲存及運輸過程，對于全面提升儲存運輸工作質量具有重要意義。

2.3 LNG儲槽/罐的充注工藝流程

液化天然氣本身屬于多組分混合物，外界條件的變化、成分的變化都會影響到液化天然氣的密度，進而導致分層和渦流等問題。在表面積增加的情況下，液化天然氣的蒸發量將會成倍增長，在不加控制的情況下，必將會引起槽內壓力驟升和蒸發率大幅度增加等，帶來一定的安全風險。為了確保液化天然氣的儲存運輸安全性，必須要采取措施消除液化天然氣貯存時的分層與漩渦問題。目前常見的方法主要有：①分別貯存法，即根據液化天然氣的密度進行分別儲存，避免密度變化導致的安全風險。②正確選擇充注技術。在正式充注前對液化天然氣的密度進行檢查，密度較小的液化天然氣從槽底進料，密度較大的液化天然氣從槽頂進料，保證二者能夠在儲罐內完全充滿。第三，要充分發揮混合噴嘴或多孔管等充注設備的積極作用，避免儲罐內部空余等問題，降低發生安全事故的可能性[5]。在進行天然氣充注工作過程中，相關人員要秉承高度負責任的態度，同時嚴格遵守工作流程避免重大事故發生。與此同時，單位有關方面也應當加強對于操作人員的宣傳與教育工作，通過不斷培訓的形式樹立全體人員的安全意識。

2.4 安全技術措施

①防泄漏可燃氣體探測系統。在過去的很長一段時間里，為了確保液化天然氣儲存運輸安全性，工作人員需要通過目測的方式確定液化天然氣是否發生了泄漏，但是這樣的方法一來準確性存疑，二來安全性較差，逐漸被先進技術所淘汰。目前常用的探測設備主要包括紅外紫外探測儀、煙霧燃燒監測儀、低溫探測裝置和LNG壓力測試裝置等，借助這些設備，工作人員能夠更加準確地發現液化天然氣泄漏問題，相比于過去的目測方法，防泄漏可燃氣體探測系統具有探測效率高、準確度高、自動化水平高的特點，在發生泄漏、外溢、氣化等問題的情況下，該系統的應急操作模塊就會激活并發出警報，工作人員則可以第一時間進行處理，保證液化天然氣的安全性。②泡沫控制蒸氣擴散及輻射系統。在發現液化天然氣泄漏的情況下，利用泡沫控制蒸氣擴散及輻射技術進行處理，迅速膨脹的泡沫能夠避免液化天然氣繼續擴散，也能夠在天然氣燃燒以后控制輻射量，這在一定程度上能夠降低發生安全事故的可能性。③防過度振動裝置。液化天然氣儲存運輸過程中，儲存容器不可避免地會發生一定的振動，比如說在路況不好的情況下槽車就會發生顛簸，在發生地震等自然災害的情況下，管道也會發生振動，這都可能影響到液化天然氣儲存運輸的安全性。而借助防過度振動裝置對其進行控制，就能起到避免安全事故的作用。④靜電導出與消防水技術。液化天然氣本身具有一定的不穩定性，無論是儲存還是運輸，都可能與儲槽、管道產生摩擦，使儲槽或管道帶上靜電，進而形成一定的安全隱患，而通過靜電導出設備和消防水系統對其進行控制，則一定程度能夠避免安全問題[6]。通過采取安全技術措施，能夠減輕工作人員的工作壓力，也能夠提升整個系統的安全性，對于天然氣儲運工作適應新時期發展需求具有重要意義。

2.5 LNG儲運的安全運行管理

液化天然氣儲存運輸安全保障工作比較復雜，除了上文已經提到過的幾方面措施之外，還需要加強儲存運輸安全運行管理，盡快建立健全設備管理制度和維修保養制度，并做好設備選擇、日常管理、維護登記等一系列工作，把可能存在的液化天然氣儲存運輸安全風險扼殺在搖籃里。常見的液化天然氣儲運的安全運行管理措施包括：①盡快完善法律法規。液化天然氣儲存運輸有一定的風險性，而從法律法規的角度出發，建立更完善的液化天然氣儲運、消防法規，則能夠為液化天然氣儲存運輸安全管理提供扎實的依據。有關部門可結合我國液化天然氣儲存運輸的實際情況，積極主動地學習和借鑒發達國家的有關制度，并出臺符合具體安全管理需求的液化天然氣消防專項規范，從液化天然氣儲存設施選址、建設、施工、驗收和日常檢查等方面分別入手，提升安全管理工作的規范化程度。除此之外，還需要對液化天然氣儲存運輸中存在的、具有代表性的安全風險因素進行控制，盡最大努力降低液化天然氣儲存運輸安全風險[7]。②優化崗位操作規程。液化天然氣儲存運輸安全風險的成因非常復雜，而工作人員是否能夠按照規定要求進行操作，很大程度上決定了其安全性，因此必須要盡快建立裝卸車操作規程、儲罐增壓操作規程、儲罐倒罐操作規程、儲罐操作規程等一系列工作要求，避免不必要的安全事故。③優化人員配置。液化天然氣儲存運輸安全控制措施比較復雜，除了以上幾方面措施之外，還需要從人員因素出發，聘請擁有專業化教育背景和豐富工作經驗的安全技術管理人員，并定期組織在崗人員進行培訓活動，保證其綜合素質足以完成液化天然氣儲存運輸的相關工作。④定期檢查。液化天然氣儲存運輸安全問題來源比較復雜，而定期對其存儲設備和運輸設備等進行檢查，能在一定程度上遏制安全事故。在定期進行安全檢查以后，要進行檢查情況登記，建立安全臺賬，以便于后續進行設備更換維修，盡最大可能避免發生安全事故。與此同時在進行安全管理過程中，應當積極爭取一線工作人員的意見及建議，對相關的制度以及政策進行不斷完善，單位方面也應當不斷加強各部門之間的交流與溝通，避免在工作過程中形成信息孤島的現象，單位內部管理水平的提升對于維護天然氣儲運安全具有重要意義。從整體上看，有關部門不斷完善相應法律法規，以及單位方面加強內部管理水平對于開展安全管理工作具有至關重要的影響。

3 結語

液化天然氣是社會經濟發展中最重要的能源之一，通過加強儲運安全運行管理、優化LNG儲槽/罐的充注工藝流程、調整安全技術措施等方法，對其儲存運輸過程中可能發生的安全事故進行預防，是未來工作的重中之重。除此之外，還需要結合實際需求，對LNG儲運的安全技術及管理措施進行進一步研究。