LNG加氣站的主要危險因素及防護措施

王冰(中國石化天津石油，天津 300100)

0 引言

LNG由天然氣冷卻液化而成，其環保性較強，不會造成嚴重的燃燒污染，是新時期環保理念下應用前景良好的一種清潔燃料。為滿足日常生產生活中對LNG資源的需求，我國加大了對LNG加氣站的建設力度，LNG加氣站的普及，為能源戰略安全提供保障的同時，也為我國環保事業的發展奠定基礎。但由于LNG的特殊性，其使用過程中面臨著各種各樣的安全風險，如不能及時消除或解決，將會為加氣站運營帶來安全問題，甚至引發嚴重的人員傷亡事件。我國地勢地形多樣，不同地區加氣站的建設條件與施工工藝也不盡相同，企業需深入了解地域特點，制定針對性解決措施，降低甚至消除運營風險。

1 LNG特性分析

天然氣在-162℃狀態下逐漸液化，形成主要成分為甲烷的氣體，這就是LNG。LNG的危險主要分為三部分，分別是溫度低、窒息以及易燃易爆特性。低溫會導致材料性能改變引發泄漏，通常可通過改換材料材質來解決；窒息也可佩戴小型氧氣供給系統降低影響，但LNG的易燃易爆性卻逐漸成為了LNG加氣站風險管控中的重點防治因素。

2 LNG加氣站運營中的危險因素分析

2.1 壓力風險

LNG加氣站壓縮設備運行壓力始終維持在 25 MPa以上，只有確保壓力標準滿足儲存需求，才能保障壓縮口的天然氣注入效果，這還需要操作人員對加壓設備與儲罐質量做雙重檢驗，確保二者符合要求后再行儲存。壓縮設備管理不當容易出現超壓問題，而一旦設備承受壓力超出極限范圍，配件可能會因高壓出現炸裂情況，造成損失。

2.2 腐蝕風險

LNG的儲存對純潔性有較高的要求，這是由于LNG中游離態的水會含有硫化氫物質，儲罐容易受該物質的腐蝕，最終出現天然氣泄漏。從化學與物理雙重角度分析可知，當所受壓力越大時，硫化氫對鋼瓶的腐蝕效果就越強，如不能采取有效的防范措施，將會為LNG加氣站的設備造成嚴重風險。

2.3 泄漏風險

嚴格意義上講，LNG加氣站運行安全風險多數是由天然氣泄漏造成的，無論是天然氣儲存還是加注過程風險的防范，都需基于天然氣泄漏問題考慮。天然氣泄漏風險可能存在于LNG加氣站運營的各個環節以及各個設備中，企業如不能采取針對性的解決措施，將使得火災或爆炸隱患大大攀升[1]。

2.4 爆燃風險

天然氣的本質是甲烷，該氣體具有易燃易爆的特性，一旦發生泄漏且濃度超出5%，就會產生爆炸風險，天然氣在燃燒的同時還會產成巨大熱值，擴散系數高達0.196，對周邊環境、建筑乃至人員生命安全都有嚴重影響。從化學角度分析，一旦天然氣發生燃燒或爆炸，其蔓延速度與范圍也很難控制，且短時間內無法對其進行有效隔離，將會帶來極大的安全風險。

3 LNG加氣站運營風險規避方式

3.1 加大運輸管控力度，確保LNG儲存安全

嚴格意義上講，LNG加氣站是一個較為完整的儲運控制系統，天然氣轉化為LNG時會導致系統內部的壓力升高，如需通過大規模修理解決運營問題，工作人員還需對施工涉及的管道進行妥善的隔離，確保LNG進入容器的過程具有高度安全性。工作人員還應避免在管線內開成LNG“死區”的情況，防止“死區”內的LNG受熱變為氣體，造成系統內的壓力激增，使得管線內壓力超出最高可承受范圍，出現管線破裂情況，引發LNG泄漏事故，并在空氣中形成一定濃度后，引發安全事故，造成加氣站設備設施及線管人員傷亡損失。

基于天然氣易燃易爆的特點考慮，LNG加氣站內需明確規定，天然氣儲運與加注區域嚴禁吸煙，也杜絕出現明火或使用非防爆電氣，同時要對LNG設備做全面的防火防靜電處理。即使需要使用工具進行加氣站維修或其他施工活動，也應使用防爆工具進行作業，且在實際施工進行前還需進行防爆測試，確保安全后再進行施工。LNG加氣站內的許多設備應用環境并不穩定，多數時間處于變化狀態，操作人員需充分考慮這一因素，定時對低溫容器以及管道進行檢查，同時還要采取張貼警示標語或懸掛警示牌等方式，防止加氣站內出現安全隱患，也可將規范性的操作標準張貼在加氣站內部，組織員工定期進行相關安全演練，增加LNG加氣站運營安全保障。

3.2 嚴格加氣站準入管理，提升工作人員操作水平

LNG加氣站進站人員管理可分為兩大方面，一方面是針對包括LNG用戶在內的外部人員；另一方面是針對加氣站員工內部人員。

(1)外部人員管理：加氣站要在入口處增設告示牌，提醒來客遵守加氣站準則，保障LNG加注安全。當有外部人員進入加氣站時，站內員工要對其進行檢查，確保無危險物品后再允許通行。不僅如此，外部人員在加氣站接受服務的全過程都要有站內員工陪同，無必要情況不允許外部人員隨意在加氣站內走動。為提高LNG加氣站管理安全性，外部車輛進出加氣站時都要進行檢查與登記，準確記錄車輛進出時間、人員及車輛信息等，并為其劃定專門的停車區域。這里需要提到的是，員工還需每日對進出加氣站的物品與設施進行檢查，一旦發現安全隱患還應及時上報，并在上級指示下進行維修或更換，堅決杜絕私自處理的現象，這樣才能保證加氣站安全防護效果，保障LNG應用安全。

(2)內部人員管理：對于加氣站員工，企業需進行嚴格的全面管理。一是崗前培訓。只有確保加氣站員工的專業知識以及技術操作能力切實達到合格標準，才能保障LNG加注過程的安全性。按照LNG加氣站運營操作管理規定，培訓考核由當地質量技術監督部門負責，員工獲得資格證件后才能分配至加氣站。企業還應在崗前培訓階段對員工進行嚴格的技術考核，確保其取得相應證書并通過考核后再分配加氣工作。高素質員工才能依靠自身知識正確應用應急處理設備，避免出現突發狀況時手足無措的情況，降低LNG加氣站安全風險，加速問題的解決。二是日常操作。為保護加氣站員工安全，工作期間嚴格按照規定標準穿著工作服，穿著統一的經過材質等方面的防靜電處理工作服，扣子要完全扣緊要確保靴子或鞋子外露出褲子，戴防護面罩時要保證透光性，視線不能受到遮擋，避免視物模糊造成安全問題。LNG加氣站工作服通常選用防凍手套，防凍手套以質地柔軟、且低溫適應性較高的皮質手套為宜，手套護腕要略長于普通手套，為手套防凍效果起保障作用，手套厚度要適中，既要擁有良好的防凍效果，也要避免因厚度影響工作人員手指靈活性。三是工具選擇。LNG加氣站必要工具像螺絲刀、扳手等，一定要選擇銅材料，降低爆炸風險。

僅靠硬性規定提升的安全保障效果十分有限，企業還應從意識培養方面入手，使加氣站員工自發樹立起較高的安全防護意識，只有將員工的生命安全作為首要關注對象，才能從根本上提升工作人員對安全管理的重視程度，積極學習安全事故處理方式，切實發揮安全意識的作用。高度安全意識還能促使工作人員自發遵守操作規范，嚴格按照規定標準在操作上管理或運用，熟練掌握各階段技術，采取有效防護危險措施[2]。

3.3 提高設備質量管理，保障LNG應用安全

LNG泄漏問題多發于管道焊縫、閥門以及法蘭等部位，一些儲罐與管道連接不緊密也會出現泄漏情況，企業需完成從設計到安裝全過程的優化，對各個設備與部件進行全面分析，提高LNG加氣站建設的整體質量。LNG儲存需要較低的溫度，而在長期運營下，低溫會對金屬閥門造成不可挽回的損傷，出現嚴重的收縮變形問題，所以在選擇閥門材料時，首要考慮的就是材料的耐低溫性能。閥門泄漏問題主要在于閥門內閉合位置的密封膠圈，除低溫條件外，該部位常年受到閥門開閉的機械壓力，容易出現明顯的收縮變形，破壞原有密封效果，造成泄漏問題，這就需要對封圈材料選型進行優化，選擇與該區域特殊應用需求相適應的耐低溫、防變形材料，并加大對閥門區域的檢查力度，以便及時發現泄漏問題。

管道焊接部分也是泄漏隱患的多發地點，施工作業需進一步提高對低溫管道焊接技術的要求程度，優化管道焊接效果。常態下，LNG加氣站建設時管道焊接普遍采用氬弧焊技術，而為驗證焊接質量，企業監理人員會使用射線進行檢測，只有當檢測結果不低于AB級時，才能通過工程驗收。另一方，焊接口位置是否合規，應以Ⅱ級標準為依據進行質量評判。完成整體性的管道安裝后，工程人員需對管道建設質量進行壓力檢測，考慮到LNG的特性，壓力試驗的介質不能選用水，主要由于管道內的清潔用水很難徹底清除，而LNG又具有低溫的特性，受溫度影響，水分會凝結成冰導致管道堵塞，嚴重時甚至會破壞真空管的整體結構，最終引發安全事故。因此，氮氣是代替水進行管道焊接壓力試驗的最佳介質，但在使用氮氣進行壓力實驗時，應將其調整為原來的1.5倍。同樣，氮氣也可作為介質應用于LNG傳輸管道的氣密性試驗，以保證管道壓力在合規范圍內。

針對泄漏問題，企業還需制定更精確、更全面的判斷標準，根據不同程度的泄漏情況選取不同的應對措施。處置主要有三部分，分別是探測、設備停機與災情控制，工作人員需從不同角度實施高效管理，保障LNG加氣站運營效果。(1)探測。加氣站員工應用檢測技術判斷LNG溢出形式，并定位準確的泄漏位置以及泄漏情況，同時跟蹤調查明確LNG泄漏或火勢移動方向，以便進行更好的防治規劃。此外，聲音、沸騰度、結霜情況也可作為判斷泄漏情況的依據，員工還需加大對相關問題的重視程度，及時發現安全隱患。(2)設備停機。設備停機是解決LNG泄漏的最終手段，也是徹底阻止LNG泄漏的方式，一旦監測系統發出警報，員工應立即斷開設備總源，或由自動化技術切斷閥門，還要盡快對泄漏區域進行隔離處理。(3)災情控制。針對于LNG泄漏引發的火災問題，工作人員還需采取妥善方式進行控制與治理，避免造成大量的財產損失甚至人員傷亡。一旦監測到火災事故，員工要及時調整LNG的排放地點，將其排放到無點火源且具有耐低溫性質的區域，必要時可使用圍堰與坡槽等控制LNG排放，并使用高膨脹率的泡沫將LNG盡可能維持在液體狀態[3]。(4)優化消防施工設計，降低火災安全風險。LNG的本質也是天然氣，具有較高的可燃性，當其與外界空氣發生混合并達到一定比例時，就有可能發生爆燃。受溫度影響氣化后，LNG會直接揮發到空中，帶來消防安全隱患。為避免發生大型爆炸或火災安全等隱患事故，LNG加氣站要思考如何避免LNG各類型泄漏風險，并阻止天然氣泄漏后的高濃度聚集，提高LNG加氣站運營安全度。

(1)為保證LNG加氣站運營效果，早在施工設計階段就要考慮到火災或爆炸安全隱患并對其進行防護。一般LNG加氣站建筑工程至少要擁有二級或以上許可才能開始運營，建筑物的防火效果也必須滿足國家二級建筑物的防火標準，這樣才能從建筑方面避免天然氣站儲罐在半開放式混凝土建筑中出現儲蓄風險，降低火災與爆炸風險。在火災或爆炸施工的多發區域以及機房、瓶罐等區域設置燃氣報警器，一旦空氣中的天然氣含量超出泄漏濃度1/3時，燃氣報警裝置會自動開始報警，避免造成更嚴重的泄漏事故。(2)LNG加氣站內部需建設完善的通風設施，一旦發生氣體泄漏問題，自動保護裝置的強制通風功能就會啟動，這樣的機械通風裝置每小時能完成10次左右的通風，能有效疏散泄漏氣體。即使在非工作時間，也能保持每小時5次通風的效率，完成氣體疏散功能。針對于通風口面積超出500 cm2且數量大于等于兩個時，可通過自然通風進行換氣，當然，通風口應設計在天然氣易聚集的區域，才能起到高效的疏散作用[4]。(3) LNG在運輸過程中發生問題也會引發一系列安全事故發生，企業可在天然氣管道中增設緊急切斷閥與封閉式安全閥，接著使用放散口輔助安全閥應用，需要注意的是，管口設計時要與標準距離相照應，一般控制在15 m即可。(4)盡管做出了多方面、多角度的安全防護，但LNG加氣站運營過程中依舊可能發生泄漏事故，企業還需在在火災或爆炸施工的多發區域以及機房、儲罐等區域設置燃氣報警器，一旦空氣中的天然氣含量超出泄漏濃度1/3時，燃氣報警裝置會自動開始報警，2 min內緊急切斷閥會關閉天然氣供給管道，避免造成更嚴重的泄漏事故。

4 結語

結合全文可知，LNG是新時期背景下應用較為廣泛的清潔能源，LNG加氣站的建立也是我國“雙碳”發展方向的具體表現，企業還需著重提升LNG加氣站風險管理效果，加大風險隱患防控力度，保障加氣站的安全平穩運行。