??????? 4 LNG產(chǎn)業(yè)鏈的安全技術(shù)研究
4.1 天然氣開(kāi)采、凈化處理與液化環(huán)節(jié)
??? 天然氣開(kāi)采過(guò)程的安全技術(shù)問(wèn)題很復(fù)雜,主要是鉆探、鉆井建造及井口設(shè)施運(yùn)行管理的安全技術(shù)措施。
???天然氣凈化處理及液化環(huán)節(jié)則主要強(qiáng)調(diào)設(shè)備運(yùn)行安全。需要針對(duì)LNG的低溫特性、制冷劑系統(tǒng)特點(diǎn),采取必要的安全技術(shù)措施。
4.2 LNG儲(chǔ)存環(huán)節(jié)
???儲(chǔ)存是LNG產(chǎn)業(yè)鏈中安全技術(shù)問(wèn)題最為突出的環(huán)節(jié)。不僅涉及LNG儲(chǔ)罐等低溫儲(chǔ)存設(shè)施的性能及工藝流程的科學(xué)性,而且與操作人員技術(shù)水平、安全意識(shí)等息息相關(guān)[2~5]。
???首先,工程設(shè)計(jì)、材料及設(shè)備的優(yōu)選,特別是儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)與建造是儲(chǔ)存環(huán)節(jié)提高安全可靠性的第一步。其次,工藝流程的設(shè)計(jì)與優(yōu)化,務(wù)必將安全性放在首位,并與操作的便利性、可靠性相融合,罐區(qū)布置等方面要竭力體現(xiàn)以人為本的理念。作為人的因素,對(duì)操作人員進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn),提高業(yè)務(wù)素質(zhì),嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章、操作規(guī)程等,都是至關(guān)重要的。訓(xùn)練出一個(gè)素質(zhì)高、安全意識(shí)及責(zé)任心強(qiáng)、技術(shù)水平高的操作人員團(tuán)隊(duì),儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的安全性就多了一份保障。
??? 在具體的安全技術(shù)方面,需要掌握LNG的如下特性。
???① 液體分層
???不同來(lái)源的LNG存在組成、液體密度上的差異,不針對(duì)密度不同的LNG采取正確的進(jìn)液方法,就有可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)LNG因密度大小不一致而產(chǎn)生分層現(xiàn)象。另外,即使混合均勻的LNG,若N2含量較高,也會(huì)由于氮的常壓沸點(diǎn)(-195.82℃)遠(yuǎn)低于甲烷的沸點(diǎn)(-161.5℃),其揮發(fā)性遠(yuǎn)大于甲烷,使得氮的蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于甲烷,從而形成自由液面上的LNG中甲烷濃度增加,液體密度減小,與儲(chǔ)罐中下部的LNG產(chǎn)生分層的現(xiàn)象。
??? ② 老化
??? 多組分的LNG在儲(chǔ)存過(guò)程中,因各組分的蒸發(fā)量差異導(dǎo)致液體的密度發(fā)生變化的過(guò)程稱為老化??梢?jiàn),組分越多、組分間蒸發(fā)速度差距越大的LNG,老化的速度越快;靜態(tài)儲(chǔ)存時(shí)間越長(zhǎng),老化的程度就越嚴(yán)重。
??? ③ 翻滾
??? 翻滾現(xiàn)象發(fā)生時(shí),蒸發(fā)率比正常情況增加250多倍,壓力瞬間驟升,大量的蒸發(fā)氣體很難立即通過(guò)安全閥得到釋放。此時(shí),儲(chǔ)罐損壞則不可避免,導(dǎo)致大量的LNG外泄,后果不堪設(shè)想。
??? 盡管形成LNG翻滾的機(jī)理十分復(fù)雜,但分層、老化的發(fā)生是導(dǎo)致其產(chǎn)生的主要因素。因此,避免分層及老化是避免翻滾現(xiàn)象產(chǎn)生的有效對(duì)策。
???④ 間歇泉和水錘現(xiàn)象
???如果儲(chǔ)罐底部有較長(zhǎng)的而且充滿LNG的豎直管道,由于管內(nèi)LNG受熱,有可能產(chǎn)生氣泡積聚,間歇性形成噴發(fā),這稱為間歇泉現(xiàn)象。另外,管道中有可能產(chǎn)生一種類似于水擊現(xiàn)象的LNG液體沖擊波,這稱為水錘現(xiàn)象。上述兩種情況下,均會(huì)產(chǎn)生很大的瞬間高壓,有可能對(duì)管道中的墊圈和閥門(mén)造成損壞,應(yīng)力求避免。
4.3 LNG運(yùn)輸環(huán)節(jié)
??? 常見(jiàn)的LNG運(yùn)輸方式主要有水路運(yùn)輸和陸路運(yùn)輸兩種方式,水運(yùn)指的是船運(yùn),陸運(yùn)則可分為汽車運(yùn)輸和火車運(yùn)輸兩種類型,短距離運(yùn)輸則可以考慮采用管道方式[6]。在國(guó)際貿(mào)易中,LNG船運(yùn)量占80%以上。
??? ① 船運(yùn)
??? LNG船運(yùn)的安全技術(shù)類似于儲(chǔ)存環(huán)節(jié),但有其特殊性,主要是蒸發(fā)氣(BOG)的回收處理問(wèn)題。一般如果能夠較好地解決BOG問(wèn)題,則對(duì)船上儲(chǔ)罐隔熱要求可適當(dāng)?shù)鸵恍?,有利于降低船舶造價(jià)、增加貨運(yùn)量、提高航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。目前,回收船上LNG蒸發(fā)氣的技術(shù)方向,一是采用BOG再液化工藝,將BOG降溫使之再成為液體回到儲(chǔ)罐中去;另一個(gè)方向是船上動(dòng)力采用天然氣燃料,BOG直接用作船上驅(qū)動(dòng)燃料。
???② 車運(yùn)
??? 車運(yùn)分汽車槽車與火車槽車兩種方式,盡管情況有些差異,但安全技術(shù)的重點(diǎn)相同,都是防泄漏擴(kuò)散和BOG問(wèn)題。對(duì)于汽車運(yùn)輸[7],避免超壓、消除靜電、防泄漏是安全方面應(yīng)注意的主要問(wèn)題。因蒸發(fā)量大而超壓的情況在車運(yùn)環(huán)節(jié)較少出現(xiàn),也較好解決,放散是有效對(duì)策之一。防泄漏問(wèn)題除了在設(shè)備的可靠性方面嚴(yán)格把關(guān)之外,駕駛員的安全意識(shí)、駕駛水平等特別關(guān)鍵。良好的接地是防靜電產(chǎn)生的根本措施。對(duì)于火車運(yùn)輸,安全技術(shù)措施與汽車槽車相同,不同之處在于車輛編組導(dǎo)致路途時(shí)間不可控情況的避免。
4.4 LNG接收站與衛(wèi)星站
??? 影響接收站與衛(wèi)星站安全運(yùn)行的主要因素是泄漏引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)以及相繼產(chǎn)生的火災(zāi)爆炸事故[8],危險(xiǎn)源除與儲(chǔ)存環(huán)節(jié)相同外,薄弱環(huán)節(jié)還包括以下兩個(gè)方面:
??? ① LNG的裝卸操作,即原料的頻繁進(jìn)出。盡管流程并不復(fù)雜,但無(wú)數(shù)次的反復(fù)操作,容易使操作人員產(chǎn)生懈怠和疏忽情緒,在思想上麻痹大意,以致于麻木而喪失警惕,因而極易掉以輕心,出現(xiàn)安全事故。
??? ② LNG的氣化操作,涉及LNG相變過(guò)程,伴隨著壓力增加和溫度的急劇升高,稍有不慎,就會(huì)留下隱患,應(yīng)引起高度重視。
??? 此外,站內(nèi)應(yīng)設(shè)置完善的防雷擊、防靜電措施。
4.5 天然氣輸配環(huán)節(jié)
??? 液化天然氣的輸配環(huán)節(jié)同其他種類天然氣,本文不再贅述。
4.6 天然氣安全利用技術(shù)
??? 終端用戶數(shù)量繁多,分散性、失衡性、多變性等問(wèn)題突出,用氣性質(zhì)也各不相同,可以劃分為7個(gè)大的類別:居民用氣、商業(yè)用氣、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用氣、供暖通風(fēng)與空調(diào)用氣、燃?xì)馄囉脷?、發(fā)電用氣、化工原料用氣。各類用戶利用天然氣的方式、用氣規(guī)律、對(duì)天然氣壓力、流量、氣質(zhì)的要求等千差萬(wàn)別。面對(duì)一個(gè)天然氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的安全問(wèn)題,燃?xì)馄髽I(yè)與各用戶特別是居民用戶之間,不可能有明確的分界面,由此極有可能帶來(lái)諸多的技術(shù)與管理缺失或矛盾。
??? 用氣設(shè)施多而復(fù)雜,設(shè)備安全性能與技術(shù)水平參差不齊,是誘發(fā)安全事故的又一大主因。大到技術(shù)先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)饪照{(diào)設(shè)備,小到分散在各家各戶的各種品牌、規(guī)格的燃燒器具。既有連續(xù)24h不停運(yùn)轉(zhuǎn)、具有嚴(yán)格生產(chǎn)計(jì)劃的大型用氣設(shè)施,更有間歇使用、分散性極強(qiáng)的小型用氣設(shè)備;既有高壓設(shè)施,也有低壓用具;不但有使用常規(guī)氣相LNG的用戶,而且還有直接使用液相LNG的瓶組用戶、LNG汽車用戶。用戶及用氣設(shè)施的復(fù)雜性,無(wú)疑增加了安全隱患產(chǎn)生的概率和管理上的難度。
??? ① 居民用氣
??? 液化天然氣的居民用氣同其他種類城市燃?xì)?,本文不再贅述?/div>
??? ② 商業(yè)用氣
??? 商業(yè)用戶的燃?xì)庥镁咧饕ǔ礌t、蒸爐等,安全使用規(guī)程與家用燃?xì)庠罨鞠嗤?。需要特別引起重視的是一些使用LNG瓶組供應(yīng)的商業(yè)用戶,工藝流程較為復(fù)雜,除涉及LNG儲(chǔ)存、氣化、管道輸送等環(huán)節(jié)外,往往還牽涉到瓶組更換、電加熱氣化等操作。最令人擔(dān)憂的是一些單位個(gè)別的具體操作人員,并不一定都是經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練過(guò)的燃?xì)饧夹g(shù)工人。對(duì)于這類用戶,加強(qiáng)技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)與現(xiàn)場(chǎng)安全管理是關(guān)鍵。
??? ③ 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用氣
??? 工業(yè)企業(yè)的用氣設(shè)施一般都有完善的監(jiān)控管理系統(tǒng),操作人員相對(duì)穩(wěn)定,用氣系統(tǒng)安全性能較高。需要加強(qiáng)的是其與供氣單位間的溝通與協(xié)調(diào)及事故應(yīng)急處理機(jī)制的建立與完善。
??? ④ 供暖通風(fēng)與空調(diào)用氣
??? 該類用戶和工業(yè)企業(yè)用氣性質(zhì)有些相似,但有其獨(dú)特之處。一是用氣設(shè)施場(chǎng)地往往受限,空間狹小;二是設(shè)備往往安裝在地面以下的建筑物內(nèi),通風(fēng)條件差,光線不好,工作環(huán)境惡劣。因此,設(shè)置符合要求的安全緊急通道、加強(qiáng)安全巡查等,是杜絕事故發(fā)生的必不可少的手段。
???⑤ 燃?xì)馄囉脷?/div>
???燃?xì)馄嚪譃閴嚎s天然氣汽車(CNGV)和液化天然氣汽車(LNGV)兩種,區(qū)別在于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之前的燃料儲(chǔ)存狀態(tài)。
???CNGV、LNGV事故的表現(xiàn)形式主要是燃料泄漏和燃燒爆炸,安全性的主要影響因素重點(diǎn)體現(xiàn)在燃料供應(yīng)系統(tǒng)上[9]。因此,天然氣汽車最大的不安全因素在于其壓力達(dá)到25MPa的高壓CNG儲(chǔ)氣瓶和最低溫度達(dá)-162℃的LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的低溫液體。確保高壓CNG儲(chǔ)氣瓶和低溫LNG儲(chǔ)罐安全運(yùn)行的有效措施是按章操作和定期檢驗(yàn)。
???⑥ 發(fā)電用氣
???發(fā)電用戶一般使用高壓天然氣,安全工作重點(diǎn)防范對(duì)象是壓力管道與相關(guān)設(shè)施。其中防泄漏是主要工作。
???⑦ 化工原料用氣
???屬于易燃易爆行業(yè),由于企業(yè)自身性質(zhì)的原因,安全技術(shù)水平較高,具有各類事故的處置與應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)安全工作也極為重視。因此,相比之下,這類用戶的安全隱患和事故較少。
??????? 5 結(jié)論
??? 縱觀我國(guó)LNG工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r,放眼全球,我們清楚地意識(shí)到,我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展初期,及時(shí)在各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施全面安全管理(全過(guò)程安全管理、全員安全管理、全部工作安全管理)十分必要。當(dāng)務(wù)之急是在全行業(yè)盡早引入現(xiàn)代安全管理理念,建立以預(yù)防事故為中心的科學(xué)預(yù)測(cè)和決策體系。
??? ① 確保LNG產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展最重要的是,必須堅(jiān)定不移、始終不渝地貫徹執(zhí)行“安全第一,預(yù)防為主”的方針,明確安全生產(chǎn)管理目標(biāo),建立完備的安全生產(chǎn)管理體系。
??? ② 加強(qiáng)全員的安全教育、技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作。重點(diǎn)把握好培訓(xùn)的對(duì)象、內(nèi)容、形式、效果4個(gè)環(huán)節(jié),做到培訓(xùn)內(nèi)容有針對(duì)性、培訓(xùn)對(duì)象有層次性和培訓(xùn)形式多樣性。要設(shè)法提高職工的安全防范意識(shí)、安全技術(shù)水平和事故應(yīng)急處理能力,消除職工在安全生產(chǎn)上的麻痹大意思想和僥幸心理,嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。
??? ③ 大力推廣新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料的應(yīng)用,并建立完善先進(jìn)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控體系,以技術(shù)促安全,提高安全管理水平。
??? ④ LNG產(chǎn)業(yè)的所有工程項(xiàng)目,應(yīng)建立預(yù)先分析與評(píng)價(jià)制度,從工程項(xiàng)目的立項(xiàng)、可行性研究、選址、初步設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、試運(yùn)行、投產(chǎn)等全過(guò)程,對(duì)潛在危險(xiǎn)和事故的可能性進(jìn)行分析、、測(cè)定、評(píng)估,為制定安全防護(hù)對(duì)策提出依據(jù)。
??? ⑤ 泄漏的預(yù)防與控制是LNG產(chǎn)業(yè)安全工作面臨的重要課題,應(yīng)圍繞這個(gè)課題,應(yīng)用現(xiàn)代多種學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)和專門(mén)技術(shù),綜合采取管理、技術(shù)和教育的對(duì)策,有效防止和避免事故發(fā)生。
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