LNG儲配站調峰與安全應急管理探討

    一、概述

    鄭州天然氣工程于1986年開工建設，經過多年的發展，鄭州天然氣進入高速發展時期。2003年10月，“西氣”正式進入鄭州，為鄭州天然氣工程注入了新的活力。但隨著近幾年各類用戶的迅猛發展，天然氣仍然供不應求；同時隨著供氣范圍的不斷擴大，用氣量的大幅度增長，輸配系統存在應急調峰不足等問題。2005年冬季再次遭遇瓶頸。為解決供氣不足及現狀輸配系統調峰應急不足等問題，鄭州燃氣曾多次積極籌劃，同時按照市委市政府的指示，于2006年3月動工建設液化天然氣(LNG)應急調峰儲配站，該項目投資約7400萬余元，于2006年9月底投入運行。

  二、系統簡介

  鄭州華潤燃氣LNG系統由兩臺容積為1750立方米的子母罐、兩臺水浴汽化器、四組空溫汽化器和調壓站及工藝管道系統組成，儲氣能力為210萬Nm3，****輸氣能力4萬方／小時，運行壓力O. 4—0.6Mpa。

    LNG系統建成后，采購自新疆、河南、山西的液化天然氣采用罐式集裝箱儲運，通過公路運至鄭州，在卸車臺通過3臺300Nm3／h臥式專用卸車增壓汽化器給運輸液化天然氣的槽車增壓，利用壓差將槽車內的低溫液體送至子母罐內儲存。

    向市區管網輸氣時，利用增壓器向子母罐增壓，增壓后的LNG通過工藝管道進入空溫氣化器或水浴式氣化加熱器，夏季環境溫度較高，供氣缺口和調峰應急缺口較小，考慮到氣化站的經濟運行，可直接通過4臺2500Nm3／h空溫式氣化器正常供氣，正常供氣時4臺空溫式氣化器分兩組，兩用兩備，供氣量5000 Nm3／h，用氣高峰時可將4臺空溫氣化器同時開啟，供氣10000 Nm3／h。水浴式氣化器以站區鍋爐房提供的熱水為熱媒，與熱媒換熱后將LN6氣化為0-10*C常溫天然氣。正常供氣時兩臺水浴式氣化加熱器一用一

備，供氣量20000 Nm3／h，用氣高峰時可將兩臺水浴式氣化器同時開啟，供氣量40000 Nm3／h。

    氣化后的天然氣(壓力為0．4-0．8Mpa，溫度為0-5"C)進入設計流量為40000 Nm?／h的調壓站，通過調壓、計量和加臭后使天然氣出站溫度穩定在0-10~C，壓力為0．2—0．4Mpa后，進入市區管網。

  三、日常安全管理

  1．危險性分析

  (1)LNG的低溫特性

  LNG泄漏后，會吸收周圍介質的熱量迅速蒸發，然后降至某一固定的蒸發速度。開始蒸發時其氣體密度大于空氣的密度，在地面形成一個流動層，當溫度上升到約-108"C以上時，蒸氣與空氣的混合物在溫度上升過程中形成了密度小于空氣的“云團”。同時，由于LNG泄漏時的溫度很低，其周圍大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團”，LNG再繼續吸收周圍介質的熱量直至完全氣化。LNG的低溫危險性還能使相關設備脆性斷裂和遇冷收縮，從而損壞設備和低溫灼傷操作者。

    (2)BOG(蒸發氣體)的危險性

    雖然LNG存儲在使用膨脹珍珠巖絕熱的子罐中，但通過罐外介質傳入的子罐內能量仍能引起LNG的蒸發，所以設計時要求LNG儲罐有一個極低的日蒸發率，要求儲罐本身設有合理的BOG安全系統放空。否則，BOG將大大增加，嚴重者使罐內溫度、壓力上升過快，直至儲罐破裂。

    (3)爆炸、火災的危險性

    天然氣在空氣中百分含量在5％-15％，遇明火可產生爆燃。因此，必須禁止任何火源進入可能存在天然氣的區域。

    (4)翻滾的危險性

    ’儲罐內的LNG長期靜置不用將形成兩個相對穩定的液相層，下層密度大于上層密度。當外界熱量傳

入子罐內時，兩個液相層便會發生熱質交換，液層表面也開始蒸發，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過熱”狀態。當兩個液相層密度接近時，可在短時間內產生大量氣體，使罐內壓力急劇上升，這就是翻滾現象，翻滾很可能導致儲罐破裂。

  2．安全、設備管理措施

  針對LNG存在的以上潛在危險性，我公司根據該系統三年多的運行經驗及借鑒同行業的管理優點，形成了一套行之有效的安全管理模式，較好的杜絕了危險事故的發生。

    (1)強化制度的執行力和人員水平的提高

    建立各生產崗位的安全生產責任制度和工作標準，根據需要編制卸車、出液、調壓、增壓等各個操作環節的作業指導書，并建立安全生產考核體系，對員工的安全操作情況進行監督和考核，規范員工的操作，避免低溫灼傷和設備損壞；同時為了確保站區安全，制訂了姑區十大禁令))、  姑區動火作業管理》、  姑區安全管理》等制度，規范進入站區人員的行為，消除人的不安全行為、物的不安全狀態；因引進LNG系統時間較短，我公司聘請上海交大資深教授及國內同行業專家對生產中遇到的疑難問題進行分析研討，并對員工進行包括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消防器材的使用與保養等內容的專題培訓，使員工的理論水平和操作技能得到大幅度提升。

    (2)注重原始資料的積累

    日常工作中要求員工認真如實填寫卸車記錄、調度指令執行記錄、自控系統運行記錄、巡檢記錄、設備運行故障記錄等，并定期對這些原始數據進行分析，根據分析結果對系統或相關參數進行改造和修訂，根據記錄中BOG的日蒸發量調整子罐壓力或進行倒罐，將日蒸發量控制在0．2％以內，避免BOG大量蒸發造成事故。

    (3)建立設備設施巡檢和維護制度

    自我公司LNG系統投入使用以來，建立并不斷完善設備設施巡檢制度，要求運行人員對整個系統進行定時巡檢并做好記錄，目前運行人員對LNG系統巡檢周期為白天2小時一次，夜間3小時一次。根據系統分布制訂了完善的巡檢順序和標準，包括儲罐區、汽化區、調壓區及工藝管道區。巡檢過程中，重點觀察儀表數據、系統安全裝置、消防設施、管件及閥門焊接位置，發現問題及時處置；根據設備的使用頻率和使用狀況制定設備維護周期和標準，定期對泡沫噴淋系統、防雷防靜電系統、鍋爐、配電系統、自控系

統、汽化系統、報警裝置進行維護，確保輔助設施隨時處于備用狀態。

    (4)利用生產淡季對設備設施進行全面檢查維修

    根據鄭州市氣源供應情況，每年4月至9月期間為氣源較充足的時期，我公司利用這個階段進行LNG系統的全面維修和技術改造，根據上一年度運行中發現的問題進行全面分析，對系統中存在的缺陷和不足進行改進，并對鍋爐壓力容器、安全裝置、消防系統、配電系統、防雷防靜電裝置進行年檢，對自控系統、工藝管道進行維修維護：    ·

    2008年對工藝管道的安全裝置進行了改造，增設安全閥4個，確保了進、出液管道的安全運行；

    2009年5月，在儲罐頂部呼吸閥位置加裝了檢測夾層(母罐與予管的膨脹珍珠巖填充空間)紅外式可燃氣體檢測儀，用于監控夾層可燃氣體濃度，能夠在子罐及夾層盤管出現泄漏的初始階段發出報警，為緊急處置和避免險情擴大贏得寶貴時間；

    2009年9月，對原自控系統進行了改造，使緊急切斷裝置投入使用，同時根據三年的運行數據分析和氣源的變化，調整了儲罐液位的4個限值(包括液位高高位、高位、低低位、低位)，增加了溫度、液位、壓力(子罐壓力和夾層壓力)的自動報警功能，提高了系統運行的安全性能。

    四、應急管理

    根據國家安全生產監督管理總局于2006年9月20日發布，2006年11月1日正式實施的《生產經營單位安全生產事故應急預案編制導則》(AQ／T9002-2006)和我公司LNG系統運行過程中出現的問題，借鑒國內外同行業大量應急處置資料，編制了包括LNG少量泄漏、大量泄漏、爆炸著火、配電系統故障、鍋爐系統故障、超壓等緊急狀況下的搶險搶修應急預案，預案中對搶先救援的組織、分工、報警、各種事故(如)的處置程序等進行了詳細的規定和明確。每年組織大型搶險演練兩次，并邀請上級安全管理部門、消防部門參與，同時組織班組進行各種突發事件控制和處置的演練，應對節假日及夜間以運行班為主要力量的險情處置，提高員工應急處置的能力，收到了較好的效果。·

    自我公司LNG系統投入使用以來，共成功處置較大險情三次：

    (1)槽車翻傾事件處置

    2007年1月3日，一輛途徑鄭州的裝滿液化天然

氣的槽車翻傾在鄭州市北環立交橋，現場情況千鈞一發。鄭州市出動500余名警力疏散萬余名群眾，并協調公安、消防、安監等部門，因鄭州市沒有處理LNG事故的先例，我公司相關領導和技術人員到達現場，對翻傾車輛的保溫層、閥門、安全裝置進行檢查，隨即制定了處置方案并經現場上級領導批準實施，經過15個小時的緊急搶險，最終將事故車輛轉移到我公司LNG卸車區，技術人員利用專業設備，將事故車內 LNG卸到LNG儲罐中，危險被徹底排除。

    采取停氣措施；連續3個月未使用且未向供氣單位申請報停的，視為用戶自動申請銷戶，供氣單位有，權對天然氣管網及設施予以拆除。此約定可確保商業用天然氣氣費能及時回收，同時也可避免因時間周期太長造成更大的經濟損失。

    (2)進液過程中管道泄漏事件處置

    2009年11月2日晚20：40，我公司運行人員在卸車巡檢過程中，發現2#子母罐上進液管道與環管連接的三通處出現泄漏，LNG呈線狀順著保溫層大量流出，且流量明顯呈上升趨勢，運行人員立即停止卸車，將槽車與系統隔離，并將環管中的LNG通過氣化系統排入管網，同時安排專人在泄漏處監控現場燃氣濃度。次日組織人員進行搶修，歷時20小時是管道恢復正常運行。

    (3)出液過程中管道泄漏事件處置

    2008年2月18日，運行人員在進行LNG裝車操作過程中，發現LNG2#罐上進液總管與裝(卸)車管線焊接三通處漏液，運行人員隨即關閉LNG2#罐出液總管操作閥、LNG裝(卸)車臺閥門、LNG槽車相關閥門，并放散LNG槽車裝(卸)軟管內液體，同時開啟 LNG空溫氣化器進口低溫“進口”閥門，將管道內(液)氣體排入市區管網(由0．53Mpa將至0．50Mpa時漏液停止)。安排專人實施監控，每1小時檢測1次 LNG2#罐區漏氣處周圍的燃氣濃度，公司隨即與施工單位聯系組織搶修。

  作為鄭州市的應急和補充氣源，LNG儲配站擔負

著葶敵應崽和氣源短供情況下保障居民正常用氣的重任。盡管LNG增加生產、運輸、存儲環節的成本致使其價格遠高于管道燃氣，為了保障鄭州市冬春季節供氣正常，作為城市燃氣企業，我們每年將數百萬 Nm3LNG作為補充氣源輸入市區管網，有力的保障了冬春季節正常供氣。

    自06年建成以來，LNG應急儲配站共輸送LNG

 1472萬方，已逐漸成為一個重要的調峰手段。具體供氣情況見表l。

    表1 2006-2010年LNG用氣情況  萬Nm3

注：①2006年LNG氣量為采購量，有一部分用于補充空罐。

    ②2010年LNG氣量為上半年已用氣量。

    2009年11月10日晚至12日8時，鄭州地區第一場暴雪的平均雨雪量達37．8毫米，鄭州市區雨雪****量為45．6毫米，積雪深度為32厘米，這是鄭州市區有氣象記錄以來****的一次。據嵩山氣象站觀測，10日以后，市區的氣溫降至零下7．1℃，降溫幅度接近20~C。鄭州市需求氣量從145萬方猛增至173萬方，造成供氣缺口近30萬方的緊急局面，向市政府請示后，緊急啟動應急預案，供LNG 20萬方，保證民用取暖、醫院、學校等重點用戶不受短供的影響。

  六、結束語

  隨著經濟的快速發展，能源的需求量與日俱增，我國迎來了LNG發展的新時代，如何搞好LNG站的安全技術和應急管理、如何更好的發揮價格昂貴的 LNG在城市燃氣中的調峰、應急作用成為我們面臨的一個新課題。在以后的實踐中，我們要學習國內外同行業的先進經驗，引進先進的控制技術，真正了解了 LNG的特性及潛在危險和控制措施，探索出一條更適合我們的管理之路。