LNG儲(chǔ)配站調(diào)峰與安全應(yīng)急管理探討

    一、概述

    鄭州天然氣工程于1986年開(kāi)工建設(shè)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，鄭州天然氣進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。2003年10月，“西氣”正式進(jìn)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(lèi)用戶的迅猛發(fā)展，天然氣仍然供不應(yīng)求；同時(shí)隨著供氣范圍的不斷擴(kuò)大，用氣量的大幅度增長(zhǎng)，輸配系統(tǒng)存在應(yīng)急調(diào)峰不足等問(wèn)題。2005年冬季再次遭遇瓶頸。為解決供氣不足及現(xiàn)狀輸配系統(tǒng)調(diào)峰應(yīng)急不足等問(wèn)題，鄭州燃?xì)庠�多次積極籌劃，同時(shí)按照市委市政府的指示，于2006年3月動(dòng)工建設(shè)液化天然氣(LNG)應(yīng)急調(diào)峰儲(chǔ)配站，該項(xiàng)目投資約7400萬(wàn)余元，于2006年9月底投入運(yùn)行。

  二、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

  鄭州華潤(rùn)燃?xì)釲NG系統(tǒng)由兩臺(tái)容積為1750立方米的子母罐、兩臺(tái)水浴汽化器、四組空溫汽化器和調(diào)壓站及工藝管道系統(tǒng)組成，儲(chǔ)氣能力為210萬(wàn)Nm3，****輸氣能力4萬(wàn)方／小時(shí)，運(yùn)行壓力O. 4—0.6Mpa。

    LNG系統(tǒng)建成后，采購(gòu)自新疆、河南、山西的液化天然氣采用罐式集裝箱儲(chǔ)運(yùn)，通過(guò)公路運(yùn)至鄭州，在卸車(chē)臺(tái)通過(guò)3臺(tái)300Nm3／h臥式專(zhuān)用卸車(chē)增壓汽化器給運(yùn)輸液化天然氣的槽車(chē)增壓，利用壓差將槽車(chē)內(nèi)的低溫液體送至子母罐內(nèi)儲(chǔ)存。

    向市區(qū)管網(wǎng)輸氣時(shí)，利用增壓器向子母罐增壓，增壓后的LNG通過(guò)工藝管道進(jìn)入空溫氣化器或水浴式氣化加熱器，夏季環(huán)境溫度較高，供氣缺口和調(diào)峰應(yīng)急缺口較小，考慮到氣化站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，可直接通過(guò)4臺(tái)2500Nm3／h空溫式氣化器正常供氣，正常供氣時(shí)4臺(tái)空溫式氣化器分兩組，兩用兩備，供氣量5000 Nm3／h，用氣高峰時(shí)可將4臺(tái)空溫氣化器同時(shí)開(kāi)啟，供氣10000 Nm3／h。水浴式氣化器以站區(qū)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(shí)兩臺(tái)水浴式氣化加熱器一用一

備，供氣量20000 Nm3／h，用氣高峰時(shí)可將兩臺(tái)水浴式氣化器同時(shí)開(kāi)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(jìn)入設(shè)計(jì)流量為40000 Nm?／h的調(diào)壓站，通過(guò)調(diào)壓、計(jì)量和加臭后使天然氣出站溫度穩(wěn)定在0-10~C，壓力為0．2—0．4Mpa后，進(jìn)入市區(qū)管網(wǎng)。

  三、日常安全管理

  1．危險(xiǎn)性分析

  (1)LNG的低溫特性

  LNG泄漏后，會(huì)吸收周?chē)�介質(zhì)的熱量迅速蒸發(fā)，然后降至某一固定的蒸發(fā)速度。開(kāi)始蒸發(fā)時(shí)其氣體密度大于空氣的密度，在地面形成一個(gè)流動(dòng)層，當(dāng)溫度上升到約-108"C以上時(shí)，蒸氣與空氣的混合物在溫度上升過(guò)程中形成了密度小于空氣的“云團(tuán)”。同時(shí)，由于LNG泄漏時(shí)的溫度很低，其周?chē)�大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團(tuán)”，LNG再繼續(xù)吸收周?chē)�介質(zhì)的熱量直至完全氣化。LNG的低溫危險(xiǎn)性還能使相關(guān)設(shè)備脆性斷裂和遇冷收縮，從而損壞設(shè)備和低溫灼傷操作者。

    (2)BOG(蒸發(fā)氣體)的危險(xiǎn)性

    雖然LNG存儲(chǔ)在使用膨脹珍珠巖絕熱的子罐中，但通過(guò)罐外介質(zhì)傳入的子罐內(nèi)能量仍能引起LNG的蒸發(fā)，所以設(shè)計(jì)時(shí)要求LNG儲(chǔ)罐有一個(gè)極低的日蒸發(fā)率，要求儲(chǔ)罐本身設(shè)有合理的BOG安全系統(tǒng)放空。否則，BOG將大大增加，嚴(yán)重者使罐內(nèi)溫度、壓力上升過(guò)快，直至儲(chǔ)罐破裂。

    (3)爆炸、火災(zāi)的危險(xiǎn)性

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

    (4)翻滾的危險(xiǎn)性

    ’儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG長(zhǎng)期靜置不用將形成兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的液相層，下層密度大于上層密度。當(dāng)外界熱量傳

入子罐內(nèi)時(shí)，兩個(gè)液相層便會(huì)發(fā)生熱質(zhì)交換，液層表面也開(kāi)始蒸發(fā)，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過(guò)熱”狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)液相層密度接近時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，使罐內(nèi)壓力急劇上升，這就是翻滾現(xiàn)象，翻滾很可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐破裂。

  2．安全、設(shè)備管理措施

  針對(duì)LNG存在的以上潛在危險(xiǎn)性，我公司根據(jù)該系統(tǒng)三年多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及借鑒同行業(yè)的管理優(yōu)點(diǎn)，形成了一套行之有效的安全管理模式，較好的杜絕了危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

    (1)強(qiáng)化制度的執(zhí)行力和人員水平的提高

    建立各生產(chǎn)崗位的安全生產(chǎn)責(zé)任制度和工作標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要編制卸車(chē)、出液、調(diào)壓、增壓等各個(gè)操作環(huán)節(jié)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，并建立安全生產(chǎn)考核體系，對(duì)員工的安全操作情況進(jìn)行監(jiān)督和考核，規(guī)范員工的操作，避免低溫灼傷和設(shè)備損壞；同時(shí)為了確保站區(qū)安全，制訂了姑區(qū)十大禁令))、  姑區(qū)動(dòng)火作業(yè)管理》、  姑區(qū)安全管理》等制度，規(guī)范進(jìn)入站區(qū)人員的行為，消除人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)；因引進(jìn)LNG系統(tǒng)時(shí)間較短，我公司聘請(qǐng)上海交大資深教授及國(guó)內(nèi)同行業(yè)專(zhuān)家對(duì)生產(chǎn)中遇到的疑難問(wèn)題進(jìn)行分析研討，并對(duì)員工進(jìn)行包括LNG站工藝流程、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、崗位操作規(guī)程、設(shè)備的日常維護(hù)及保養(yǎng)知識(shí)消防器材的使用與保養(yǎng)等內(nèi)容的專(zhuān)題培訓(xùn)，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(rèn)真如實(shí)填寫(xiě)卸車(chē)記錄、調(diào)度指令執(zhí)行記錄、自控系統(tǒng)運(yùn)行記錄、巡檢記錄、設(shè)備運(yùn)行故障記錄等，并定期對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)或相關(guān)參數(shù)進(jìn)行改造和修訂，根據(jù)記錄中BOG的日蒸發(fā)量調(diào)整子罐壓力或進(jìn)行倒罐，將日蒸發(fā)量控制在0．2％以內(nèi)，避免BOG大量蒸發(fā)造成事故。

    (3)建立設(shè)備設(shè)施巡檢和維護(hù)制度

    自我公司LNG系統(tǒng)投入使用以來(lái)，建立并不斷完善設(shè)備設(shè)施巡檢制度，要求運(yùn)行人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)巡檢并做好記錄，目前運(yùn)行人員對(duì)LNG系統(tǒng)巡檢周期為白天2小時(shí)一次，夜間3小時(shí)一次。根據(jù)系統(tǒng)分布制訂了完善的巡檢順序和標(biāo)準(zhǔn)，包括儲(chǔ)罐區(qū)、汽化區(qū)、調(diào)壓區(qū)及工藝管道區(qū)。巡檢過(guò)程中，重點(diǎn)觀察儀表數(shù)據(jù)、系統(tǒng)安全裝置、消防設(shè)施、管件及閥門(mén)焊接位置，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處置；根據(jù)設(shè)備的使用頻率和使用狀況制定設(shè)備維護(hù)周期和標(biāo)準(zhǔn)，定期對(duì)泡沫噴淋系統(tǒng)、防雷防靜電系統(tǒng)、鍋爐、配電系統(tǒng)、自控系

統(tǒng)、汽化系統(tǒng)、報(bào)警裝置進(jìn)行維護(hù)，確保輔助設(shè)施隨時(shí)處于備用狀態(tài)。

    (4)利用生產(chǎn)淡季對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行全面檢查維修

    根據(jù)鄭州市氣源供應(yīng)情況，每年4月至9月期間為氣源較充足的時(shí)期，我公司利用這個(gè)階段進(jìn)行LNG系統(tǒng)的全面維修和技術(shù)改造，根據(jù)上一年度運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全面分析，對(duì)系統(tǒng)中存在的缺陷和不足進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)鍋爐壓力容器、安全裝置、消防系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、防雷防靜電裝置進(jìn)行年檢，對(duì)自控系統(tǒng)、工藝管道進(jìn)行維修維護(hù)：    ·

    2008年對(duì)工藝管道的安全裝置進(jìn)行了改造，增設(shè)安全閥4個(gè)，確保了進(jìn)、出液管道的安全運(yùn)行；

    2009年5月，在儲(chǔ)罐頂部呼吸閥位置加裝了檢測(cè)夾層(母罐與予管的膨脹珍珠巖填充空間)紅外式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，用于監(jiān)控夾層可燃?xì)怏w濃度，能夠在子罐及夾層盤(pán)管出現(xiàn)泄漏的初始階段發(fā)出報(bào)警，為緊急處置和避免險(xiǎn)情擴(kuò)大贏得寶貴時(shí)間；

    2009年9月，對(duì)原自控系統(tǒng)進(jìn)行了改造，使緊急切斷裝置投入使用，同時(shí)根據(jù)三年的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和氣源的變化，調(diào)整了儲(chǔ)罐液位的4個(gè)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(dòng)報(bào)警功能，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能。

    四、應(yīng)急管理

    根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局于2006年9月20日發(fā)布，2006年11月1日正式實(shí)施的《生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》(AQ／T9002-2006)和我公司LNG系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，借鑒國(guó)內(nèi)外同行業(yè)大量應(yīng)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(tǒng)故障、鍋爐系統(tǒng)故障、超壓等緊急狀況下的搶險(xiǎn)搶修應(yīng)急預(yù)案，預(yù)案中對(duì)搶先救援的組織、分工、報(bào)警、各種事故(如)的處置程序等進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定和明確。每年組織大型搶險(xiǎn)演練兩次，并邀請(qǐng)上級(jí)安全管理部門(mén)、消防部門(mén)參與，同時(shí)組織班組進(jìn)行各種突發(fā)事件控制和處置的演練，應(yīng)對(duì)節(jié)假日及夜間以運(yùn)行班為主要力量的險(xiǎn)情處置，提高員工應(yīng)急處置的能力，收到了較好的效果。·

    自我公司LNG系統(tǒng)投入使用以來(lái)，共成功處置較大險(xiǎn)情三次：

    (1)槽車(chē)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(chē)翻傾在鄭州市北環(huán)立交橋，現(xiàn)場(chǎng)情況千鈞一發(fā)。鄭州市出動(dòng)500余名警力疏散萬(wàn)余名群眾，并協(xié)調(diào)公安、消防、安監(jiān)等部門(mén)，因鄭州市沒(méi)有處理LNG事故的先例，我公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)翻傾車(chē)輛的保溫層、閥門(mén)、安全裝置進(jìn)行檢查，隨即制定了處置方案并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)實(shí)施，經(jīng)過(guò)15個(gè)小時(shí)的緊急搶險(xiǎn)，最終將事故車(chē)輛轉(zhuǎn)移到我公司LNG卸車(chē)區(qū)，技術(shù)人員利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備，將事故車(chē)內(nèi) LNG卸到LNG儲(chǔ)罐中，危險(xiǎn)被徹底排除。

    采取停氣措施；連續(xù)3個(gè)月未使用且未向供氣單位申請(qǐng)報(bào)停的，視為用戶自動(dòng)申請(qǐng)銷(xiāo)戶，供氣單位有，權(quán)對(duì)天然氣管網(wǎng)及設(shè)施予以拆除。此約定可確保商業(yè)用天然氣氣費(fèi)能及時(shí)回收，同時(shí)也可避免因時(shí)間周期太長(zhǎng)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

    (2)進(jìn)液過(guò)程中管道泄漏事件處置

    2009年11月2日晚20：40，我公司運(yùn)行人員在卸車(chē)巡檢過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)2#子母罐上進(jìn)液管道與環(huán)管連接的三通處出現(xiàn)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(shì)，運(yùn)行人員立即停止卸車(chē)，將槽車(chē)與系統(tǒng)隔離，并將環(huán)管中的LNG通過(guò)氣化系統(tǒng)排入管網(wǎng)，同時(shí)安排專(zhuān)人在泄漏處監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)燃?xì)鉂舛�。次日組織人員進(jìn)行搶修，歷時(shí)20小時(shí)是管道恢復(fù)正常運(yùn)行。

    (3)出液過(guò)程中管道泄漏事件處置

    2008年2月18日，運(yùn)行人員在進(jìn)行LNG裝車(chē)操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)LNG2#罐上進(jìn)液總管與裝(卸)車(chē)管線焊接三通處漏液，運(yùn)行人員隨即關(guān)閉LNG2#罐出液總管操作閥、LNG裝(卸)車(chē)臺(tái)閥門(mén)、LNG槽車(chē)相關(guān)閥門(mén)，并放散LNG槽車(chē)裝(卸)軟管內(nèi)液體，同時(shí)開(kāi)啟 LNG空溫氣化器進(jìn)口低溫“進(jìn)口”閥門(mén)，將管道內(nèi)(液)氣體排入市區(qū)管網(wǎng)(由0．53Mpa將至0．50Mpa時(shí)漏液停止)。安排專(zhuān)人實(shí)施監(jiān)控，每1小時(shí)檢測(cè)1次 LNG2#罐區(qū)漏氣處周?chē)�的燃�(xì)鉂舛�，公司隨即與施工單位聯(lián)系組織搶修。

  作為鄭州市的應(yīng)急和補(bǔ)充氣源，LNG儲(chǔ)配站擔(dān)負(fù)

著葶敵應(yīng)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(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的成本致使其價(jià)格遠(yuǎn)高于管道燃?xì)�，為了保障鄭州市冬春季�?jié)供氣正常，作為城市燃?xì)馄髽I(yè)，我們每年將數(shù)百萬(wàn) Nm3LNG作為補(bǔ)充氣源輸入市區(qū)管網(wǎng)，有力的保障了冬春季節(jié)正常供氣。

    自06年建成以來(lái)，LNG應(yīng)急儲(chǔ)配站共輸送LNG

 1472萬(wàn)方，已逐漸成為一個(gè)重要的調(diào)峰手段。具體供氣情況見(jiàn)表l。

    表1 2006-2010年LNG用氣情況  萬(wàn)Nm3

注：①2006年LNG氣量為采購(gòu)量，有一部分用于補(bǔ)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(shí)，鄭州地區(qū)第一場(chǎng)暴雪的平均雨雪量達(dá)37．8毫米，鄭州市區(qū)雨雪****量為45．6毫米，積雪深度為32厘米，這是鄭州市區(qū)有氣象記錄以來(lái)****的一次。據(jù)嵩山氣象站觀測(cè)，10日以后，市區(qū)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(wàn)方猛增至173萬(wàn)方，造成供氣缺口近30萬(wàn)方的緊急局面，向市政府請(qǐng)示后，緊急啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，供LNG 20萬(wàn)方，保證民用取暖、醫(yī)院、學(xué)校等重點(diǎn)用戶不受短供的影響。

  六、結(jié)束語(yǔ)

  隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的需求量與日俱增，我國(guó)迎來(lái)了LNG發(fā)展的新時(shí)代，如何搞好LNG站的安全技術(shù)和應(yīng)急管理、如何更好的發(fā)揮價(jià)格昂貴的 LNG在城市燃?xì)庵械恼{(diào)峰、應(yīng)急作用成為我們面臨的一個(gè)新課題。在以后的實(shí)踐中，我們要學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)，真正了解了 LNG的特性及潛在危險(xiǎn)和控制措施，探索出一條更適合我們的管理之路。