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(fā)展，鄭州天然氣進入高速發(fā)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)簡介

  鄭州華潤燃氣LNG系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)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(huán)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(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(wěn)定在0-10~C，壓力為0．2—0．4Mpa后，進入市區(qū)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(fā)，然后降至某一固定的蒸發(fā)速度。開始蒸發(fā)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(xù)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(fā)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(fā)，所以設計時要求LNG儲罐有一個極低的日蒸發(fā)率，要求儲罐本身設有合理的BOG安全系統(tǒng)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(qū)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(wěn)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(fā)生熱質交換，液層表面也開始蒸發(fā)，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過熱”狀態(tài)。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(tǒng)三年多的運行經驗及借鑒同行業(yè)的管理優(yōu)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(fā)生。

    (1)強化制度的執(zhí)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(huán)節(jié)的作業(yè)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(jiān)督和考核，規(guī)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(qū)安全，制訂了姑區(qū)十大禁令))、  姑區(qū)動火作業(yè)管理》、  姑區(qū)安全管理》等制度，規(guī)范進入站區(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LNG系統(tǒng)時間較短，我公司聘請上海交大資深教授及國內同行業(yè)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(guī)程、設備的日常維護及保養(yǎng)知識消防器材的使用與保養(yǎng)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(zhí)行記錄、自控系統(tǒng)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(tǒng)或相關參數進行改造和修訂，根據記錄中BOG的日蒸發(fā)量調整子罐壓力或進行倒罐，將日蒸發(fā)量控制在0．2％以內，避免BOG大量蒸發(fā)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(tǒng)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(tǒng)進行定時巡檢并做好記錄，目前運行人員對LNG系統(tǒng)巡檢周期為白天2小時一次，夜間3小時一次。根據系統(tǒng)分布制訂了完善的巡檢順序和標準，包括儲罐區(qū)、汽化區(qū)、調壓區(qū)及工藝管道區(qū)。巡檢過程中，重點觀察儀表數據、系統(tǒng)安全裝置、消防設施、管件及閥門焊接位置，發(fā)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(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)、報警裝置進行維護，確保輔助設施隨時處于備用狀態(tài)。

    (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(tǒng)的全面維修和技術改造，根據上一年度運行中發(fā)現的問題進行全面分析，對系統(tǒng)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(tǒng)、配電系統(tǒng)、防雷防靜電裝置進行年檢，對自控系統(tǒng)、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(jiān)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)運行的安全性能。

    四、應急管理

    根據國家安全生產監(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(tǒng)運行過程中出現的問題，借鑒國內外同行業(yè)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(tǒng)故障、鍋爐系統(tǒng)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(guī)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(fā)事件控制和處置的演練，應對節(jié)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(tǒng)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(huán)立交橋，現場情況千鈞一發(fā)。鄭州市出動500余名警力疏散萬余名群眾，并協(xié)調公安、消防、安監(jiān)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(qū)，技術人員利用專業(yè)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(xù)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(yè)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(fā)現2#子母罐上進液管道與環(huán)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(tǒng)隔離，并將環(huán)管中的LNG通過氣化系統(tǒng)排入管網，同時安排專人在泄漏處監(jiān)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(fā)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(qū)管網(由0．53Mpa將至0．50Mpa時漏液停止)。安排專人實施監(jiān)控，每1小時檢測1次 LNG2#罐區(qū)漏氣處周圍的燃氣濃度，公司隨即與施工單位聯(lián)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(huán)節(jié)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(jié)供氣正常，作為城市燃氣企業(yè)，我們每年將數百萬 Nm3LNG作為補充氣源輸入市區(qū)管網，有力的保障了冬春季節(jié)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(qū)第一場暴雪的平均雨雪量達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****的一次。據嵩山氣象站觀測，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(yī)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(fā)展，能源的需求量與日俱增，我國迎來了LNG發(fā)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(fā)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(yè)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。