LNG加气站的安全系统分析

雷勇

摘 要：近年来，LNG作为一种新型车用燃料出现在人们的生活中，相对于传统燃料而言，天然气凭借自身清洁、高效的优势，占据了极大的市场份额。随之而来的就是LNG加气站的迅速发展，但是我国LNG产业仍处于发展初期，部分私人投资站点管理的不规范，造成很多天然气泄漏甚至爆炸事故。文章通过对LNG加气站的安全系统进行分析，提出相应对策，以减少危险事故的发生。

关键词：LNG；加气站；风险分析；安全系统；应对措施

中图分类号：U473.8 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0068-02

改革开放以来，我国创造了经济高速增长的奇迹，但这一增长是以牺牲环境、破坏资源为代价，以高投入、高消耗、高污染、低效率的粗放型增长方式为特征。

化石燃料的使用，使得空气污染严重，PM2.5严重超标。而天然气作为一种清洁能源，以其低污染、低排放的特点受到全世界的关注。LNG作为柴油的一种替代燃料，得到了广泛应用。

因此，LNG加气站的安全运营也成为经营者及消费者关注的核心问题。

1 LNG加气站的危险性分析

1.1 LNG介质的危险性

LNG的主要成分是甲烷，储存温度约-162 ℃，爆炸极限为4.6%～14.57%。其主要危险性在于可燃、低温、易爆、无毒但有害。LNG一旦由于储存不当导致泄露的话，会大量气化，遇明火即燃，严重时可产生巨大的火灾。若局部空气中密集分布着大量甲烷气体，并且与空气充分混合，当混合气体中天然气占比达到爆炸极限后，一旦遇到明火就会形成爆炸。同时LNG是深冷液体，运行时正常温度为-160～-120 ℃，若工作人员不慎接触到LNG，立刻会产生严重的低温冻伤，撕裂皮肤，留下伤疤。而如果长期暴露于LNG含量较多的空气中，而没有相应的保护措施，长时间就会造成低温麻醉的危险。所以在LNG低温场所工作，必须给工作人员做好相应的保护工作，防止低温冻伤、低温麻醉的情况发生。LNG本身是无毒无味的，但是这种液化气含氧量极低，人类不可短时间吸入过多的LMG蒸汽，否则会因缺氧而窒息。所以，在工作人员必须进入LNG液化气工作环境时，则一定要采取相应的保护措施，防止受到侵害。

1.2 LNG加气站硬件设备的危险性

1.2.1 LNG储罐

LNG储罐外壳体材质为Q345钢，内罐材质为O6Cr19Ni10，内外罐之间设有绝热层并抽真空。储罐的设计压力一般为1.2 MPa，其最大的危险性在于一旦真空层遭到破坏，其绝热性能就会快速下降，罐内储存的LNG就会因受热而膨胀，从而大量气化，导致储罐压力急速升高，最终导致物理爆炸和化学爆炸事故的发生。针对这种情况，所能采取的防范措施就是在储存罐顶部安装安全放散阀，当罐内压力到达一定限度时，放散阀便会打开，释放一定的压力，以确保储存器不会破裂，防止爆炸或者火灾的发生。

1.2.2 工艺管线

LNG加气站的工艺管线分为真空管和不锈钢焊管保温的方式。真空管原理同储罐一样，也是采用双层夹套管，内层采用不锈钢材料，但不锈钢材料在低温工作状态下会有3‰的收缩量，所以内层不锈钢管材上有波纹管。其危险性在于夹套真空失效后，管材内LNG吸热，大量气化，在排放不及时的情况下，会将波纹管段破坏，最终导致大量泄漏产生严重的危害。而普通不锈钢管大部分是焊接，但也有个别地方为法兰连接，由于LNG运行时的冷热交替，很可能会导致法兰垫片冷收缩，从而导致LNG泄漏。增压汽化器的进出口和LNG储罐与LNG槽车的液相出口连通，同样可能出现密封失效产生泄漏。

1.2.3 加气机

LNG经过潜液泵到达加气机后，压力可达1.2～1.5 MPa，而加液软管由于长时间在地面磨损，局部管线厚度达不到要求，在较高压力下，很可能会发生软管破裂，LNG泄漏造成人身伤害的发生。或者采用质量不好的加液软管也会导致该种情况的发生。目前已经有好几起案例发生。

加气枪在加气过程中，由于频繁插枪、拔枪，导致密封垫片磨损，也会导致漏液情况的发生。且加气区域可能存在司机停车不熄火的情况，会大大增加LNG泄漏后的危险程度。

1.3 LNG加气站操作过程的危险性

目前国内LNG加气站主要采取人工加气，加气口主要是软管连接，比较容易发生泄漏。且不规范的操作方式会导致泄漏发生可能性的增加。

LNG 槽车一般容积为42～52 m3，卸车软管与槽车连接时，也会产生LNG泄漏，此时要紧急停止泵的工作。卸车一般要求次数少，时间短，控制在2～3 h内。尽量选择人流量小的时候操作，并由LNG加气站专业人员进行。

LNG储罐在投运前需要预冷，每次加液前也需要对工艺管道进行预冷，如未进行预冷或者预冷速度过快，可能会导致工艺管道连接部位发生脆性断裂和冷收缩，从而引发泄露事故，造成工作人员冷灼伤或火灾爆炸事故。

2 LNG加气站安全防范系统

2.1 LNG泄露处理系统

LNG在少量泄露的情况下，泄露处呈现的是结霜现象，面对这种情况，一般采取开动紧急关停阀门，检查并清理泄露处，完毕后进行安全加气。

若泄露气体已达到爆炸下限20%时，此时燃气报警系统就会自动启动声光报警，以警示工作人员，快速采取措施，此时按下急停按钮后，系统还会启动停机系统，紧急切断阀会关闭，从根源上断绝LNG的排放，防止泄漏量的继续增大，在切断源头之后，人工采取干粉灭火器，将其喷洒在液化气表面，降低其气化的速度，为处理危险争取时间。

如果泄漏事故发生在第一道阀门之前，则无法通过关闭第一道总阀门来处理危险情况，而此时加气站所设置的围堰便会产生巨大的作用，泄露的液化气可以被全部围截在围堰之中而不会扩散到整个场区之内，泄露的LNG经过气化后向大气中扩散，降低站内危险因素。在事故初期，站内安全员要疏散无关人员，并封锁站前道路，关闭站内电源，以将灾害损失达到最低，保证人们的生命安全。

2.2 管道处泄露的预防处理系统

在低温液化气LNG在管道内运行的时候，由于其过低的温度，管道的金属壁会出现收缩的情况，所以在管道接口处可能会出现裂缝，导致LNG液化气的挥发或者溢出。针对这种情况，首先应该注意的是加气站施工时，严格把关管道的施工质量，尤其是管道接口处焊接的质量。所以，加气站对于这些设备、管道的质量有极高的要求，加气站应该严格按照规范来对站内设备进行检查、检验，保证其通过检验之后，才能投入使用。一旦发生管道泄露事故时，工作人员应以最快的速度切断管线两端阀门，然后采取干粉灭火器或者围堰、管沟等天然屏障来进行补救措施。

2.3 火灾处理系统

若少量LNG液化气泄露时，在工作人员采取了相应的措施进行解决之后，并且在保证明火不再危害站内设备的情况下，可以让火彻底燃烧，以确保可燃气体的彻底消灭。若泄露量过大，或者起火点接近储存罐附近时，则应该立即报警，展开灭火工作，因为风向很可能会危及到储存罐，可能会产生更大的火灾，所以在报警之后，工作人员会立即组织站内救援，采用站内所有可用的灭火设施来组织灭火，疏散无关人员，封锁站前道路，尽力将损害降到最低。

3 结 语

LNG 是一种绿色新能源，但也是一种危险的燃料，LNG加气站的工作者应该充分了解其特性，规避不安全因素，时刻将安全放在第一位上，杜绝事故的发生。LNG加气站的安全系统是一项复杂的系统，设计者要综合考虑各个方面的因素，根据具体情况，事先做好防护措施，从而保证LNG加气站的安全。

参考文献：

[1] 宋振兴.LNG加气站工艺技术、安全及经济性分析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[2] 李欣.L-CNG加气站安全评价体系研究[D].成都：西南石油大学，2014.

[3] 刘卫国.LNG汽车加气站安全运行管理[J].石油库与加油站，2012，（1）.

[4] 高钦.LNG加气站安全设计[J].能源与节能，2012，（7）.

[5] 朱伦.LNG加气站储罐安全风险分析与防治对策[J].科技与企业，2013， （12）.