LNG加气站的主要危险因素及防护措施

王冰(中国石化天津石油，天津 300100)

0 引言

LNG由天然气冷却液化而成，其环保性较强，不会造成严重的燃烧污染，是新时期环保理念下应用前景良好的一种清洁燃料。为满足日常生产生活中对LNG资源的需求，我国加大了对LNG加气站的建设力度，LNG加气站的普及，为能源战略安全提供保障的同时，也为我国环保事业的发展奠定基础。但由于LNG的特殊性，其使用过程中面临着各种各样的安全风险，如不能及时消除或解决，将会为加气站运营带来安全问题，甚至引发严重的人员伤亡事件。我国地势地形多样，不同地区加气站的建设条件与施工工艺也不尽相同，企业需深入了解地域特点，制定针对性解决措施，降低甚至消除运营风险。

1 LNG特性分析

天然气在-162℃状态下逐渐液化，形成主要成分为甲烷的气体，这就是LNG。LNG的危险主要分为三部分，分别是温度低、窒息以及易燃易爆特性。低温会导致材料性能改变引发泄漏，通常可通过改换材料材质来解决；窒息也可佩戴小型氧气供给系统降低影响，但LNG的易燃易爆性却逐渐成为了LNG加气站风险管控中的重点防治因素。

2 LNG加气站运营中的危险因素分析

2.1 压力风险

LNG加气站压缩设备运行压力始终维持在 25 MPa以上，只有确保压力标准满足储存需求，才能保障压缩口的天然气注入效果，这还需要操作人员对加压设备与储罐质量做双重检验，确保二者符合要求后再行储存。压缩设备管理不当容易出现超压问题，而一旦设备承受压力超出极限范围，配件可能会因高压出现炸裂情况，造成损失。

2.2 腐蚀风险

LNG的储存对纯洁性有较高的要求，这是由于LNG中游离态的水会含有硫化氢物质，储罐容易受该物质的腐蚀，最终出现天然气泄漏。从化学与物理双重角度分析可知，当所受压力越大时，硫化氢对钢瓶的腐蚀效果就越强，如不能采取有效的防范措施，将会为LNG加气站的设备造成严重风险。

2.3 泄漏风险

严格意义上讲，LNG加气站运行安全风险多数是由天然气泄漏造成的，无论是天然气储存还是加注过程风险的防范，都需基于天然气泄漏问题考虑。天然气泄漏风险可能存在于LNG加气站运营的各个环节以及各个设备中，企业如不能采取针对性的解决措施，将使得火灾或爆炸隐患大大攀升[1]。

2.4 爆燃风险

天然气的本质是甲烷，该气体具有易燃易爆的特性，一旦发生泄漏且浓度超出5%，就会产生爆炸风险，天然气在燃烧的同时还会产成巨大热值，扩散系数高达0.196，对周边环境、建筑乃至人员生命安全都有严重影响。从化学角度分析，一旦天然气发生燃烧或爆炸，其蔓延速度与范围也很难控制，且短时间内无法对其进行有效隔离，将会带来极大的安全风险。

3 LNG加气站运营风险规避方式

3.1 加大运输管控力度，确保LNG储存安全

严格意义上讲，LNG加气站是一个较为完整的储运控制系统，天然气转化为LNG时会导致系统内部的压力升高，如需通过大规模修理解决运营问题，工作人员还需对施工涉及的管道进行妥善的隔离，确保LNG进入容器的过程具有高度安全性。工作人员还应避免在管线内开成LNG“死区”的情况，防止“死区”内的LNG受热变为气体，造成系统内的压力激增，使得管线内压力超出最高可承受范围，出现管线破裂情况，引发LNG泄漏事故，并在空气中形成一定浓度后，引发安全事故，造成加气站设备设施及线管人员伤亡损失。

基于天然气易燃易爆的特点考虑，LNG加气站内需明确规定，天然气储运与加注区域严禁吸烟，也杜绝出现明火或使用非防爆电气，同时要对LNG设备做全面的防火防静电处理。即使需要使用工具进行加气站维修或其他施工活动，也应使用防爆工具进行作业，且在实际施工进行前还需进行防爆测试，确保安全后再进行施工。LNG加气站内的许多设备应用环境并不稳定，多数时间处于变化状态，操作人员需充分考虑这一因素，定时对低温容器以及管道进行检查，同时还要采取张贴警示标语或悬挂警示牌等方式，防止加气站内出现安全隐患，也可将规范性的操作标准张贴在加气站内部，组织员工定期进行相关安全演练，增加LNG加气站运营安全保障。

3.2 严格加气站准入管理，提升工作人员操作水平

LNG加气站进站人员管理可分为两大方面，一方面是针对包括LNG用户在内的外部人员；另一方面是针对加气站员工内部人员。

(1)外部人员管理：加气站要在入口处增设告示牌，提醒来客遵守加气站准则，保障LNG加注安全。当有外部人员进入加气站时，站内员工要对其进行检查，确保无危险物品后再允许通行。不仅如此，外部人员在加气站接受服务的全过程都要有站内员工陪同，无必要情况不允许外部人员随意在加气站内走动。为提高LNG加气站管理安全性，外部车辆进出加气站时都要进行检查与登记，准确记录车辆进出时间、人员及车辆信息等，并为其划定专门的停车区域。这里需要提到的是，员工还需每日对进出加气站的物品与设施进行检查，一旦发现安全隐患还应及时上报，并在上级指示下进行维修或更换，坚决杜绝私自处理的现象，这样才能保证加气站安全防护效果，保障LNG应用安全。

(2)内部人员管理：对于加气站员工，企业需进行严格的全面管理。一是岗前培训。只有确保加气站员工的专业知识以及技术操作能力切实达到合格标准，才能保障LNG加注过程的安全性。按照LNG加气站运营操作管理规定，培训考核由当地质量技术监督部门负责，员工获得资格证件后才能分配至加气站。企业还应在岗前培训阶段对员工进行严格的技术考核，确保其取得相应证书并通过考核后再分配加气工作。高素质员工才能依靠自身知识正确应用应急处理设备，避免出现突发状况时手足无措的情况，降低LNG加气站安全风险，加速问题的解决。二是日常操作。为保护加气站员工安全，工作期间严格按照规定标准穿着工作服，穿着统一的经过材质等方面的防静电处理工作服，扣子要完全扣紧要确保靴子或鞋子外露出裤子，戴防护面罩时要保证透光性，视线不能受到遮挡，避免视物模糊造成安全问题。LNG加气站工作服通常选用防冻手套，防冻手套以质地柔软、且低温适应性较高的皮质手套为宜，手套护腕要略长于普通手套，为手套防冻效果起保障作用，手套厚度要适中，既要拥有良好的防冻效果，也要避免因厚度影响工作人员手指灵活性。三是工具选择。LNG加气站必要工具像螺丝刀、扳手等，一定要选择铜材料，降低爆炸风险。

仅靠硬性规定提升的安全保障效果十分有限，企业还应从意识培养方面入手，使加气站员工自发树立起较高的安全防护意识，只有将员工的生命安全作为首要关注对象，才能从根本上提升工作人员对安全管理的重视程度，积极学习安全事故处理方式，切实发挥安全意识的作用。高度安全意识还能促使工作人员自发遵守操作规范，严格按照规定标准在操作上管理或运用，熟练掌握各阶段技术，采取有效防护危险措施[2]。

3.3 提高设备质量管理，保障LNG应用安全

LNG泄漏问题多发于管道焊缝、阀门以及法兰等部位，一些储罐与管道连接不紧密也会出现泄漏情况，企业需完成从设计到安装全过程的优化，对各个设备与部件进行全面分析，提高LNG加气站建设的整体质量。LNG储存需要较低的温度，而在长期运营下，低温会对金属阀门造成不可挽回的损伤，出现严重的收缩变形问题，所以在选择阀门材料时，首要考虑的就是材料的耐低温性能。阀门泄漏问题主要在于阀门内闭合位置的密封胶圈，除低温条件外，该部位常年受到阀门开闭的机械压力，容易出现明显的收缩变形，破坏原有密封效果，造成泄漏问题，这就需要对封圈材料选型进行优化，选择与该区域特殊应用需求相适应的耐低温、防变形材料，并加大对阀门区域的检查力度，以便及时发现泄漏问题。

管道焊接部分也是泄漏隐患的多发地点，施工作业需进一步提高对低温管道焊接技术的要求程度，优化管道焊接效果。常态下，LNG加气站建设时管道焊接普遍采用氩弧焊技术，而为验证焊接质量，企业监理人员会使用射线进行检测，只有当检测结果不低于AB级时，才能通过工程验收。另一方，焊接口位置是否合规，应以Ⅱ级标准为依据进行质量评判。完成整体性的管道安装后，工程人员需对管道建设质量进行压力检测，考虑到LNG的特性，压力试验的介质不能选用水，主要由于管道内的清洁用水很难彻底清除，而LNG又具有低温的特性，受温度影响，水分会凝结成冰导致管道堵塞，严重时甚至会破坏真空管的整体结构，最终引发安全事故。因此，氮气是代替水进行管道焊接压力试验的最佳介质，但在使用氮气进行压力实验时，应将其调整为原来的1.5倍。同样，氮气也可作为介质应用于LNG传输管道的气密性试验，以保证管道压力在合规范围内。

针对泄漏问题，企业还需制定更精确、更全面的判断标准，根据不同程度的泄漏情况选取不同的应对措施。处置主要有三部分，分别是探测、设备停机与灾情控制，工作人员需从不同角度实施高效管理，保障LNG加气站运营效果。(1)探测。加气站员工应用检测技术判断LNG溢出形式，并定位准确的泄漏位置以及泄漏情况，同时跟踪调查明确LNG泄漏或火势移动方向，以便进行更好的防治规划。此外，声音、沸腾度、结霜情况也可作为判断泄漏情况的依据，员工还需加大对相关问题的重视程度，及时发现安全隐患。(2)设备停机。设备停机是解决LNG泄漏的最终手段，也是彻底阻止LNG泄漏的方式，一旦监测系统发出警报，员工应立即断开设备总源，或由自动化技术切断阀门，还要尽快对泄漏区域进行隔离处理。(3)灾情控制。针对于LNG泄漏引发的火灾问题，工作人员还需采取妥善方式进行控制与治理，避免造成大量的财产损失甚至人员伤亡。一旦监测到火灾事故，员工要及时调整LNG的排放地点，将其排放到无点火源且具有耐低温性质的区域，必要时可使用围堰与坡槽等控制LNG排放，并使用高膨胀率的泡沫将LNG尽可能维持在液体状态[3]。(4)优化消防施工设计，降低火灾安全风险。LNG的本质也是天然气，具有较高的可燃性，当其与外界空气发生混合并达到一定比例时，就有可能发生爆燃。受温度影响气化后，LNG会直接挥发到空中，带来消防安全隐患。为避免发生大型爆炸或火灾安全等隐患事故，LNG加气站要思考如何避免LNG各类型泄漏风险，并阻止天然气泄漏后的高浓度聚集，提高LNG加气站运营安全度。

(1)为保证LNG加气站运营效果，早在施工设计阶段就要考虑到火灾或爆炸安全隐患并对其进行防护。一般LNG加气站建筑工程至少要拥有二级或以上许可才能开始运营，建筑物的防火效果也必须满足国家二级建筑物的防火标准，这样才能从建筑方面避免天然气站储罐在半开放式混凝土建筑中出现储蓄风险，降低火灾与爆炸风险。在火灾或爆炸施工的多发区域以及机房、瓶罐等区域设置燃气报警器，一旦空气中的天然气含量超出泄漏浓度1/3时，燃气报警装置会自动开始报警，避免造成更严重的泄漏事故。(2)LNG加气站内部需建设完善的通风设施，一旦发生气体泄漏问题，自动保护装置的强制通风功能就会启动，这样的机械通风装置每小时能完成10次左右的通风，能有效疏散泄漏气体。即使在非工作时间，也能保持每小时5次通风的效率，完成气体疏散功能。针对于通风口面积超出500 cm2且数量大于等于两个时，可通过自然通风进行换气，当然，通风口应设计在天然气易聚集的区域，才能起到高效的疏散作用[4]。(3) LNG在运输过程中发生问题也会引发一系列安全事故发生，企业可在天然气管道中增设紧急切断阀与封闭式安全阀，接着使用放散口辅助安全阀应用，需要注意的是，管口设计时要与标准距离相照应，一般控制在15 m即可。(4)尽管做出了多方面、多角度的安全防护，但LNG加气站运营过程中依旧可能发生泄漏事故，企业还需在在火灾或爆炸施工的多发区域以及机房、储罐等区域设置燃气报警器，一旦空气中的天然气含量超出泄漏浓度1/3时，燃气报警装置会自动开始报警，2 min内紧急切断阀会关闭天然气供给管道，避免造成更严重的泄漏事故。

4 结语

结合全文可知，LNG是新时期背景下应用较为广泛的清洁能源，LNG加气站的建立也是我国“双碳”发展方向的具体表现，企业还需着重提升LNG加气站风险管理效果，加大风险隐患防控力度，保障加气站的安全平稳运行。