山东淄博市煤气公司(255000)刘新领
1 前言
自从LNG(液化天然气)制成以来,由于LNG的特殊优势,在世界范围内获得了广泛的应用。上世纪末以来,我国的LNG技术研究及应用发展较快,随着中原油田、新疆广汇LNG生产工厂的建成投用,国内的LNG供气站已有几十个,现在广东、福建LNG接收基地项目正在紧锣密鼓的实施,为今后我国LNG的较大规模应用打下坚实的供应基础。由于我国目前还没有相应的LNG技术设计、防火规范,对LNG某些深层次的技术问题研究不深,LNG站建成后,如何实施效地管理的控制,保证LNG站的安全运行,成为摆在我们燃气工作者面前的新课题。本文结合淄博 LNG 站的管理实例,谈谈对此问题的看法。
2.实施LNG站安全技术管理的理论依据及基础
2.1 LNG的固特性和潜在的危险性
2.1.1 LNG的固有特性
LNG的主要成份为CH4常压下沸点在-162℃左右,气液比约为600:1其液体密度约426kg/m3 ,此时气体密度约1.5 kg/m3.爆炸极限为5%-15%(体积%),燃点约450℃等等。LNG项目具有投资少见效快、供气方式灵活,冷能利用范围宽泛等优点。
2.1.2LNG潜在的危险性
LNG虽是在低温状态下储存、气化,但和管输天然气一样,均为常温气态应用,这就决定了
LNG潜在的危险性:
(1)低温的危险性:人们通常认为天然气的密度比空气小, LNG泄漏后可气化向空气飘散,较为安全。但事实远非如此,当LNG泄漏后迅速蒸发,然后降至某一固定的蒸发速度。开始蒸发时其气体密度大于空气的密度,在地面形成一个流动层,当温度上升到约-110℃以上时,蒸气与空气的混合物在温度上升过程中形成了密度小于空气的“云团”。同时,由于LNG泄漏时的温度很低,其周围大气中的水蒸气被冷凝成“雾团”,然后,LNG再进一步与空气混合过程完全气化。LNG的低温危险性还能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩,从而损坏设备和低温灼伤操作者。
(2)BOG的危险性:虽然LNG存在于绝热的储罐中,但外界传入的能量均能引起LNG的蒸发,这就是BOG(蒸发气体)。故要求LNG储罐有一个极低的日蒸发率,要求储罐本身设有合理的安全系统放空。否则,BOG将大大增加,严重者使罐内温度、压力上升过快,直至储罐破裂。
(3)着火的危险性:天然气在空气中百分含量在5%-15%(体积%),遇明火可产生爆燃。因此,必须防止可燃物、点火源、氧化剂(空气)这三个因素同时存在。
(4)翻滚的危险性:通常,储罐内的 LNG长期静止将形成两上稳定的液相层,下层密度大于上层密度。当外界热量传入罐内时,两个液相层睚发传质和传热并相互混合,液层表面也开始蒸发,下层由于吸收了上层的热量,而处于“过热”状态。当二液相层密度接近时,可在短时间内产生大量气体,使罐内压力急剧上升,这主是翻滚现象.
2.l LNG站工艺设计的合理性和全面性
2.2.1 LNG站应有全理的工艺流程
目前我国已建成的LNG站规模不一,供应用户有民用户,也有工业用户,但采用的几乎都是日本的工艺流程,见图 1 。
从上述工艺流程图中可以看出,为保证LNG储罐中的LNG输出时保持一定的动力,设置了LNG增压器(也可以设置LNG低温泵)。南方地区如果冬季最低气温在10℃以上,可以不设水浴气化器,直接利用空浴气化器即可输出符合要求的天然气(CNG),建设费用也相应降低。实践证明,该工艺流程完全符合我国 LNG站的运行实际。
2.2.2 LNG站应有完善的运行功能(措施)
本人认为,不论是工业用LNG站还是民用LNG站,不论是日常供气还是调峰供气,不论规模、容量大小, LNG站都应有以下较完善的使用功能(措施):卸车功能、储存功能、LNG储罐增压功能、气化功能、气化器组相互切换功能、BOG释放接收功能、紧急情况安全放空功能、异常情况紧急切断功能、LNG 泄漏溢出)后的处理功能等,还应具有LNG装车功能,以保证异常情况考虑是否设计BOG再液化系统。目前国内有些LNG站的安全技术管理留下了隐患。
2.2.3 LNG站应有可靠的安全措施
除LNG储罐本身具有的安全措施外,工艺管线中要设置安全阀、压力表、紧急切断阀、降压调节阀等安全措施;消防安全方面,要设置消防水池、消防水泵、LNG储罐喷淋降温设施、LNG泄漏导出防护设施。应设置可靠的防雷、防静电设施;设置必要的保冷措施和燃气加臭措施(民用户)。此外,还要设置异常情况正气安全连锁系统。
2.3 LNG站的储存设备、气化设备、输送设备制造安装质量要精良
LNG储罐作为LNG站中的关键设备,本身制造质量要达到设计文件、合同文件和国家有关压力容器制造标准、规定要求,决不能偷工减料;LNG气较多,应注意焊口质量,按规程、设计文件要求检验;LNG 的输送设备设施,如LNG气相、液相工艺管道,要选取用符合要求的管材,按要求焊接、检验;低温阀门、阀件也应符合要求。
3 LNG 站的安全技术管理
CNG固有的特性和潜在的危险性,要求我们必段对LNG站进行合理的工艺、安全设计及设备制造,这将为搞好LNG站的安全技术管理打下良好的基础。
3.1 LNG站的机构与人员配置
应有专门的机构负责LNG站的安全技术基础;同时应配备专业技术管理人员;要划清各生产岗位,并配齐岗位操作人员。不论是管理人员,还是岗位操作人员均应经专业技术培训,经考核合格后方可上岗。
3.2 技术管理
3.2.1 建立健全LNG站的技术档案
包括前期的科研文件、初步设计文件、施工图、整套施工资料、相关部门的审批手续及文件等。
3.2.2 制定各岗位的操作规程
包括LNG卸车操作规程、LNG储罐增压操作规程、LNG储罐倒罐操作规程、LNG空浴(水浴)气化(器)操作规程、BOG储罐操作规程、消防水泵操作规程、中心调度控制程序切换操作规程、 LNG 进(出)站称重计量操作规程、天然气加臭操作规程等。
3.2.3 做好LNG站技术改造计划
3.3 (生产)安全管理
3.3.1 做好岗位人员的安全技术培训
包括LNG站工艺流程、设备的结构及工作原理、岗位操作规程、设备的日常维护及保养知识消防器材的使用与保养等,都应进行培训,做到应知应会。
3.3.2 建立各岗位的安全生产责任制度,设备巡回检查制度这也是规范安全行为的前提。如对长期静放的 LNG 应定期倒罐并形成制度,以防“翻滚”现象的发生。
3.3.3 建立健全符合工艺要求的各类原始记录
包括卸车记录、 LNG储罐储存记录、中心控制系统运行记录、巡检记录等,并切实执行。
3.3.4 建立事故应急抢险救援预案
预案应对抢先救援的组织、分工、报警、各种事故(如 LNG 少量泄漏、大量泄漏、直至着火等)的处置方法等,应详细明确。并定期进这行演练,形成制度。
3.3.5 加强消防设施的管理
重点对消防水池(罐)、消防泵、LNG储罐喷淋设施、干粉灭火设施、可燃气体报警设施要定期检修(测),确保其完好有效。
3.3.6 加强日常的安全检查与考核
通过检查与考核,规范操作行为,杜绝违章,克服麻痹思想。如LNG的卸车就值得规范,从槽车进站、计量称重、槽车就位、槽车增压、软管连接、静电接地线连接、LNG管线置换、卸车卸车完毕后余气的回收、槽车离位以及卸车过程中的巡检、卸车台(位)与进液储罐的衔接等等,
都应有一套完整的规程要求。
3.4 设备管理
由于LNG站的生产设备(储罐、气化设备等)均为国产,加之规范的缺乏,应加强对站内生产设施的管理。
3.4.1 建立健全生产设备的台账、卡片、专人管理,做到帐、卡、物相符
LNG储罐等压力容器应取得《压力容器使用证》;设备的使用说明书、合格证、质量证明书、工艺结构图、维修记录等应保存完好并归档。
3.4.2 建立完善的设备管理制度、维修保养制度和完好标准
具体的生产设备应有专人负责,定期维护保养。
3.4.3 强化设备的日常维护与巡回检查
(1)LNG储罐:外观是否清洁;是否存在腐蚀现象;是否存在结霜、冒汗情况;安全附件是否完好;基础是否牢固等。
(2)LNG气化器:外观是否清洁;(气化)结霜是否无均匀;焊口是否有开裂泄漏现象;各组切换(自动)是否正常;安全附件是否正常完好。
(3)LNG工艺管线:(装)卸车管线、 LNG 储罐出液管线保温层是否完好;(装)卸车及出液气化过程中工艺管线伸缩情况是否正常,是否有焊口泄漏现象;工艺管线上的阀门(特别是低温阀门)是否有泄漏现象;法兰连接下是否存在泄漏现象;安全附件是否完好。
(4)对设备日常检验过程中查出的问题都不能掉以轻心,应组织力量及时排除。
3.4.4 抓好设备的定期检查
(1)LNG储罐:储罐的整体外观情况(周期:一年);真空粉末绝热储罐夹层真空度的测定(周期:一年);储罐的日蒸发率的测定(可通过BOG的排出量来测定)(周期可长可短,但发现日蒸发率突然增大或减小时应找出原因,立即解决);储罐基础牢固、变损情况(周期:三个月);必要时可对储罐焊缝进行复检。同时,应检查储罐的原始运行记录。
(2)LNG气化器:外观整体状况;翅片有无变形,焊口有无开裂;设备基础是否牢固;必要时可对焊口进行无损检测。检查周期:一年。
(3)LNG工艺管线:根据日常原始巡检记录,检查工艺管线的整体运行状况,必要时可检查焊口;也可剥离保冷层检查保冷情况;对不锈钢裸管进行渗碳情况检查。(检查周期:一年)
(4)安全附件:对各种设备、工艺管线上的安全阀、压力表、温度计、液位表、压力变送器、差压变送器、温度变送器及连锁装置等进行检验。检验周期:一年。值得说明的是,上述安全附件的检验应有相应检验资质的单位进行。
(5)其他:防雷、防静电设施的检验一年一次。其他设备、设施也应及时定期检查。
3.5 应逐步应用现代化的管理手段和方法,加强LNG站的安全技术管理
(1)取得的效果
淄博LNG站作为我国第一座卫星式LNG供气站,自2001年建成以为,注重安全技术管理,完善管理制度,运行正常。当然,上述有些安全技术管理的方法,都是基于自己对LNG的一些粗浅的认识。
5 结束语
随着LNG在我国的不断推广应用,如何搞好 LNG 站的安全技术管理成为一个新课题。有人可能认为日本应用LNG几十年了,LNG站也没有出现大的问题。但本人认为,日本没有出现大的问题,就是因为他们真正了解了LNG的特性和潜在危险,不论从工艺、还是到设备制造到安全管理,都严格把关,确保了 LNG站的安全运行。因此,LNG站的安全技术问题应予关注和研究,通过不断探索,逐步走出一条适合我国国情的LNG站安全技术管理的新路子。