??????? 4 LNG產(chǎn)業(yè)鏈的安全技術(shù)研究
4.1 天然氣開采、凈化處理與液化環(huán)節(jié)
??? 天然氣開采過程的安全技術(shù)問題很復(fù)雜，主要是鉆探、鉆井建造及井口設(shè)施運(yùn)行管理的安全技術(shù)措施。
???天然氣凈化處理及液化環(huán)節(jié)則主要強(qiáng)調(diào)設(shè)備運(yùn)行安全。需要針對LNG的低溫特性、制冷劑系統(tǒng)特點(diǎn)，采取必要的安全技術(shù)措施。
4.2 LNG儲(chǔ)存環(huán)節(jié)
???儲(chǔ)存是LNG產(chǎn)業(yè)鏈中安全技術(shù)問題最為突出的環(huán)節(jié)。不僅涉及LNG儲(chǔ)罐等低溫儲(chǔ)存設(shè)施的性能及工藝流程的科學(xué)性，而且與操作人員技術(shù)水平、安全意識(shí)等息息相關(guān)[2～5]。
???首先，工程設(shè)計(jì)、材料及設(shè)備的優(yōu)選，特別是儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)與建造是儲(chǔ)存環(huán)節(jié)提高安全可靠性的第一步。其次，工藝流程的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，務(wù)必將安全性放在首位，并與操作的便利性、可靠性相融合，罐區(qū)布置等方面要竭力體現(xiàn)以人為本的理念。作為人的因素，對操作人員進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章、操作規(guī)程等，都是至關(guān)重要的。訓(xùn)練出一個(gè)素質(zhì)高、安全意識(shí)及責(zé)任心強(qiáng)、技術(shù)水平高的操作人員團(tuán)隊(duì)，儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的安全性就多了一份保障。
??? 在具體的安全技術(shù)方面，需要掌握LNG的如下特性。
???① 液體分層
???不同來源的LNG存在組成、液體密度上的差異，不針對密度不同的LNG采取正確的進(jìn)液方法，就有可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)LNG因密度大小不一致而產(chǎn)生分層現(xiàn)象。另外，即使混合均勻的LNG，若N2含量較高，也會(huì)由于氮的常壓沸點(diǎn)(-195.82℃)遠(yuǎn)低于甲烷的沸點(diǎn)(-161.5℃)，其揮發(fā)性遠(yuǎn)大于甲烷，使得氮的蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于甲烷，從而形成自由液面上的LNG中甲烷濃度增加，液體密度減小，與儲(chǔ)罐中下部的LNG產(chǎn)生分層的現(xiàn)象。
??? ② 老化
??? 多組分的LNG在儲(chǔ)存過程中，因各組分的蒸發(fā)量差異導(dǎo)致液體的密度發(fā)生變化的過程稱為老化。可見，組分越多、組分間蒸發(fā)速度差距越大的LNG，老化的速度越快；靜態(tài)儲(chǔ)存時(shí)間越長，老化的程度就越嚴(yán)重。
??? ③ 翻滾
??? 翻滾現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，蒸發(fā)率比正常情況增加250多倍，壓力瞬間驟升，大量的蒸發(fā)氣體很難立即通過安全閥得到釋放。此時(shí)，儲(chǔ)罐損壞則不可避免，導(dǎo)致大量的LNG外泄，后果不堪設(shè)想。
??? 盡管形成LNG翻滾的機(jī)理十分復(fù)雜，但分層、老化的發(fā)生是導(dǎo)致其產(chǎn)生的主要因素。因此，避免分層及老化是避免翻滾現(xiàn)象產(chǎn)生的有效對策。
???④ 間歇泉和水錘現(xiàn)象
???如果儲(chǔ)罐底部有較長的而且充滿LNG的豎直管道，由于管內(nèi)LNG受熱，有可能產(chǎn)生氣泡積聚，間歇性形成噴發(fā)，這稱為間歇泉現(xiàn)象。另外，管道中有可能產(chǎn)生一種類似于水擊現(xiàn)象的LNG液體沖擊波，這稱為水錘現(xiàn)象。上述兩種情況下，均會(huì)產(chǎn)生很大的瞬間高壓，有可能對管道中的墊圈和閥門造成損壞，應(yīng)力求避免。
4.3 LNG運(yùn)輸環(huán)節(jié)
??? 常見的LNG運(yùn)輸方式主要有水路運(yùn)輸和陸路運(yùn)輸兩種方式，水運(yùn)指的是船運(yùn)，陸運(yùn)則可分為汽車運(yùn)輸和火車運(yùn)輸兩種類型，短距離運(yùn)輸則可以考慮采用管道方式[6]。在國際貿(mào)易中，LNG船運(yùn)量占80%以上。
??? ① 船運(yùn)
??? LNG船運(yùn)的安全技術(shù)類似于儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，但有其特殊性，主要是蒸發(fā)氣(BOG)的回收處理問題。一般如果能夠較好地解決BOG問題，則對船上儲(chǔ)罐隔熱要求可適當(dāng)?shù)鸵恍?，有利于降低船舶造價(jià)、增加貨運(yùn)量、提高航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。目前，回收船上LNG蒸發(fā)氣的技術(shù)方向，一是采用BOG再液化工藝，將BOG降溫使之再成為液體回到儲(chǔ)罐中去；另一個(gè)方向是船上動(dòng)力采用天然氣燃料，BOG直接用作船上驅(qū)動(dòng)燃料。
???② 車運(yùn)
??? 車運(yùn)分汽車槽車與火車槽車兩種方式，盡管情況有些差異，但安全技術(shù)的重點(diǎn)相同，都是防泄漏擴(kuò)散和BOG問題。對于汽車運(yùn)輸[7]，避免超壓、消除靜電、防泄漏是安全方面應(yīng)注意的主要問題。因蒸發(fā)量大而超壓的情況在車運(yùn)環(huán)節(jié)較少出現(xiàn)，也較好解決，放散是有效對策之一。防泄漏問題除了在設(shè)備的可靠性方面嚴(yán)格把關(guān)之外，駕駛員的安全意識(shí)、駕駛水平等特別關(guān)鍵。良好的接地是防靜電產(chǎn)生的根本措施。對于火車運(yùn)輸，安全技術(shù)措施與汽車槽車相同，不同之處在于車輛編組導(dǎo)致路途時(shí)間不可控情況的避免。
4.4 LNG接收站與衛(wèi)星站
??? 影響接收站與衛(wèi)星站安全運(yùn)行的主要因素是泄漏引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)以及相繼產(chǎn)生的火災(zāi)爆炸事故[8]，危險(xiǎn)源除與儲(chǔ)存環(huán)節(jié)相同外，薄弱環(huán)節(jié)還包括以下兩個(gè)方面：
??? ① LNG的裝卸操作，即原料的頻繁進(jìn)出。盡管流程并不復(fù)雜，但無數(shù)次的反復(fù)操作，容易使操作人員產(chǎn)生懈怠和疏忽情緒，在思想上麻痹大意，以致于麻木而喪失警惕，因而極易掉以輕心，出現(xiàn)安全事故。
??? ② LNG的氣化操作，涉及LNG相變過程，伴隨著壓力增加和溫度的急劇升高，稍有不慎，就會(huì)留下隱患，應(yīng)引起高度重視。
??? 此外，站內(nèi)應(yīng)設(shè)置完善的防雷擊、防靜電措施。
4.5 天然氣輸配環(huán)節(jié)
??? 液化天然氣的輸配環(huán)節(jié)同其他種類天然氣，本文不再贅述。
4.6 天然氣安全利用技術(shù)
??? 終端用戶數(shù)量繁多，分散性、失衡性、多變性等問題突出，用氣性質(zhì)也各不相同，可以劃分為7個(gè)大的類別：居民用氣、商業(yè)用氣、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用氣、供暖通風(fēng)與空調(diào)用氣、燃?xì)馄囉脷?、發(fā)電用氣、化工原料用氣。各類用戶利用天然氣的方式、用氣規(guī)律、對天然氣壓力、流量、氣質(zhì)的要求等千差萬別。面對一個(gè)天然氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的安全問題，燃?xì)馄髽I(yè)與各用戶特別是居民用戶之間，不可能有明確的分界面，由此極有可能帶來諸多的技術(shù)與管理缺失或矛盾。
??? 用氣設(shè)施多而復(fù)雜，設(shè)備安全性能與技術(shù)水平參差不齊，是誘發(fā)安全事故的又一大主因。大到技術(shù)先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)饪照{(diào)設(shè)備，小到分散在各家各戶的各種品牌、規(guī)格的燃燒器具。既有連續(xù)24h不停運(yùn)轉(zhuǎn)、具有嚴(yán)格生產(chǎn)計(jì)劃的大型用氣設(shè)施，更有間歇使用、分散性極強(qiáng)的小型用氣設(shè)備；既有高壓設(shè)施，也有低壓用具；不但有使用常規(guī)氣相LNG的用戶，而且還有直接使用液相LNG的瓶組用戶、LNG汽車用戶。用戶及用氣設(shè)施的復(fù)雜性，無疑增加了安全隱患產(chǎn)生的概率和管理上的難度。
??? ① 居民用氣
??? 液化天然氣的居民用氣同其他種類城市燃?xì)猓疚牟辉儋樖觥?/div>
??? ② 商業(yè)用氣
??? 商業(yè)用戶的燃?xì)庥镁咧饕ǔ礌t、蒸爐等，安全使用規(guī)程與家用燃?xì)庠罨鞠嗤?。需要特別引起重視的是一些使用LNG瓶組供應(yīng)的商業(yè)用戶，工藝流程較為復(fù)雜，除涉及LNG儲(chǔ)存、氣化、管道輸送等環(huán)節(jié)外，往往還牽涉到瓶組更換、電加熱氣化等操作。最令人擔(dān)憂的是一些單位個(gè)別的具體操作人員，并不一定都是經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練過的燃?xì)饧夹g(shù)工人。對于這類用戶，加強(qiáng)技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)與現(xiàn)場安全管理是關(guān)鍵。
??? ③ 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用氣
??? 工業(yè)企業(yè)的用氣設(shè)施一般都有完善的監(jiān)控管理系統(tǒng)，操作人員相對穩(wěn)定，用氣系統(tǒng)安全性能較高。需要加強(qiáng)的是其與供氣單位間的溝通與協(xié)調(diào)及事故應(yīng)急處理機(jī)制的建立與完善。
??? ④ 供暖通風(fēng)與空調(diào)用氣
??? 該類用戶和工業(yè)企業(yè)用氣性質(zhì)有些相似，但有其獨(dú)特之處。一是用氣設(shè)施場地往往受限，空間狹??；二是設(shè)備往往安裝在地面以下的建筑物內(nèi)，通風(fēng)條件差，光線不好，工作環(huán)境惡劣。因此，設(shè)置符合要求的安全緊急通道、加強(qiáng)安全巡查等，是杜絕事故發(fā)生的必不可少的手段。
???⑤ 燃?xì)馄囉脷?/div>
???燃?xì)馄嚪譃閴嚎s天然氣汽車(CNGV)和液化天然氣汽車(LNGV)兩種，區(qū)別在于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之前的燃料儲(chǔ)存狀態(tài)。
???CNGV、LNGV事故的表現(xiàn)形式主要是燃料泄漏和燃燒爆炸，安全性的主要影響因素重點(diǎn)體現(xiàn)在燃料供應(yīng)系統(tǒng)上[9]。因此，天然氣汽車最大的不安全因素在于其壓力達(dá)到25MPa的高壓CNG儲(chǔ)氣瓶和最低溫度達(dá)-162℃的LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的低溫液體。確保高壓CNG儲(chǔ)氣瓶和低溫LNG儲(chǔ)罐安全運(yùn)行的有效措施是按章操作和定期檢驗(yàn)。
???⑥ 發(fā)電用氣
???發(fā)電用戶一般使用高壓天然氣，安全工作重點(diǎn)防范對象是壓力管道與相關(guān)設(shè)施。其中防泄漏是主要工作。
???⑦ 化工原料用氣
???屬于易燃易爆行業(yè)，由于企業(yè)自身性質(zhì)的原因，安全技術(shù)水平較高，具有各類事故的處置與應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)，對安全工作也極為重視。因此，相比之下，這類用戶的安全隱患和事故較少。
??????? 5 結(jié)論
??? 縱觀我國LNG工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，放眼全球，我們清楚地意識(shí)到，我國LNG產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展初期，及時(shí)在各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施全面安全管理(全過程安全管理、全員安全管理、全部工作安全管理)十分必要。當(dāng)務(wù)之急是在全行業(yè)盡早引入現(xiàn)代安全管理理念，建立以預(yù)防事故為中心的科學(xué)預(yù)測和決策體系。
??? ① 確保LNG產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展最重要的是，必須堅(jiān)定不移、始終不渝地貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主”的方針，明確安全生產(chǎn)管理目標(biāo)，建立完備的安全生產(chǎn)管理體系。
??? ② 加強(qiáng)全員的安全教育、技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作。重點(diǎn)把握好培訓(xùn)的對象、內(nèi)容、形式、效果4個(gè)環(huán)節(jié)，做到培訓(xùn)內(nèi)容有針對性、培訓(xùn)對象有層次性和培訓(xùn)形式多樣性。要設(shè)法提高職工的安全防范意識(shí)、安全技術(shù)水平和事故應(yīng)急處理能力，消除職工在安全生產(chǎn)上的麻痹大意思想和僥幸心理，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。
??? ③ 大力推廣新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料的應(yīng)用，并建立完善先進(jìn)的監(jiān)測監(jiān)控體系，以技術(shù)促安全，提高安全管理水平。
??? ④ LNG產(chǎn)業(yè)的所有工程項(xiàng)目，應(yīng)建立預(yù)先分析與評價(jià)制度，從工程項(xiàng)目的立項(xiàng)、可行性研究、選址、初步設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、試運(yùn)行、投產(chǎn)等全過程，對潛在危險(xiǎn)和事故的可能性進(jìn)行分析、、測定、評估，為制定安全防護(hù)對策提出依據(jù)。
??? ⑤ 泄漏的預(yù)防與控制是LNG產(chǎn)業(yè)安全工作面臨的重要課題，應(yīng)圍繞這個(gè)課題，應(yīng)用現(xiàn)代多種學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)和專門技術(shù)，綜合采取管理、技術(shù)和教育的對策，有效防止和避免事故發(fā)生。
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