LNG气化站火灾爆炸危险性分析及安全对策

　　液化天然气(简称LNG)气化站主要为非管输天然气（简称NG）的城市城镇居民提供生活用气，也可作为补充气源或调峰气源，一般包括气站一座、相应的输配管网及配套的公用工程，运行的介质为LNG。?

　　由于LNG具有易燃易爆、有毒有害危险性，而且罐区中的冷却、输送等设备的使用、维护具有一定的火灾、爆炸危险。以下从工程技术措施和安全管理措施两个方面，对液化天然气气站火灾爆炸危险性和安全对策进行探讨。?

　　一、概述?

　　LNG气化站的工艺流程如图1所示（略）：?

　　LNG由低温槽车运来，在卸车台用槽车自带的增压器增压，在压差的作用下，通过卸车台的管道进入低温储罐储存，储存压力为0.3MPa（g），温度为－145℃。低温储罐内的LNG用自增压器增压到0.5MPa（g），自流进入空温式气化器，在气化器中，LNG与空气换热，发生相变转化为气态并升高温度，夏季可达15℃以上（冬季还必须使用水浴式气化器），直接经过调压器调压至0.2MPa（g）。由于天然气是无味的，为了加强安全性，还必须进行加臭，加臭剂选用四氢噻吩，加臭后进入中压管网，送给各用户。?

　　低温真空绝热储罐的日蒸发率一般为0.3％，这部分气化了的气体（简称BOG）如不排出，会使储罐上部气相空间的压力升高。为保证储罐安全，设降压调节阀，可根据压力自动排出罐顶气体。另外，为回收槽车储罐中的天然气，设置了BOG加热器，用以回收BOG，并入输气管网。?

　　LNG储罐装有高、低液位报警设施，内罐高压力报警，超压自动排放BOG的调节阀以及安全阀，以保证储罐的安全。在储罐入、出口的LNG管线上设自动切断阀，当有紧急情况发生时会自动关闭阀门，以保证系统的安全。?

　　天然气出站至输气管网的管线上设有自动切断阀，当管网有紧急情况发生时，会自动关闭阀门，以保证系统的安全。?

　　当LNG供应出现情况时，采用备用气源。压缩天然气（简称CNG）用槽车运至气化站，即利用该槽车作为容器，经卸车台经管线输送至CNG调压站，经二级调压至0.2MPa（g），计量加臭后并入输气管网。?

　　二、LNG气化站火灾爆炸危险条件?

　　从可燃物、助燃物、点火源三个方面来分析LNG气化站项目的火灾爆炸危险条件。?

　　（1）可燃物。LNG是深冷液体，很容易被周围的空气加热成为NG。当LNG大量泄漏时，来不及与周围空气进行热交换，其蒸气云的密度就会比空气低，会顺着地面流动或向低处蔓延，一旦遇到火源就会燃烧，甚至回燃引起爆炸。?

　　导致LNG泄漏的情况主要有以下三种：?

　　①LNG与某些材料(氟、氯等)接触后会发生剧烈的反应，变脆、易碎、冷收缩，使设备损坏后泄漏导致火灾；?

　　②LNG本身没有太大的腐蚀性，但储罐由于本身所存在的缺陷（应力腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等），加上积存雨水，储罐金属外壳、管线等与土壤等接触会产生电解，导致大面积点腐蚀，造成LNG泄漏；?

　　③生产或储运装置的设计施工出现问题，不能满足正常生产要求或不能及时探测到异常情况的发生。?

　　（2）助燃物。主要助燃物为空气。液化设备中低温循环工作液体的温度低于空气液化的温度，其表面上的空气会凝缩形成富氧气氛，形成助燃物。?

　　（3）点火源。在有空气和LNG存在情况下，任何热源均有可能成为引爆物。这些潜在的热源和引爆物主要包括以下几种：①明火及火星；②静电火花；③防雷电设施或接地损坏、失效可能遭受雷击，产生雷电火花；④电气线路或电气设备安装操作不当、保养不善及接地、接零损坏或失效等，有可能造成漏电。?

　　三、LNG气化站火灾爆炸危险性分析?

　　1.物质危险性分析?

　　LNG的主要成分是甲烷，属易燃易爆气体，遇明火、高温极易发生燃烧和爆炸现象。NG与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸下限为3.6～6.5％，上限为13～17％，与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。低温时的LNG蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。常温下，NG密度较空气小，在空气中可迅速扩散。?

　　2.工艺危险性分析?

　　（1）原料和产品为可燃物质，站内大部分区域为爆炸危险2区，运行过程中，LNG储罐等设备损坏将造成NG泄漏，发生火灾爆炸事故。?

　　（2）高速转动设备（泵等）的使用可能产生火花，形成点火源，有爆炸的可能。?

　　（3）维修人员在维修、检查工作中若不严格按照规定和操作规程执行，易形成火星等点火源。?

　　（4）锅炉的使用可能造成物理爆炸。?

　　（5）原材料及成品运输主要以车辆运输为主，若排气管上没有带上防火帽，则可能形成火花，造成火灾爆炸。在卸车的时候，在卸车软管没有分离的情况下启动车辆，会拉坏卸车软管，从而导致LNG泄漏形成可燃物。?

　　3.设备危险性分析?

　　（1）电气线路或电气设备安装操作不当、保养不善及接地、接零损坏或失效等，会造成漏电，产生电火花引发爆炸。?

　　（2）高压线断落造成电火花。?

　　（3）防雷电设施或接地损坏、失效，可能遭受雷击，产生火灾、爆炸。?

　　（4）电器设备在潮湿的环境中可引起电化学腐蚀，产生电火花引发爆炸。?

　　四、安全对策?

　　1.工程技术措施?

　　（1）对可燃物的控制措施?

　　①控制LNG泄漏有两种方法：被动防护法和主动防护法。?

　　a.被动防护法?

　　利用高的防火堤控制泄漏和扩散，防火堤内还可用矮墙或斜坡再次划分成小的区域，这些矮墙、斜坡形成的较深的沟槽，有助于减少LNG蒸发的表面积。如果防火堤较矮，就需要增加水幕系统，以减少辐射热对周围储罐及设施的影响。?

　　b.主动防护?

　　高倍数泡沫系统的使用尤为重要，它的使用有如下两种情况：?

　　蒸气驱散：如果泄漏的LNG没有起火燃烧，用高倍数泡沫系统有效地向上驱散泄漏出的气体，降低地面可燃气体浓度，减少起火爆炸的危险性。?

　　灭火控制：如果泄漏的LNG起火燃烧，就应该用高倍数泡沫系统进行灭火，防止演变成更大的灾难，同时还能降低热流对周围建筑的影响。?

　　②防腐措施?

　　a.由于管线铺设在地下，所以管道内外表面的防腐一般使用涂油漆。?

　　b.管道连接点、衬板、垫片处容易产生腐蚀，可采用抗缝隙腐蚀的金属或合金材料，并采用合理的设计方案，如：严密的法兰，适宜的垫片；采用电化学保护，用负电性强的金属做阳极，与易发生缝隙的金属部位构成电化学体系；采用缓蚀剂保护。?

　　c.罐底外壁按常规做外防腐涂层外，应采用牺牲阳极或强制电流阴极保护法，可以用储罐防雷防静电的接地极。?

　　d.罐底内壁防腐一般采用涂层防腐，涂层绝对不能使用导静电防腐涂料。?

　　e.罐壁防腐重点是底部水层高度范围内，应对罐底内壁1m高采用环氧基耐盐水有关专用绝缘涂料，其他部位可采用油罐的专用导静电料涂料。?

　　③设备安全设计?

　　a.各装置均设计成密闭系统，控制操作条件，使被加工的物料和介质保持在由设备和管道组成的密闭系统内。?

　　b.在装置的出口总管上应装紧急切断阀，当气化器出现事故，输出的NG温度低于要求值时，可紧急关闭阀门。当输配管网出现故障或事故时，也可防止NG进入管网。?

　　c.液相管道的两个切断阀之间应设安全阀，防止管道超压。气相总管上应设置紧急安全放空装置，一旦总管上紧急切断阀关闭、气相管道超压，可关闭以保护管道的安全。?

　　d.储罐液相管上应设紧急切断阀，内罐应设置安全阀、放空阀、降压调节阀、升压调节阀、超压报警、高低液位报警等，外罐设置泄压设施。?

　　e.在储罐区、气化区应各设一集液池，池边设高倍数泡沫发生装置，遇到LNG少量泄漏时，可引流到集液池内，向池内喷高倍数泡沫覆盖液面，降低LNG蒸发速度，使其安全气化。（2）对点火源的控制措施?

　　①防明火及火星措施?

　　a.严格遵守明火作业的要求，认真执行用火制度。在易燃物附近焊接时，应充分做好隔离和防护。在罐内作业时，要进行强制通风，严防产生滞留可燃气体。对动火容器内部气体提前做采样分析。?

　　b.防止产生火星。在油罐周围应建立禁火区，严禁带入火种，严防铁器碰撞造成火花。油罐区内严禁带电作业，采用电器仪表测量罐温，严禁将电器接头暴露于燃油蒸气内，以免接头产生火花发生事故。液位指示器游标与绳接触部位应用有色金属制造，严格控制油品加热温度。?

　　②防静电措施?

　　a.储罐的防静电措施?

　　1）采用接地措施，其中防静电接地电阻不宜大于10Ω，钢储罐的防雷接地装置可兼做防静电装置。?

　　2）内壁各金属构件，如仪表、管道等，必须与罐体等电位接地。?

　　3）罐顶取样平台上，操作口的两侧应各设一组接电端子，为取样绳索、检尺等工具接地。?

　　4）内壁使用防腐涂料时，只要涂料的电阻率小于所储存液体的电阻率，就不会妨碍电荷的逸散。?

　　5）在人孔处应设置接地金属棒，或在已接地的金属栏杆上留出1m长的裸露金属面，用以消除人体静电。?

　　6）液体在输入或者吸出储罐的过程中，不允许取样，不允许使用，液体充分静置一段时间后才可以检测或者取样。?

　　b.管道的防静电措施?

　　1）采用专用的接地装置或者利用电器的保护接地，接地的总电阻不超过10Ω。?

　　2）法兰之间的接触电阻不应大于0.03Ω，当有特殊要求时可加金属线跨接。?

　　3）非导电性材料制成的管道要用缠在管外或者放在管内的钢丝、铜丝、铝丝进行接地；管道外围的保温层、防锈层、防潮层等都要接地。?

　　c.人体的防静电措施?

　　工作人员应穿戴防静电工作服、鞋和手套，不得穿化纤衣物。?

　　③防雷措施??

　　a.对于小型LNG站，可在罐区装设两支避雷针。?

　　b.将建筑物内的所有金属（设备、管道、金属构架等）与接地装置相连。平行敷设的金属物（管道、构架等）相互间的净间距不大于100mm时，应每隔20～30m用金属线跨接一次。

　　c.引入室内的架空金属管道，在入户处应和接地装置相连，对于架空金属管道，在距建筑物的25m处还应接地一次。?

　　④电气安全措施?

　　LNG站内的1、2区（爆炸危险区域）内所有的用电设施及控制设备均应采用隔爆型，其防爆等级不应低于I级。供电电源采用单电源供电方式，EPS作为备用电源，电缆使用阻燃电缆，配电间均采用单母线分段运行方式。控制室内装设应急照明。?

　　2.安全管理措施?

　　（1）安全管理?

　　①气化站在日常运营的过程中，必须建立健全各级管理、生产、岗位安全生产责任制，单位负责人是该单位安全生产第一责任者，对本单位安全生产全面负责。?

　　②建立健全各类安全管理规章制度，应至少建立以下安全管理制度：安全生产责任制、安全技术操作规程、防火防爆制度、安全检查制度、安全教育制度、安全奖惩制度。?

　　③建立安全卫生质量保证体系和信息反馈体系。?

　　④对国家规定的特种作业人员必须进行安全技术培训，经理论和技术考试合格后，才能持证上岗。?

　　（2）安全规程?

　　应制定完善的作业安全技术操作规程，包括正常的开车、停车和运行操作，还应包括紧急停车及异常情况处理的内容。规程中应强调操作纪律和劳动纪律的遵守。?

　　（3）安全教育?

　　应强化安全教育，提高全员的安全知识水平，加强安全意识和责任心，没经过专门培训的人员不得上岗。所有员工必须了解危险物料的物化性质，掌握工程项目的防火防爆措施，掌握出现意外事故时的救护方法，能及时发现生产系统的安全隐患，并作出相应处理。应组织消防训练，并定期进行演习，使每位员工都能正确使用消防器材，知道在发生火灾爆炸事故时应如何报警和扑救，并能配合专职消防队员共同灭火。?

　　（4）事故应急救援预案?

　　LNG气化站为重大危险源，应当编制事故的紧急措施和应急救援预案，并在实践中不断完善。?

　　预案的内容包括：应急组织机构及职责、报警程序及方式（包含内部及外部）、应急响应、现场应急处理、相关部门联动协同作战、事故救援及人员疏散、应急物资储备（包括抢修备件、专用工具、应急照明、应急通讯工具、个体安全防护装置）等。?

　　对自然灾害或重大意外事故所造成的LNG大量外泄，各级领导和每位员工均要有充分的思想准备，并进行有组织的训练和演习，在关键装置、要害部位每年至少应组织一次LNG气化站事故应急预案演习，来提高异常情况下应急处理的能力。?

　　五、结束语?

　　从物料、工艺和设备三个方面对LNG气化站火灾爆炸危险性及火灾爆炸条件进行了分析，并提出了针对性的工程技术和安全管理措施，对LNG气化站的安全运行有较强的指导作用和借鉴意义。