液化天然气气化站风险评价实例分析

张秀青

（大连市环境科学设计研究院，辽宁 大连 116023）

液化天然气（LNG）是高效、优质、安全的清洁能源，其单位质量发热量高于单位质量煤、焦碳的发热量，与汽油、柴油的单位质量发热量相当。LNG气化站是LNG 与空气进行热交换，发生相变，产生气体，调压后灌装或由管网输入各用户的场站。LNG主要成分是甲烷，属易燃物质，一旦发生突发泄漏事故，往往与爆炸、火灾相互引发，且发展迅猛，因此，对LNG相关项目进行环境风险评价是必要的。以某一拟建LNG气化站项目的风险评价为例，对LNG气化站项目风险评价要点进行实例分析。

1 LNG气化站项目概况

项目建于某开发区，为新建项目，周边1 km 范围内无居民等敏感目标存在。

工程建设内容包括气化区、储罐区、调压区、办公楼、低压配电间、高压配电间、汽车衡等。气化站主要设备包括LNG 储罐、空温式气化器、卸车自增压气化器、空温式储罐升压气化器、蒸发气体（BOG）空温式加热器、安全放散气体（EAG）空温式加热器及加臭机撬块等。LNG 气化工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程Fig.1 Project flow chart

2 风险识别

环境风险识别范围包括生产过程所涉及的物质风险识别和生产设施风险识别。其中，生产设施风险识别范围包括主要生产装置、贮运系统、公用工程系统、工程环保设施及辅助生产设施等；生产过程所涉及的物质风险识别范围包括主要原材料及辅助材料、燃料、中间产品、最终产品以及生产过程排放的“三废”污染物等。

2.1 物质风险性识别

依据HJ/T 169—2004《建设项目环境风险评价技术导则》和GB 18218—2009《危险化学品重大危险源辨识》的判断标准，对项目涉及的化学物质（液化气主要组分甲烷及加臭剂四氢噻吩）进行识别。危险性识别标准见表1，物质性质分别见表2和表3。

经分析甲烷（天然气主要成分）属于《建设项目环境风险评价技术导则》和《危险化学品重大危险源辨识》中列出的易燃物质，风险类型为泄漏、火灾和爆炸。同时，《危险化学品重大危险源辨识》中规定甲烷的临界量为50 t，参照该标准中“未列举的危险化学品类别及其临界量”表，加臭剂四氢噻吩为闪点＜23 ℃的液体，临界量（Q）为1 000 t，而该项目最大储存量（q）为200 kg，其q/Q 值远远小于 1，并且其LC50（2 h，小鼠吸入）为27 000 mg/m3，属于低毒物质，因此不将其作为风险源进行进一步评价。

表1 物质危险性识别标准Table 1 Material risk recognition standard mg/kg

2.2 生产、储运系统风险识别

项目主要生产过程为气化过程，生产装置为各气化器。根据物料性质及工艺特点，生产装置潜在的风险事故类型为LNG泄漏、火灾和爆炸。

项目储存系统包括8 个150 m3立式储罐。根据物料性质及储存特点，储存系统潜在的风险事故类型为LNG泄漏、火灾和爆炸。

2.3 重大风险源判别

依据《危险化学品重大危险源辨识》及《建设项目环境风险评价导则》，对项目进行重大危险源判别（单元内存在危险物质的数量等于或超过规定的临界量，即被定为重大危险源）。单元内存在的危险物质为多品种时，则按下式计算，若满足下面公式，则定为重大危险源：

表2 甲烷（天然气主要成分）理化性质1—2]Table 2 Physicochemical property of CH4（main ingredients of LNG）[1，2]

表3 四氢噻吩理化性质[1—2]Table 3 Physicochemical property tetrahydrothiophen[1—2]

式中：q1，q2，...，qn为每种危险物质实际存在量，t；Q1，Q2，...，Qn为与各危险物质相对应的生产场所或贮存区的临界量，t。判别结果见表4。

由表4可知，该项目储存系统属重大风险源。

3 源项分析

源项分析主要内容包括确定最大可信事故（指事故所造成的危害在所有预测的事故中最严重，并且发生该事故的概率不为0）的发生概率及危险化学品的泄漏量。分析方法包括定性分析和定量分析法。

表4 重大风险源判别明细Table 4 Data sheet of significant risk source

3.1 最大可信事故及源强确定

通过研究国内外同类企业事故资料，在对项目进行风险识别、分析和事故分析的基础上，从安全角度考虑，最严重的情况是储罐区LNG储罐管线泄漏、穿孔、断裂或破罐，引发LNG 泄漏事故。因此，该项目风险评价的最大可信事故及源强设定为：

1）单个LNG储罐泄漏，泄漏量为单个储罐全部储量60.7 t；

2）LNG泄漏后气化，遇明火发生燃烧或爆炸事故。

3.2 最大可信事故概率

事故概率可以通过事件树、事故树分析法或类比法确定。该项目通过类比国内外资料，确定项目对环境造成重大影响的最大可信事故概率为8.8×10-7[3]。

4 后果计算

4.1 LNG泄漏事故后果计算

根据《危险物品安全手册》，天然气主要成分甲烷属“单纯窒息性”气体，小鼠吸入42%（体积分数）60 min即麻醉。

泄漏速率采用液体泄漏公式计算：

式中：QL为液体泄漏速率，kg/s；Cd为液体泄漏系数，0.62；A为裂口面积，0.001 96 m2；P为容器内介质压力，700 000 Pa；P0为环境压力，101 325 Pa；g 为重力加速度；h为裂口之上液位高度，15 m。经计算，液体泄漏速率为28.8 kg/s。

考虑泄漏的LNG 全部气化，采用多烟团模式进行预测。结果表明，甲烷体积分数达到42%的最大距离为136.9 m，时间为35 min，尚未达到致小鼠麻醉的60 min。

4.2 LNG泄漏后气化遇明火燃烧爆炸后果计算

4.2.1 燃烧

LNG 泄漏后，将迅速气化，形成蒸气云，若遇明火，则会引发燃烧事故。燃烧次生CO及CO2，从物质理化性质考虑，CO毒性较大，因此对燃烧次生的CO进行影响范围计算，计算公式如下：

式中：GCO为燃烧产生的CO量，kg/s；C为燃烧中碳的质量分数，%；q 为天然气中碳不完全燃烧率，%；Q 为参与燃烧的天然气量，kg/s，取泄漏量的50%计算。经计算，CO次生量为1.26 kg/s。

采用多烟团模式，对假定事故时CO在各稳定度下的二次污染进行预测。结果表明，遇明火燃烧产生的次生污染物CO 的半致死质量浓度（2 069 mg/m3）最大范围出现在F稳定度有风条件下，事故源下风向为275 m，该范围内无居民等敏感目标存在。

4.2.2 爆炸

根据最大危险性原则，将150 m3储罐内全部LNG 作为初始爆炸物的量，并将其实际质量转化为TNT当量。

TNT当量计算公式如下：

式中：WTNT为蒸气云的 TNT 当量，kg；Wf为蒸气云中燃料的总质量，kg；α为蒸气云爆炸的效率因子，3%；Qf为蒸气的燃烧热，kJ/kg；QTNT为TNT的爆炸热，J/kg。

表5 预测结果表Table 5 Data sheet of forecasting results

5 风险计算和评价

风险评价以风险值作为表征量，计算公式如下：

根据式（5）计算该项目风险值，见表6。

表6 事故风险值Table 6 Accident risk value

由表6 可知，项目最大可信事故风险值为0，与石油化工统计标准比较，项目风险处于可接受水平内。

6 风险管理

从项目选址、总图布置、建筑安全、危险品贮运、工艺技术设计、自动控制设计、电气、电讯、消防等方面提出相关安全防范措施。

根据企业特点建应急组织体系；确定预案分级相应条件；建立应急联络；信息报送及处置机制；与周边企业和园区建立对接及联动，制定报警、通讯联络方式；确定应急监测系统与实施计划，风险污染消除、减缓措施；积极开展培训、演习制度及公众教育；建立环境污染三级防控体系等应急预案。

7 结语

LNG 作为一种清洁高效能源，不仅可以使能源结构趋于合理，缓解供需矛盾，而且对于提高城市品位、改善环境、提高人民生活质量和实现经济可持续发展都将起到十分重要的作用。LNG 是易燃物质,一旦发生泄漏事故，其经济后果和环境后果不堪设想，因此，对于LNG 相关项目的环境影响评价，环境风险评价应作为必不可少的评价重点，但在实际工作中，如何根据导则要求对项目进行风险评价是环评工作者的难点。文中介绍的风险评价实例解决了导则的实际操作问题，给出了适用于LNG 相关项目确定最大可信事故、事故源强的方法以及事故后果的预测模式，可供同行进行参考。

[1]国家环保局有毒化学品管理办公室，化工部北京化工研究院环保科研所.化学品毒性法规环境数据手册[M].北京：中国环境科学出版社，1992：552－610.

[2]王箴.化工辞典[K].北京：化学工业出版社，1993：300—379.

[3]于力见. 定量风险评价中泄漏概率的确定方法探讨[J].中国安全生产科学技术，2007，3（6）：27—30.