煤层气液化项目环境影响评价重点问题探讨

摘要：结合具体建设项目，介绍了煤层气液化过程环境影响评价的内容以及评价重点，重点探讨了煤层气液化项目建设过程中污染物的产生及污染防治措施，并对煤层气液化项目的环境风险事故后果进行了计算分析，希望能为煤层气液化项目环境影响评价提供参考。

关键词：煤层气液化;环境影响评价;环境风险

中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）08-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.008

Discussion on key issues of environmental impact assessment in coalbed methane liquefaction project

Gu Chunbo

（Sinopharm Group Weiqida Pharmaceutical Co.， Ltd.，Datong Shanxi 037010，China）

Abstract： Combined with the specific construction projects， the content and evaluation focus of environmental impact assessment of coalbed methane liquefaction process are introduced. The pollution generation and pollution prevention measures during the construction of coalbed methane liquefaction project are discussed， and the environmental risks of coalbed methane liquefaction projects are discussed. The consequences of the accident were calculated and analyzed， and it is hoped to provide reference for the environmental impact assessment of the coalbed methane liquefaction project.

Key words：Coalbed methane liquefaction;Environmental impact assessment;Environmental risk

山西省煤层气资源十分丰富，目前实际利用率不到2%，按照目前年采煤5×108t，全省每年实际排放在120×108m3左右，相当于1200×104t石油。液化煤层气相对于石油，燃烧产生的污染物综合排放可减少85%左右，其中CO减少90%、HC减少70%、CO2减少24%、NOx减少30%、噪音减少40%，且无铅、苯等致癌物质，是极为优质的清洁燃料。煤层气液化项目在运营过程中存在突发火灾、爆炸等风险的可能性，为避免事故带来的影响，该项目的环境影响评价尤其是风险评价尤其重要。文章结合山西省某煤层气液化项目，对该类项目环境影响评价进行分析。

1 煤层气液化技术简介

液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点（-161.5℃）温度后变成液体，储存于低温储存罐内。其主要成分为甲烷，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。煤层气液化主要包括预处理系统、液化系统和储存系统。预处理系统包括天然气脱酸和脱水两个单元，通常脱酸有化学吸收法、物理吸收法、联合吸收法、直接转化法、非再生法、膜分离法和低温分离法等;脱水方式有冷却脱水、溶剂吸收脱水、固体吸附脱水和膜分离法脱水。液化系统是煤层气液化过程中关键环节，通常制冷方式有阶式制冷循环、混合冷剂制冷循环及膨胀机制冷循环;液化完成后LNG的储存也是十分重要的环节，通常储存方式有常压低温储存和带压子母罐储存。本文以以下技术为基础分析煤层气液化项目的环境影响分析，其中预处理采用MDEA溶液脱酸、分子筛脱水，液化采用混合制冷剂循环制冷，LNG储存采用子母罐贮存。

2 煤层气液化过程中产污环节分析

煤层气液化项目产生的污染物质较少，主要为预处理过程中产生的一些固体废物，其生产工艺及产污环节见图1。

2.1 大气污染物

（1）富胺液闪蒸气，产生于三相分离器，主要成分为烃类。（2）脱酸再生塔不凝气，主要产生于胺液再生环节，主要成分为CO2。（3）导热油锅炉烟气，主要产生于导热油炉，主要成分为NOx。（4）LNG儲罐及装车废气，主要产生于储罐及装车过程中的无组织放散，其主要成分为非甲烷总烃。

图1 煤层气液化项目产排污节点图

2.2 水污染物

煤层气液化项目生产过程中产生的工艺废水很少，主要为各压缩工序中产生的冷凝水以及分子筛再生过程中产生的冷凝水，此部分水产生量很少，仅含有微弱的烃类以及SS，少量的工艺废水可跟厂区生活污水一起进入生活污水处理站进行处理。

2.3 固体废物

（1）废滤芯，主要为各过滤器过滤过程中产生的废滤芯，通常滤芯一般1年1换，主要成分为含有机械杂质和粉尘的多孔棉，为一般固废。（2）废活性炭，主要产生于胺液活性炭过滤器，属于一般固废。（3）废分子筛，产生于脱水干燥系统，其成分主要为硅铝酸钠，为一般固废，可由厂家回收。（4）废脱汞催化剂，主要产生于脱汞塔，含有汞，属于编号HW29危险废物，需交由有资质的单位进行处置。（5）废机油，产生于各压缩机，属编号为HW08的危险废物，可收集在密闭油桶内，在危废暂存库内暂存，然后外送有资质的危废处置单位处置。

3 评价要点问题分析

3.1 潜在危险单元重大危险源识别

LNG生产过程中的主要物料均属易燃、易爆物质，因此对设备和管道的承压力、密封性能及抗腐蚀性要求都很高，整个系统都存在着由于设备、管道的腐蚀破裂、密封件失效而发生泄漏、着火、爆炸事故的可能性。因此LNG生产过程潜在的危险单元主要为：原料贮运系统和生产系统。

根据《建设项目环境风险评价技术导则》[1]，通过对贮存量进行分析判定风险物质是否属于重大风险源，其中LNG构成重大风险源的临界量为50t，通常情况下煤层气液化储罐的储存量均会超过其临界量，因此在煤层气液化项目中，LNG储罐在正常情况下均会构成重大风险源。

3.2 事故源项分析

3.2.1 最大可信事故分析及确定

类比LNG储存场所，随着防灾技术的不断提高，事故率及作业伤亡人数在不断降低。以一亿工作小时事故死亡人数比较，远低于建筑业和矿业等。虽然如此，因燃料引发的事故发生率仍然较高。储罐区是事故较常发生的地方。储罐区的事故主要是因泄漏和火灾等。根据国内外储罐事故概率分析，储罐及储存物质发生火灾爆炸等重大事故的概率为8.7×10-5次/年。

3.2.2 LNG泄漏事故源强计算

本次项目拟建设1台1750m3LNG储罐，假设储罐发生破裂泄漏，泄漏面积为泄漏时间为10分钟。只要储罐区周围按规范要求设有防火堤和分隔堤，而且堤内体积大于对应储罐的容积，所有泄漏物品将会限制在防火堤内，可以全部截留和回收，不会进入雨水管道或外泄入地表水体从而危害水环境。因此罐区泄漏事故的可能影响的对象是大气环境。

本工程贮存的LNG在20kPa下贮存，其状态为液态，由于液化煤层气的泄漏往往发生在贮罐的液相空间，这将导致气、液两相泄漏。泄漏速度按《建设项目环境风险评价技术导则》公式计算：LNG：QLG=12.5kg/s。

3.3 后果计算

3.3.1 泄露后的大气影响分析

评价采用环境风险评价导则中推荐的多烟团模式对 LNG 储罐泄漏后甲烷气体扩散对环境空气的影响进行预测。在液化煤层气罐发生突爆泄漏时，若得不到迅速有效的控制，罐区周围将存在甲烷高浓度区。上述源强条件下，在0.5m/s、2.5m/s、5.5m/s三个风速段下，甲烷分别在20min、20min、20min时间段下，距离源点100m、200m、200m外才能达标。

可知，LNG泄漏事故在最不利气象条件下，一旦发生此类事故将波及200m范围内的人员。因此在生产中要严格管理、加强事故防范，定期对设备进行检查、维护，尽可能杜绝事故的发生，降低其对周围环境空气的危害程度。

3.3.2 LNG储罐火灾事故分析

储罐区设置1750m3LNG罐1臺，储存规模为1750m3，其涉及的介质液化天然气为甲类火灾危险品，根据《石油天然气工程设计防火规范》[2]，储罐区火灾危险性为甲级。一旦发生火灾，易形成大面积火灾：由于天然气较空气轻，一旦泄漏，将大面积扩散，若发生火灾，则形成的火灾面积较大，其扩散面积越大，形成火灾的面积也就越大。因此需确定发生火灾时的影响范围。

根据《液化天然气（LNG）生产/储存和装运》[3]（GB/T20368-2012）规定，在工厂地界线外，定厂址时确定的50人以上户外集合点的最近点，因LNG拦蓄区内燃烧而产生的辐射热流5000W/m2;在工厂地界线外，定厂址时确定的按NFPA101《人身安全规范》工厂、学校、医院、拘留所和监狱或居民区建筑物或构筑物最近点，因LNG拦蓄区内燃烧而产生的辐射热流9000W/m2;因本项目拦蓄区最大和最小尺寸比不超过2，允许使用以下公式计算热辐射距离。

式中：D——离LNG拦蓄区边的距离，m;

A——拦蓄LNG的表面积，m2;

F——热流相关系数，使用以下值：

3.0用于5000W/m2

2.0用于9000W/m2

本项目中罐区防火堤面积为2002.7m3，热流相关系数选用3.0，计算得到辐射热流达到5000W/m2时的热辐射距离为134.3m，辐射热流达到9000W/m2时的热辐射距离为89.5m，选取两者的较大值确定厂址距离居民家的最近点，因此在以储罐围堰区为中心134.3m范围外的距离可满足关于热辐射距离要求的规定。因此，本项目距离最近居民区的距离应大于134.3m。因此本项目发生火灾时的影响范围是以储罐围堰为中心，半径为134.3m的范围。

3.4 项目事故池确定

根据《化工建设项目环境保护设计规范》（GB50483-2009）[4]规定，事故池应按下式计算：

V总= V1+V2-V3+V4

V1：最大一个容量的设备（装置）或储罐的物料储存罐，m3;V2：发生事故时的消防水量（厂区的消防用水量应按同一时间内的火灾处数和相应处的一次灭火用水量确定）;V3：发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量（本项目LNG罐区设有围堰，围堰内的有效容积不小于罐组内一个最大储罐的容积）;V4：发生事故时仍必须进入该收集池的生产废水量。

因此，计算表明，本项目事故水池设计容积不小于2626m3。

4 结语

结合工程实例及相关技术规范，对煤层气液化项目进行分析，阐明了此类项目的工艺流程及主要产排污节点。就此类项目关注的重点，环境风险进行了分析，从危险源识别，源项分析，事故后果分析等几个方面，重点对风险评价进行了探讨，为煤层气液化项目的环境影响评价工作提供一定思路。

参考文献

[1]生态环境部HJ169-2018，建设项目环境风险评价技术导则[S].

[2]GB50183-2015，石油天然气工程设计防火规范[S].

[3]GB/T 20368-2012，液化天然气（LNG）生产、储存和装运[S].

[4]GB50483-2009，化工建设项目环境保护设计规范[S].

收稿日期：2019-06-05

作者简介：谷春波（1974-），男，汉族，本科学历，高级工程师，环保总监，研究方向为环境影响评价、环保管理等方面。