陵川县农村“煤改气”工程LNG应急调峰方案与安全管理探讨

杜赵文

(山西晋城煤层气天然气集输公司，山西 晋城 048006)

1 概述

随着大气环保要求的不断提高，农村“煤改气”、锅炉“煤改气”、农村“清洁采暖”的迅速发展，晋城地区的长输管道逐步建设完善，各类用户迅猛发展，用气量迅速增长，冬夏比逐年攀升，达到6～8以上，每到冬季用气高峰期，在长输管道远端输配系统便出现应急调峰和保供能力不足等问题。

随着国内LNG产能不断建设和投产，以及海气“LNG”的大量涌入，LNG的到货价已经接近管道气的市场价，而且全年价格趋于平稳，方便快捷的LNG应急气化调峰装置成为解决“气荒”问题的常用方案。

另外，对尚未通长输管道气的地处偏远的工矿企业、锅炉用户、乡镇农村等客户，选择建设LNG气化站作为过渡气源或永久性气源也是解决问题的有效方案。在长输管道检修时，一旦不能形成环网供气，就需要应急气源保供，撬装式LNG应急气化装置是最便捷和有效的方案。晋煤集团在高平、巴公、陵川、等地建设了液化煤层气应急调峰储配站，建设周期短、投资小，见效快，一定程度上缓解了当地的调峰、保供和应急供气问题。

2 系统简介

LNG气化应急装置系统流程图如图1。

图1 LNG气化应急装置系统流程图

附城站LNG气化应急装置以LNG运输罐车作为储存和气源、可通过物流运输源源不断地进行调度和配送。应急气化调峰站系统由空温汽化器、水浴汽化器和调压站及工艺管道系统组成，日供气能力为3万m3，最大输气能力5万m3/d，运行压力 4 kg～6 kg，可满足附城镇高峰时段50%气量供应。

晋城地区有7个煤层气液化工厂，有丰富的LNG货源，运输槽车负责把液化煤层气(LNG)从液化工厂运输到LNG气化站，通过卸车增压气化器给槽车增压，利用压差将槽车内的低温液体送至防护堤内的固定式LNG储罐，然后储罐内液态的LNG通过管道进入铝翅片空温式气化器进行气化，变成气态的煤层气，再经过水浴式气化加热器进行复热，确保煤层气为0 ℃～10 ℃的常温。水浴加热大多是冬季使用，以确保进入后续管道的煤层气保持常温，避免低温气体对碳钢输气管道造成伤害。

正常供气时2台空温式气化器一开一备，供气量1 000 m3/h，用气高峰时可将2台空温气化器同时使用，供气能力2 000 m3/h。

气化后的煤层气为压力40 Pa～80 Pa，通过调压、计量和加臭后压力调到20 Pa～40 Pa后，进入下游中压管网，输送到客户。

3 LNG气化站日常安全管理

3.1 危险性分析

3.1.1 LNG的低温特性

LNG 的温度为-160 ℃左右，泄漏后会吸收环境中的热量迅速蒸发，形成 “蒸气云”不断扩散。同时，周围大气中的水蒸气被“蒸气云”冷凝成“雾团”，沉积在地面附近，泄漏的LNG不断吸收周围环境的热量，最后会被全部气化。

LNG的低温危险性还能使相关碳钢设备和管道遇冷收缩甚至脆性断裂，从而损坏设备，灼伤操作人员。因此，储罐四周必须设置周边封闭的不燃烧体实体防护墙，俗称“围堰”，一旦LNG液体大量泄漏，泄漏的LNG可聚集在围堰里面，不会四处流淌，失去控制。

3.1.2 BOG(蒸发气体)的危险性

LNG存储在真空夹层储罐中，但通过罐外传入储罐内部的热量仍能造成LNG的不断蒸发，造成储罐内部压力的升高，引起储罐的安全放散阀门自动起跳。一旦储罐真空度受损，BOG将大大增加，严重时会使罐内压力过快上升，如果安全阀不能及时泄压，将导致储罐破裂，因此，规范要求LNG储罐设2个安全阀。另外，气化站LNG液相管道上的两个切断阀之间必须设置安全阀，就是防止BOG(蒸发气体)蒸发造成管路超压，引起管道破裂和LNG泄漏。

3.1.3 爆炸、火灾的危险性

煤层气在空气中的爆炸极限范围是5%～15%，遇明火可产生爆燃。因此，必须禁止任何火种进入气化站，在气化站要避免可能产生火花的操作，避免产生静电的风险。同时要加强站区出入管理和设备、管道的巡查，防止明火、泄露和爆燃事故的发生。

3.1.4 翻滚的危险性

LNG翻滚是一种热不稳定性现象，这种现象是由密度变化引起的，翻滚实际上是一种剧烈蒸发的过程，可在短时间内产生大量气体，使罐内压力急剧上升，翻滚很可能导致储罐破裂。

槽车运送的LNG与站上储罐的LNG密度和温度有差异时，应选择正确的卸车方法，可有效地防止翻滚。密度相近时，卸车时采用下进液；密度小的LNG采用下进液；密度大的采用上进液。

3.2 安全管理措施

针对LNG存在的以上风险，总结了相关安全管理经验和措施。

3.2.1 严格按设计规范进行总图布置和设备配置

虽然LNG方案是应急装备或过渡使用，也应该按规范设计，从设计源头控制风险，选址和相关的防火间距必须符合设计要求，特别是LNG储罐、集中放散装置的放散总管与站内、外的防火间距要严格落实，以距离和空间来换安全。对于消防设施，应严格按照《城镇燃气设计规范》“总容积超过50 m3或单罐容积超过20 m3的液化天然气储罐或储罐区应设置固定喷淋装置”，并配置相应灭火器具，组织操作人员定期进行消防应急演练。

3.2.2 强化制度的落实和人员素质的提高

LNG储罐的操作人员，应详细了解设备及其管阀系统结构特点，熟悉掌握LNG储罐的危险特性，严格按LNG储罐安全操作规程进行作业。公司编制和完善卸液、气化、调压、增压、加臭、计量等操作规程，规范员工的操作行为，避免隐患和事故的发生。

同时为了确保站区安全，制订了《防火防爆十大禁令》、《站区安全管理规程》等制度，规范进入站区人员的行为。在人员培训方面定期对员工进行专业培训，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的专题培训，使员工的理论水平和操作技能得到大幅度提升。对所有进入气站的员工、第三方人员、检查和参观人员，必须进行入站安全培训，重点对《防火防爆十大禁令》和LNG基础知识进行培训并考核方可入内。

3.2.3 建立和完善运行记录和设备设施巡检制度

要求员工认真填写卸车记录、系统运行记录、巡检记录、设备运行故障记录等，并认真对这些记录数据进行分析，发现隐患，及时处理，确保设备设施随时处于正常状态。

制定和完善设备设施巡检制度，制订了巡检工作范围和标准，对重点部位重点检查，将重要的仪表数据通过手机APP传送到相关管理人员的手机上，做到信息共享。

3.2.4 重点做好LNG储罐的安全管理

LNG储罐是气站最重要的危险源，如果储罐容积超过100 m3，将成为重大危险源。按照储罐设计说明，每隔半年应对储罐真空度时行检测。日常巡检时要重点对LNG储罐的真空度和保冷效果进行日常检查，如果与罐体相连接的阀门和管道有少量的“结霜”是正常的，可使用专用低温保冷材料进行包裹，但是如果罐体出现“出汗”或“结霜”现象，就需要进行停气检修，对LNG储罐的真空度检测，并根据检测结果进行抽真空作业，使LNG储罐夹层的真空度达到5 Pa，封结真空度达4.2 Pa。

4 结语

随着农村煤改气工程的推进，煤层气、天然气市场需求量与日俱增，LNG在城市燃气中的调峰、应急作用越来越明显，有力地保障了冬、春高峰季的稳定供气，在保障供气的同时，安全风险也要得到控制和管理，做到安全第一，预防为主。