液化天然气储运风险因素及策略

赵玖超，何倩，嵇斌华，高炳伟

(1.浙江泰鸽安全科技有限公司，浙江 杭州 316000；2.杭州天然气有限公司，浙江 杭州 316000；3.湖州市交通运输行政执法队，浙江 湖州 313000)

0 引言

人们环保意识逐步提升，重视对现有能源结构体系的优化，广泛推广清洁能源。液化天然气是以甲烷为主要成分的燃料，无色无味，通过液化处理后让其始终处于低温液化形态，通过特殊的设备对其进行储存和运输。液化天然气在储运环节涉及技术复杂，对储运设备的要求较高，如果未满足储运标准会出现火灾、燃料泄漏等一系列严重的安全问题。相关人员需要建立完善的储运安全管理机制，落实安全管理策略，确保及时将液化天然气安全运输到指定区域。

1 液化天然气的储运形式

1.1 储存形式

液化天然气包括三种储存形式：(1)单容罐，利用不锈钢材料制作内罐，在内罐增加保温层及挡液墙；(2)双容罐，利用不锈钢材料制作内罐，外罐会选择不锈钢或钢筋混凝土作为制作材料[1]；(3)全容罐，该种容器和双容罐相同，均包括内罐和外罐，并且制作材料相同，但是内罐会增加保温层。

1.2 运输形式

液化天然气包括三种运输形式：(1) 罐车运输，利用专门车辆运输能源，所能运输的能源总量相对较小，适用于短距离能源运输要求；(2)船舶运输，通过船舶对能源进行运输，安全性高，运输量大，适用于长距离能源运输要求；(3)管道运输，将管道作为运输设备，运输便捷，但是容易受到各种不同因素的影响，对管道质量、外部环节控制要求较高。

2 液化天然气的储运风险因素

2.1 运输过程风险

在罐车运输模式下，如果缺少精细化的物流管理模式以及良好的安全意识，在运输时容易出现交通事故，会给交通体系以及社会环境造成恶劣影响。一些现役使用的罐车在使用一段时间后没有及时对其进行检查，不符合安全运输标准[2]。并且没有增加充足的安全冗余设置，装卸液接口密封不严、安全泄放装置缺失或失效、未设置静电接地装置等，部分厂家会对车辆进行改装，也会影响车辆的安全性。液化天然气本身温度处于较低的状态，如泄漏的LNG 不慎喷溅到人体，且操作人员未佩戴相应的劳动保护用品，可能造成人员冻伤事故，如发生大量泄漏，在局部区域浓度过高，造成氧含量过低，可能导致人员窒息。

2.2 液化天然气特性风险

液化天然气属于易燃易爆能源，主要原因在于其由甲烷所组成，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。液化天然气具有快速相变的特性，如果液体之间密度相差较大，在结束之后热温大于冷温111 倍时，冷温会处于快速上升的状态，在表面会出现核温度，热温会在较短的时间内利用链式反应生成较多的气体，导致水分快速蒸发。快速相变是液化天然气在和水接触时所形成的一种RPT 现象，当其泄漏后和水接触会出现对流传热现象，因此在一定面积内水分蒸发的速度是处于不变状态的，但是天然气会因水流而出现泄漏量增加的问题，最后气体蒸发量和泄漏生成气体量相同，增加安全事故的发生概率，影响储运安全性[3]。

3 液化天然气的储运安全管理策略

3.1 做好储运设备设施管理

在储运环节储罐十分重要，当储罐出现问题后增加泄漏事故发生概率，管道破损或者阀门泄漏等均是较为常见的安全隐患。液化天然气同时具有蒸发的特性，且储罐内部可以容纳的BOG 气体量是有所限制的，随着罐内压力不断升高，如果BOG 不能及时排出，当罐内压力超过储罐极限压力时，储罐存在破裂风险。如果在附近同时存在明火会在液化天然气泄漏后引发爆炸或者火灾，因此应重点针对储罐进行有效的设备管理。

首先，在储运项目设计环节中需要对现场环境进行调查，观察附近环境是否存在特殊的影响因素，搜集地质调查数据，综合多样数据对设计方案进行优化和调整，防止出现设备基础不均匀下沉的现象。在液化天然气存储环节，应构建动态化下沉监测机制，观察其下沉量是否在一定范围内，如果超出所允许的标准需要立即进行调整[4]。

其次，做好防冻防腐处理，避免外界自然因素给储罐带来影响，保证管道的完整性。例如，某企业选择在储罐内部配备温度计、密度计以及液位计等这一类监测仪器，通过观察仪器数据可以直接发现储罐所存在的异常问题，提高监测效果，并定期维护来延长使用寿命。如果出现异常现象，可以通过报警设备及时向现场人员进行警示，降低安全事故的发生概率。

最后，挑选优质材料制作储罐，要求其具有高强度和耐低温的特性，可以适应低温环境。例如，某企业选择强化储罐材料的抗冲击性、耐腐蚀性，抵御外部复杂环境给储罐造成的影响，提升液化天然气防护效果。液化天然气属于低温介质，需要和其进行直接接触的构件均应具有耐低温的特性，同时也需要选择具有隔热性以及耐火性的保温材料，良好的隔热性可以避免出现物料损失过大的现象。

3.2 预防“翻滚”事故出现

“翻滚”事故是储运环节中常见的问题之一，引发因素较多，例如不同批次LNG 密度不同、长时间储存且未注入或输出LNG 液体、监测仪表故障等，需要做好事故预防措施。

首先，对气源组成比例进行控制，防止其出现过多的波动和变化，优先挑选相同来源气源，使天然气原料组分呈现为一致的状态。如果存在组分差异，需要重点对分层问题进行控制，可以选择在顶部以及底部位置设置充注管路，不仅能够起到预防的效果，同时也可以消除已经出现的分层问题。

其次，从密度角度出发优化进料方案设计，密度小时从储罐下方输入天然气，相反则从上方输入天然气，确保在储罐内部可以让天然气均匀混合，防止出现翻滚问题。

最后，定期对储罐内LNG 进行打循环，防止因长时间储存发生分层。例如，企业应制定合适的应急方案，在出现翻滚现象后第一时间采取有效措施进行处置，如打开紧急放空阀泄压等，避免翻滚事故造成更为严重的影响。

3.3 设计针对性管理策略

液化天然气的运输方式存在较大差异，不同运输形式的风险因素不同，应根据具体的运输形式设计安全管理措施。

3.3.1 罐车运输

首先，在罐车运输时应加强罐车质量控制，为天然气储运提供重要的基础保障。相关人员应改变以往内外筒体薄、重量轻、承载质量大的传统设计问题，提升罐车的运输性能。在罐车结构配置方面应增加安全辅助设施，如在罐车运输过程中会出现静电，应设置接地装置，起到消除静电的作用。在罐车上安装阻火器，如果放空口处着火可以避免出现火焰回火的问题，保证罐车的安全性，并且要求在罐车左侧和右侧分别安装灭火设备，强化火灾应急处理能力。在具体操作时应加强内部氧气含量的控制，在注入液化天然气前利用氮气置换，在置换完毕后检测氧气含量，当数值在2%以内可以注入能源。

其次，落实防超压技术要点，利用平压、卸液两种方式进行处理。平压可以控制储罐压力，增加槽车压力，可以选择将储罐和槽车的顶部位置进行连接并进行平压处理，或可以将储罐顶部、槽车底部进行连接并进行平压处理。后一种平压操作方式效果更好，但操作难度大，也具有一定的风险，顶部高压气体很有可能会对槽车底部液体造成一定的冲击，加快液体蒸发速度，严重时会因旋涡而引发其他事故问题。卸液利用进液的方式进行储罐压力控制，上进液是作为常用的处理方式，在储罐顶部位置设置喷淋点，加快顶部气体液化速度，提高降压效果。

3.3.2 船舶运输

船舶运输发展速度较快，拥有完善的安全控制模式，运输安全性相对较高。在运输时应对船体进行安全控制，采用双层壳体的结构，在船舶的外壳体和储槽间形成保护，能够对内部空间进行保护，避免船舶撞击而引发恶性事件。在制冷环节会应用全冷式或半冷半压式技术，需要根据运输船的规模选择相应的技术，大型船舶通常选择前一种制冷技术，小型运输船则会选择半冷半压式制冷技术。在隔热性能控制时，会利用真空粉末或者高分子有机发泡材料做好隔热管理[5]。

真空粉末是投入成本最少的一种隔热技术，操作方式简单，真空多层成本投入则明显高于真空粉末，但是相对而言，隔热效果也更为优越，所占据的空间较小，可以留出更多的空间装载货物。如果选择填充粉末的方式进行隔热，虽然成本会有所下降，但是在船体不断地运动过程中很有可能会出现粉末沉降问题。船舶运输通常可以对液化天然气蒸发的一部分进行再次液化处理，将30% 左右的蒸发天然气作为再次液化的能源，将其余的蒸发气体进行回收，是一种同时兼具安全性和经济性的管理技术。

3.3.3 管道运输

在短距离运输过程中通常会选择管道运输模式，相对于其他运输模式而言管道运输对运行温度有一定的要求，需要保持在低温状态，并且要求管道具有较好的密封性，能够对内部压力进行有效控制。管道运输需要将管道埋设在地下，会使管道运输受到各种地质环境因素的影响，并且一旦出现地质灾害很有可能会给管道造成损害，因此需要加强施工管控做好实地调查。在管道工程建设中应了解当地的地质分布特点和岩层分布规律，掌握地质灾害的发生时间和频率，为管道提供良好的运输环境。

在施工时也需要做好管道安全管控，对管道进行密封性检测，通过质量验收的方式加强管道质量控制效果，降低后续管道出现泄漏的概率。相关人员需要定期对管道的运行环境进行监测，掌握周围环境出现的变化，强化场站设备安全管控，形成完善的安全管理模式。管道运输提高了对外部环境的要求，应组建一支高素质的维护队伍，做到定期维护、专业维护，及时发现管道所存在的异常问题。

3.4 预防火灾

火灾预防对液化天然气储运有着重要的影响，需要重点分析在储运环节所存在的火灾风险与隐患，根据运输形式的不同选择合适的预防策略。通常情况下车辆运输火灾隐患发生概率最高，在装车环节、运输环节以及卸液环节均有可能会发生泄漏，需要形成全过程安全预防意识。在装卸环节应落实“五必查”要求，即：检查运输企业运输车辆是否具有有效运输经营证；检查驾驶人、押运人员是否具有有效资质证件；检查运输装备是否在检验合格有效期内；检查所充装或者装载的危险货物是否与危险货物运单载明的事项相一致；检查所充装的危险货物是否在罐式车辆罐体的适装介质列表范围内。还应根据GB/T 29639—2020《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》要求及实际情况编制应急预案，并定期进行演练。

4 结语

液化天然气是一种清洁能源，无毒害性、腐蚀性，和气态天然气相比体积小，通过对天然气进行净化和低温液化处理后不会在使用过程中产生过多的污染，并且热量大，性价比高。液化天然气在工业原料、日常生活、天然气调峰、汽车燃料等多个方面有着广泛应用，因此，液化天然气的储运环节，需要选择合适的管理策略，需要加强设备设施以及运输形式管理，重点预防“翻滚”事故以及泄漏的发生，从储运环节的多个角度出发制定安全管理策略，强化安全管理效果。