LNG储运的安全技术及管理措施

夏功科

（华油天然气广安有限公司，四川广安 638000）

我国的经济建设取得了突破性成果，而保护环境、实现可持续发展的目标，也在这种情况下进入了人们的视野，利用各种清洁能源取代煤炭等能源，成为新时期公认的环境保护手段。液化天然气是一种具有代表性的清洁能源，在我国节能减排事业的发展中扮演了不可忽视的重要角色，但是由于发展时间较短等原因，我国的LNG储运的安全技术及管理措施还不够成熟，这带来了一定的安全风险。在这种情况下，对本课题进行研究可谓是势在必行。

1 LNG储运方式

天然气是一种气体，无论是输送还是储存都比较困难，而天然气液化技术的出现，则在一定程度上改变了这一问题，使天然气成为了液气密度比较高的物质，在这种情况下对天然气进行运输和储存，往往能取得比较可观的成效。在进行天然气贸易的过程中，不可避免地要进行液化天然气运输工作，经过漫长的发展，我国的LNG储运工作已经比较成熟，实现了远洋天然气贸易、天然气东输等一系列基础性目标[1]。

1.1 液化天然气的储罐类型

①地上罐。地上罐指的是由碳钢为外层外壳的双层金属材质储罐，其内层是镍含量为9%的合金钢板，外层和内层都是环形设计，中间配备有绝热层，这保证了液化天然气的稳定性。②半地下罐。半地下罐具有一定的特殊性，它的特殊结构决定了不需要在储罐的周围再修建护堤等，同时其还兼具地上罐和地下罐两种类型储罐的优点，主要由外层混凝土材料和内层镍含量为9%的合金钢板构成。③地下罐。地下罐具有一定的安全性，它是一种基于内部深挖技术和泥土提升系统的液化天然气储罐，外层同样由十分稳定的、强度非常高的混凝土材料构成，内层则是稳定的不锈钢钢板制成，不易发生安全事故。④地下洞穴储罐。地下洞穴储罐是一种利用地下洞穴作为储存空间的储罐，它具有储存难度低等优势，但是对自然条件要求比较高，因此应用范围比较小[2]。从整体上看，明确天然气罐储类型具有重要现实意义，能够全面提升天然气在储存过程中的安全性，进一步避免重大事故发生。

1.2 液化天然气运输方式

①LNG船舶运输。在过去的很长一段时间里，液化天然气的国际贸易都只能通过邮轮运输的方式进行，早在20世纪60年代，甲烷先锋号”油轮就装载着5 000m³液化天然气，从美国路易斯安那州的查理斯湖横渡大西洋运抵英国凯凡岛，实现了第一次液化天然气贸易。而经过半个多世纪的发展，世界范围内的船舶技术较过去有了质的飞跃，液化天然气专用油轮的数量、运输能力都比过去更加可观，这在一定程度上降低了液化天然气的单位运输成本，进一步推动着液化天然气油轮容积的增长。根据LNGShipping Solutions的统计结果来看，截止到2004年，世界上正在运营的液化天然气船已达151艘以上，且这个数据还在不断增长中。②槽车运输。液化天然气的运输方式多种多样，槽车运输则是其中比较具有代表性的运输方式之一，它一般在液化天然气短途运输当中发挥作用，能够把天然气液化工厂生产的LNG运送到各个使用点，具有运输速度快、运输距离短的特点，一般可以通过公路运输的方式完成任务。无论是我国的槽车运输技术还是国外的槽车运输技术都已经比较成熟，一些国家还在探索利用铁路运输的方式进行槽车运输，这对于提升液化天然气运输效益有一定的积极作用。③管道输送技术。液化天然气是液体形态，因此通过管道运输仍然是最常用的运输方法，目前世界范围内约75%的天然气仍采用常态管道输送的方式，整体运输效率比较高，特别是在低温材料和设备技术不断成熟的今天，建设长距离液化天然气管线不再是天方夜谭[3]。随着科学技术的不断进步，天然气输送技术呈现多样化特点，在进行天然气输送工作过程中，相关部门应当秉承因地制宜的基本原则，在保障输送质量的同时也进一步节约经济成本。

2 LNG储运的安全技术及管理措施

2.1 LNG储运设备的材料

液化天然气储运过程始终伴随着一定的安全风险，而为了降低发生安全事故的可能性，必须在充分了解液化天然气储存运输安全性的基础上，对LNG储运的安全技术及管理措施进行研究。液化天然气存储是否安全，很大程度上取决于液化天然气装置的稳定性，相比于常规的液体，液化天然气具有超低温特征，其一般只能在-162℃的条件下存储，因此选择储运设备材料时，需要考虑材料的低温性能，确保其在超低温条件下仍然具有韧性和强度，避免在温度变化的过程中发生收缩开裂等问题，降低液化天然气泄漏的可能性。所以，无论是用于液化天然气运输的槽车、还是用于储存液化天然气的储罐，都需要使用耐低温的材料制成。目前比较常见的液化天然气设备生产材料主要包括镍钢、铝合金和珠光体不锈钢等，安全性有一定的保障[4]。因此相关部门应当积极研究各种新材料的实际特点，根据天然气储存以及运输过程中的实际情况，选择合适的材料。与此同时，还应当组织相关人员对于现有材料进行不断改进以及升级，确保储存以及运输过程安全。

2.2 LNG储运设备的设计

①隔热技术。液化天然气是超低温液体状态，因此必须要采取一定的隔热技术才能保证其性能的稳定，目标常用的隔热技术主要包括普通堆积绝热、高真空绝热、真空多孔绝热、有间隔物的高真空多层绝热、无间隔物的高真空多层绝热等。在液化天然气储存运输过程中常用的隔热技术为真空粉末绝热技术，另外高真空多层绝热技术目前也逐渐在一些运输设备中发挥作用，具有绝热空间小、绝热效果好的优势。高真空多层隔热技术中，选用了新型复合多层材料作为隔热层原材料，具有成本低、技术含量高的特点，在加热充气置换新工艺的支持下，一般只需要10d即可完成抽空，这保证了液化天然气储存运输的效率。②支承技术。液化天然气的支撑难度比较大，目前常见储罐的支承结构主要包括支脚（有不锈钢支腿和玻璃钢支腿两种）支承和链条支承两种，都能在一定程度上保证储罐稳定性。③安全附件及装置。液化天然气的超低温特性决定了其储存运输的难度，储罐本身的隔热结构并不能百分百避免热量传递，液化天然气每天会有0.15%～0.3%的蒸发量，这会在一定程度上提升储槽内的温度和压力等，可能会形成一定的安全隐患。为了确保液化天然气的安全性，可借助再液化装置将多余的BOG液化为LNG，从而避免不必要的安全风险。通过采取相应的技术以及设置关键结构，能够在一定程度上避免外界因素影响天然气储存及运输过程，对于全面提升储存运输工作质量具有重要意义。

2.3 LNG储槽/罐的充注工艺流程

液化天然气本身属于多组分混合物，外界条件的变化、成分的变化都会影响到液化天然气的密度，进而导致分层和涡流等问题。在表面积增加的情况下，液化天然气的蒸发量将会成倍增长，在不加控制的情况下，必将会引起槽内压力骤升和蒸发率大幅度增加等，带来一定的安全风险。为了确保液化天然气的储存运输安全性，必须要采取措施消除液化天然气贮存时的分层与漩涡问题。目前常见的方法主要有：①分别贮存法，即根据液化天然气的密度进行分别储存，避免密度变化导致的安全风险。②正确选择充注技术。在正式充注前对液化天然气的密度进行检查，密度较小的液化天然气从槽底进料，密度较大的液化天然气从槽顶进料，保证二者能够在储罐内完全充满。第三，要充分发挥混合喷嘴或多孔管等充注设备的积极作用，避免储罐内部空余等问题，降低发生安全事故的可能性[5]。在进行天然气充注工作过程中，相关人员要秉承高度负责任的态度，同时严格遵守工作流程避免重大事故发生。与此同时，单位有关方面也应当加强对于操作人员的宣传与教育工作，通过不断培训的形式树立全体人员的安全意识。

2.4 安全技术措施

①防泄漏可燃气体探测系统。在过去的很长一段时间里，为了确保液化天然气储存运输安全性，工作人员需要通过目测的方式确定液化天然气是否发生了泄漏，但是这样的方法一来准确性存疑，二来安全性较差，逐渐被先进技术所淘汰。目前常用的探测设备主要包括红外紫外探测仪、烟雾燃烧监测仪、低温探测装置和LNG压力测试装置等，借助这些设备，工作人员能够更加准确地发现液化天然气泄漏问题，相比于过去的目测方法，防泄漏可燃气体探测系统具有探测效率高、准确度高、自动化水平高的特点，在发生泄漏、外溢、气化等问题的情况下，该系统的应急操作模块就会激活并发出警报，工作人员则可以第一时间进行处理，保证液化天然气的安全性。②泡沫控制蒸气扩散及辐射系统。在发现液化天然气泄漏的情况下，利用泡沫控制蒸气扩散及辐射技术进行处理，迅速膨胀的泡沫能够避免液化天然气继续扩散，也能够在天然气燃烧以后控制辐射量，这在一定程度上能够降低发生安全事故的可能性。③防过度振动装置。液化天然气储存运输过程中，储存容器不可避免地会发生一定的振动，比如说在路况不好的情况下槽车就会发生颠簸，在发生地震等自然灾害的情况下，管道也会发生振动，这都可能影响到液化天然气储存运输的安全性。而借助防过度振动装置对其进行控制，就能起到避免安全事故的作用。④静电导出与消防水技术。液化天然气本身具有一定的不稳定性，无论是储存还是运输，都可能与储槽、管道产生摩擦，使储槽或管道带上静电，进而形成一定的安全隐患，而通过静电导出设备和消防水系统对其进行控制，则一定程度能够避免安全问题[6]。通过采取安全技术措施，能够减轻工作人员的工作压力，也能够提升整个系统的安全性，对于天然气储运工作适应新时期发展需求具有重要意义。

2.5 LNG储运的安全运行管理

液化天然气储存运输安全保障工作比较复杂，除了上文已经提到过的几方面措施之外，还需要加强储存运输安全运行管理，尽快建立健全设备管理制度和维修保养制度，并做好设备选择、日常管理、维护登记等一系列工作，把可能存在的液化天然气储存运输安全风险扼杀在摇篮里。常见的液化天然气储运的安全运行管理措施包括：①尽快完善法律法规。液化天然气储存运输有一定的风险性，而从法律法规的角度出发，建立更完善的液化天然气储运、消防法规，则能够为液化天然气储存运输安全管理提供扎实的依据。有关部门可结合我国液化天然气储存运输的实际情况，积极主动地学习和借鉴发达国家的有关制度，并出台符合具体安全管理需求的液化天然气消防专项规范，从液化天然气储存设施选址、建设、施工、验收和日常检查等方面分别入手，提升安全管理工作的规范化程度。除此之外，还需要对液化天然气储存运输中存在的、具有代表性的安全风险因素进行控制，尽最大努力降低液化天然气储存运输安全风险[7]。②优化岗位操作规程。液化天然气储存运输安全风险的成因非常复杂，而工作人员是否能够按照规定要求进行操作，很大程度上决定了其安全性，因此必须要尽快建立装卸车操作规程、储罐增压操作规程、储罐倒罐操作规程、储罐操作规程等一系列工作要求，避免不必要的安全事故。③优化人员配置。液化天然气储存运输安全控制措施比较复杂，除了以上几方面措施之外，还需要从人员因素出发，聘请拥有专业化教育背景和丰富工作经验的安全技术管理人员，并定期组织在岗人员进行培训活动，保证其综合素质足以完成液化天然气储存运输的相关工作。④定期检查。液化天然气储存运输安全问题来源比较复杂，而定期对其存储设备和运输设备等进行检查，能在一定程度上遏制安全事故。在定期进行安全检查以后，要进行检查情况登记，建立安全台账，以便于后续进行设备更换维修，尽最大可能避免发生安全事故。与此同时在进行安全管理过程中，应当积极争取一线工作人员的意见及建议，对相关的制度以及政策进行不断完善，单位方面也应当不断加强各部门之间的交流与沟通，避免在工作过程中形成信息孤岛的现象，单位内部管理水平的提升对于维护天然气储运安全具有重要意义。从整体上看，有关部门不断完善相应法律法规，以及单位方面加强内部管理水平对于开展安全管理工作具有至关重要的影响。

3 结语

液化天然气是社会经济发展中最重要的能源之一，通过加强储运安全运行管理、优化LNG储槽/罐的充注工艺流程、调整安全技术措施等方法，对其储存运输过程中可能发生的安全事故进行预防，是未来工作的重中之重。除此之外，还需要结合实际需求，对LNG储运的安全技术及管理措施进行进一步研究。