LNG加氣站工藝流程與安全問(wèn)題

上海港口能源有限公司 施 瑋

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，目前以 LNG為主要燃料的汽車數(shù)量不斷增加，相應(yīng)的對(duì) LNG加氣站的要求也不斷提高。為滿足實(shí)際需求，應(yīng)對(duì) LNG加氣站進(jìn)行合理的建設(shè)和優(yōu)化，并對(duì)站內(nèi)施工建設(shè)工藝技術(shù)進(jìn)行深化研究，不斷提升其整體水平，同時(shí)保障施工的安全性和穩(wěn)定性，提高我國(guó)對(duì)氣化天然氣的實(shí)際應(yīng)用效率。

1 LNG加氣站概述

隨著能源供應(yīng)緊張局勢(shì)的加強(qiáng)，目前汽車等燃油裝置將逐漸進(jìn)行調(diào)整，發(fā)展趨勢(shì)是將燃油轉(zhuǎn)化為通過(guò)燃?xì)鈱?shí)現(xiàn)供能的裝置。燃?xì)馄嚨牟粩嘣黾?，使燃?xì)饧託庹镜臄?shù)量不斷增加，其中就包括 LNG加氣站。LNG是一種環(huán)境友好型燃料，主要成分為甲烷，燃燒時(shí)的效率較高，燃燒產(chǎn)物主要為二氧化碳和水，不完全燃燒時(shí)可能產(chǎn)生少量的二氧化碳。相比以往燃燒石油的方式，LNG對(duì)環(huán)境的污染和破壞更小，因此在國(guó)家清潔能源計(jì)劃的支持下，目前LNG加氣站數(shù)量在逐漸增加。

在 LNG加氣站為汽車進(jìn)行加氣時(shí)，站內(nèi)需要按照一定的流程完成相應(yīng)加氣作業(yè)[1]。首先由槽車將 LNG運(yùn)到標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存位置，相關(guān)人員使用卸車增壓器等相關(guān)設(shè)備將 LNG移動(dòng)到儲(chǔ)罐中。其次，在使用過(guò)程中使用低溫泵進(jìn)行運(yùn)送，使其通過(guò)加氣機(jī)對(duì) LNG進(jìn)行運(yùn)輸。最后，由加氣設(shè)備向汽車中進(jìn)行加氣，完成整個(gè)加氣站的LNG運(yùn)行流程。

LNG加氣站在長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用過(guò)程中受到不同因素的影響，可能存在相應(yīng)的安全隱患，相關(guān)人員應(yīng)定期進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)進(jìn)行整改，保障LNG加氣站的正常運(yùn)行。

2 LNG加氣站工藝流程

加氣站工藝流程通常包括以下步驟：

(1) 卸車。在卸車流程中，主要將集裝箱或者槽車中的LNG轉(zhuǎn)移到站內(nèi)的儲(chǔ)罐內(nèi)。對(duì)LNG進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)，可以使用卸車增壓器、浸沒(méi)式加氣泵或者將二者進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用。在卸車的過(guò)程中，上下液體同時(shí)進(jìn)出，簡(jiǎn)化卸車難度。

(2) 調(diào)壓。在調(diào)壓流程中，由于需要加氣的汽車中不含有壓力調(diào)整設(shè)備，但儲(chǔ)存中的 LNG壓力過(guò)大，為保障實(shí)際應(yīng)用，需要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，使其成為飽和氣體。一般使用調(diào)壓器或者泵低速循環(huán)等方式進(jìn)行調(diào)壓。

(3) 加氣。在加氣流程中，使用氣槍將儲(chǔ)罐中的LNG輸送到汽車的車載氣罐中。

(4) 卸壓。在卸壓流程中，將儲(chǔ)罐中氣化后的氣體排出，避免罐內(nèi)壓力過(guò)大而出現(xiàn)安全故障。

在整個(gè)工藝流程中，可能存在加氣機(jī)故障。在發(fā)現(xiàn)加氣機(jī)損壞時(shí)，應(yīng)將儲(chǔ)罐同時(shí)進(jìn)行更換，以提高安全效果[2]。同時(shí)，在對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行控制時(shí)，一般需要對(duì)安全閥進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)榘踩y故障將導(dǎo)致儲(chǔ)罐無(wú)法進(jìn)行調(diào)壓，進(jìn)而出現(xiàn)爆炸的可能性。此外，在加氣過(guò)程中，LNG加氣站的站址范圍內(nèi)的可燃性氣體含量相對(duì)較高，應(yīng)對(duì)火源等危險(xiǎn)因素進(jìn)行嚴(yán)格管控，避免產(chǎn)生重大安全事故。

3 常見(jiàn)故障及解決措施

3.1 加氣機(jī)故障

LNG加氣站中加氣機(jī)的使用較為頻繁，因此受到環(huán)境等方面的影響，容易發(fā)生故障。

(1) 加氣槍閥門關(guān)閉后出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。這是由于槍閥處密封效果不良，閥門球面受損，無(wú)法實(shí)現(xiàn)密閉效果。在維修過(guò)程中需要對(duì)槍閥進(jìn)行更換或維修。

(2) 在槍閥和泄氣位等處發(fā)生漏氣時(shí)，可通過(guò)更換槍頭的方式進(jìn)行解決和調(diào)整。

(3) 在加氣機(jī)的加氣程序結(jié)束后，不受控制出現(xiàn)漏氣情況時(shí)，主要是加氣機(jī)內(nèi)部的電磁閥門出現(xiàn)故障或者 LNG中存在較多雜質(zhì)而對(duì)整體閥門產(chǎn)生影響。在維修過(guò)程中需要對(duì)閥門及控制系統(tǒng)采取更換的方式進(jìn)行處理。

(4) 在加氣過(guò)程中，加氣機(jī)主板信號(hào)燈失效或加氣時(shí)程序突然停止，或者在加氣結(jié)束后出現(xiàn)信號(hào)燈不熄滅以及信號(hào)燈亂閃的情況。該故障一般是由主板損壞造成，在實(shí)際維修過(guò)程中，應(yīng)對(duì)加氣機(jī)主板進(jìn)行維修或更換。

對(duì)加氣機(jī)進(jìn)行更換時(shí)，需要按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行操作，以提高整體的安裝質(zhì)量，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行更換。更換過(guò)程開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先對(duì)儲(chǔ)罐和管道之間的對(duì)應(yīng)連接管道進(jìn)行調(diào)整和更換，并對(duì)其中的天然氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，確保該環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)安全施工，避免天然氣濃度過(guò)大對(duì)施工人員產(chǎn)生身體損害。對(duì)管道進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)注意避免造成管道內(nèi)部污染，以免后續(xù)使用時(shí)發(fā)生堵塞現(xiàn)象[3]。在拆除加氣機(jī)時(shí)，應(yīng)避免對(duì)其他機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生影響，確保其他設(shè)備的正常運(yùn)行。在安裝加氣機(jī)時(shí)，選擇恰當(dāng)?shù)目刂破鳎⒏鶕?jù)控制器的使用條件，調(diào)整控制器位置后進(jìn)行固定。在固定加氣機(jī)時(shí)，一般使用法蘭連接效果較為良好。安裝完畢后對(duì)加氣機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，確保其能夠正常運(yùn)行。

3.2 安全閥故障

LNG加氣站在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，供氣系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)超壓情況。該故障原因可能是安全閥出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)整體供氣系統(tǒng)產(chǎn)生了影響。造成安全閥異常的原因可能為調(diào)節(jié)螺栓、閥門以及彈簧等處出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)漏氣情況，在使用時(shí)不能在整定壓力時(shí)順利開(kāi)啟或關(guān)閉，或者直接出現(xiàn)閥門不回位的情況，對(duì)整體供氣系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

在安全閥的維修整改過(guò)程中，先對(duì)閥門的出口端進(jìn)行檢查，觀察其是否出現(xiàn)漏氣情況。若存在漏氣情況，可對(duì)安全閥進(jìn)行更換以避免漏氣；發(fā)現(xiàn)安全閥閥門不能正常開(kāi)啟時(shí)，應(yīng)對(duì)閥門壓力表進(jìn)行檢查，了解其是否開(kāi)啟，并按照安全閥的規(guī)格進(jìn)行更換。

如在對(duì)上海洋山港加氣站中的安全閥進(jìn)行更換過(guò)程中，相關(guān)人員先對(duì)原有閥門型號(hào)進(jìn)行查看，根據(jù)原有配置規(guī)格，更換新的安全閥門。在施工現(xiàn)場(chǎng)，可以使用軟管進(jìn)行連接，或者針對(duì)原有配置預(yù)制閥門進(jìn)行安裝，確保閥門符合安裝要求。在進(jìn)行管道連接時(shí)，使用硬管焊接，從而提高整體管道連接的安全性和封閉效果。

3.3 卸車環(huán)節(jié)故障

造成卸車環(huán)節(jié)故障的主要原因是槽車與站點(diǎn)LNG氣相、液相管道中的壓力不同，存在較大的溫度差和壓力差。在正常的卸車過(guò)程中，應(yīng)使槽車與儲(chǔ)罐之間保持0.2 MPa的順壓差，利用該壓力差實(shí)現(xiàn)天然氣的轉(zhuǎn)移。由于 LNG容易發(fā)生氣化，所以在轉(zhuǎn)移和存放的過(guò)程中，均會(huì)造成氣體增加，從而出現(xiàn)內(nèi)部壓力過(guò)大的情況，無(wú)法保持標(biāo)準(zhǔn)的順壓差，進(jìn)而會(huì)影響液體的轉(zhuǎn)移。另外壓差增大容易產(chǎn)生靜電，產(chǎn)生更大的安全隱患。為解決該問(wèn)題，應(yīng)使用BOG回收系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐壓力進(jìn)行調(diào)整，或者通過(guò)降低儲(chǔ)罐氣壓，增加槽車氣壓的方式對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，可以解決卸車環(huán)節(jié)的故障隱患。

在通過(guò)槽車方式進(jìn)行卸車時(shí)，由于儲(chǔ)罐的規(guī)格一般為60 m3，最多儲(chǔ)存20 t LNG，但槽車的容積較大，卸車時(shí)可能需要多次卸車，導(dǎo)致卸車過(guò)程中產(chǎn)生大量消耗，并且危險(xiǎn)程度較高。此外，在該方式儲(chǔ)存的過(guò)程中可能出現(xiàn)槽車殘留液過(guò)多的情況，嚴(yán)重影響LNG加氣站的利益。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一方面可以通過(guò)更換大容積儲(chǔ)罐的方式，或更換小型號(hào)的槽車進(jìn)行運(yùn)輸；另一方面可以將槽車的車頭部分墊高，利用高低差來(lái)避免殘液過(guò)多的情況。

4 LNG加氣站安全隱患

由于 LNG能夠直接氣化，成為甲烷氣體后具有較強(qiáng)的可燃性，在加氣站有限空間中大量氣體燃燒時(shí)容易產(chǎn)生爆炸。正常情況下，天然氣的爆炸極限為5%～15%，在出現(xiàn)0.28 MJ的火能量時(shí)即可將天然氣點(diǎn)燃，并在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散。在 LNG加氣站的環(huán)境中，一旦發(fā)生火災(zāi)將很難進(jìn)行施救。對(duì)LNG加氣站進(jìn)行施工時(shí)，需要對(duì)硬管道進(jìn)行焊接，但該環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生較多火花，增加其危險(xiǎn)性。因此為降低火災(zāi)隱患，在焊接時(shí)，應(yīng)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，在焊接環(huán)境中充入足夠的氮?dú)猓员苊獍l(fā)生燃燒，從而對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)進(jìn)行有效控制。

LNG具有低溫性，泄漏時(shí)蒸發(fā)會(huì)吸收大量熱，可能會(huì)對(duì)人體和相關(guān)設(shè)備造成不良影響。為避免設(shè)備出現(xiàn)遇冷收縮的情況，在對(duì) LNG加氣站進(jìn)行施工整改過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化程序進(jìn)行合理施工，避免發(fā)生天然氣泄漏的情況，避免對(duì)設(shè)備和維修人員產(chǎn)生危害，保障LNG加氣站的經(jīng)濟(jì)利益。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著清潔能源LNG燃?xì)馄嚨钠占?，LNG加氣站數(shù)量在不斷增加。在加氣站的實(shí)際運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，應(yīng)對(duì)站點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)備故障維修進(jìn)行分析，針對(duì)其中存在的安全問(wèn)題進(jìn)行探究，給出恰當(dāng)?shù)膶?duì)策，提高 LNG加氣站的安全管理。一方面，應(yīng)對(duì)加氣站進(jìn)行合理的整改和優(yōu)化，并對(duì)站內(nèi)施工工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升整體技術(shù)水平，同時(shí)保障施工的安全性和穩(wěn)定性，提高LNG加氣站的實(shí)際建設(shè)安全性；另一方面應(yīng)加強(qiáng)加氣站安全隱患的預(yù)防，避免受到火災(zāi)等因素的影響而造成較大損失，促進(jìn) LNG加氣站安全性提升，保障加氣站正常運(yùn)行。