LNG气站施工危险因素与安全控制措施

LNG气站施工危险因素与安全控制措施

刘雨鑫

上海电力建筑工程有限公司  上海市  310000

摘要：当前，随着石油价格的持续升高，天然气等清洁能源在节能减排等工作的积极推进下发展迅速，大量的大规模LNG气站被投入建设，但碍于LNG气站的施工危险因素，安全控制是LNG气站建设过程中的重点内容。LNG气站施工期间的风险管理与内部安全控制相对复杂，需要多个部门配合协作，明确各类施工危险因素，寻求有效安全控制措施，确保施工安全。

关键词：LNG气站；施工危险因素；安全控制

引言：LNG气站在施工期间存在很多危险因素，其有效的安全控制决定了后期站场运行的安全性。因此，必须针对其施工期间的危险因素进行深入分析，并采取针对性的控制策略，有效提高项目建设质量管理水平，保证气站建设和运营安全。

1  LNG（液化天然气）

LNG的成分主要为甲烷，其具备易燃易爆特性，应用LNG的时候，如果空气中LNG的实际浓度很高，极易发生爆炸，危险系数较高。此外，当LNG处于高温的环境当中，也可能出现燃烧的情况。LNG属于一种低温液态的气体，如果与人体直接接触，会造成人体冻伤。由此可见，LNG危险性较高，实施LNG气站建设的时候必须将安全作为首要控制因素[1]。

2  LNG气站施工危险因素

2.1  第一类危险源

一般情况下，自身存在危险的物质或者可能出现意外释放的能源和能量就被视作第一类危险源，在LNG气站中，由于LNG自身特性就容易造成危害，因此其本身就属于第一类危险源，也是LNG气站施工中存在的主要危险因素，具体可归纳为以下几点。

2.1.1低温危害

LNG气站属于深冷液体，其温度低至于162℃，如果发生泄露，其在气化过程中会将周围的热量大量吸收，进而生成冷蒸汽云，使得周围的物质都遭受冻结，造成非常严重的低温危害。如果泄露持续发生，LNG储罐设备也会在低温危害的作用下出现冻裂、材料变形变脆、管件变形等问题，导致储罐原有的真空储存功能失效，加大其储罐内部膨胀压力，造成更为严重的泄露，甚至因超压发生爆炸。泄露的LNG如果与人体基础极易造成其皮肤撕裂，伤害极其严重。

2.1.2易燃易爆

     LNG本身具备易燃易爆特性，如果此种深冷液化物质发生泄露，在室外常温条件下其会发生气化反应，产生冷蒸汽团，甲烷相比于空气更轻，会迅速扩散在空气中，因其燃烧速度仅为0.3m/s，比较缓慢，一旦燃烧，其燃烧过程产生的蒸汽会使得冷蒸汽团不再继续形成，进而处于稳定燃烧的状态，如果体积分数达到爆炸标准就会发生爆炸，非常危险。

    2.1.3水合性极强

LNG的水合性非常强，如果遇到水汽，易于与其形成水化物，在这种情况下容易导致LNG储罐设备的管道系统被冰冻的水化物堵塞，增加储罐内部压力，使危险升高，也是由于LNG这种特性，发生LNG火灾之后不得使用含水的灭火装置或者用水进行灭火。

2.1.4热胀性极强

    气相天然气和液化天然气相比起来，容积大概为液化天然气的625倍。LNG的热胀性非常强，如果储罐设备或者系统管道保温效果不佳，其中一部分LNG受热之后会发生热胀反应，体积快速增大，当系统内部压力超标就容易发生爆炸。

2.2 第二类危险源

第二类危险源是指，致使限制或者约束控制危险物质或者能量的设备措施受损或者失效的各种因素，LNG气站建设施工中存在的第二类危险源主要可归纳为以下几点。

2.2.1系统管道振动

系统管道中两相流相互作用或者液鸣现象都会导致管道振动。如果频繁开闭LNG的输送管道，管道内部短时间之内压力变化较大，就会造成液鸣反应。压力突然升高可能会导致管道拉断，压力突然下降则会产生负压导致管道失稳振动。此外，管道中LNG流动期间由于吸热、摩擦等等因素，可能会发生相变反应，产生部分气相天然气，体积发生较大变化，扰动管道中的气体流动，增加管道压力进而引发振动。气化天然气通常会堆积在管道上部，当积累的数量过多，且截面增加到与管道直径接近的时候，会将LNG截成多段，管道中串联排列气相天然气和液相天然气，会导致管道出现剧烈的抖动[2]。

2.2.2设备或管线密闭性欠佳

如果LNG储罐设备或管线安装过程中存在质量缺陷，会导致设备或管线密闭性不达标，造成泄露，例如阀门装置、法兰装置安装连接不达标，焊缝处理质量不符合要求等。

2.2.3设备管道潮湿，预冷处理不当

如果LNG管道系统及设备在正式使用之前干燥处理不够彻底，其中残留的水分就会与LNG水合，导致管道发生冰堵问题。此外，如果没有经过预冷处理就充灌LNG或者预冷速度太快，管道系统容易出现严重的热胀冷缩甚至出现开裂变脆等情况，引发事故。

2.2.4储罐设备及管线保温失效

如果保温施工存在质量问题或者采取的保温措施不够合理，都可能导致储罐设备或管道系统保温失效，在这种情况下会导致BOG气体产生，气化反应期间会使体积迅速的增大，造成超压泄露甚至发生爆炸。泄露发生之后LNG的冷能会将设备基础冻裂，致使管件和焊缝等变形，进而引发更为严重的爆炸事故。

3  LNG气站施工安全控制措施

3.1  确保LNG气站管道系统施工质量

LNG气站施工中要保证其管道系统的连接安装质量，遵守行业内相关现行设计规范，对LNG储罐设备实施科学设计，施工期间所用材料以及焊缝设置均需通过严格质检。

3.2  保证管路系统保温绝热效果

LNG气站施工中针对其管路系统采取的最为常见的保冷措施，是在管道外部包裹保冷材料，应用此种措施时需严格控制保冷材料的质量和保温有效性。LNG管道保冷处理也可选用真空保冷措施，保温效果更佳。但是如果采取真空保冷的方式，其系统真空管道的接头部位很容易造成冷能泄露，为此必须要采取措施解决这一问题，确保接头部位的真空保冷效果。施工单位可使用专用的变径插入式加松套法兰装置与真空管道的接头进行连接，形成真空腔结构，确保密封保冷效果。施工单位可以在相关制作厂家进行真空管的预制加工，这样一来一方面能够保证真空，还可缩短工期。

3.3  抑制管道系统振动

为避免管道系统大幅度振动，可应用U型伸缩节以及斜度为90°的弯管材料对管道系统实施控制调节，每米伸缩量设置为3mm，系统中还应配置固定支架、导向型支架和滑动支架。安装滑动支架时，管道环焊缝距离支架端部的距离应该在0.15m以上，墩面作为基准，支架滑板面要高出基准面6mm左右。安装导向支架时，要保证支架的水平安装，导向块的安装间隙不应全部相同，拉伸方向间隙设置要大，收缩方向间隙设置要小。固定支架安装时，应该在管子拉伸收缩最小的部位安装，以此承接各方位的作用力，支架和管托要焊接在一起[3]。

3.4  避免管道系统内部冰堵

为避免管道系统内部出现冰堵情况，要采取如下控制措施。第一，设备及材料入库前就要避免受潮，其中加工之后的管材坡口，在焊接处理之前需要进行防潮封堵以防水汽进入其中。对管件阀门装置实施水压强度实验之后，需要使用烘干设备将其进行干燥处理，处理完毕后再进行封堵，实施防潮处理之后再存放。第二，对管道实施气密性检测和强度测试之后，管系内部的仪表设备、阀门装置以及仪器接头等部分都要使用热风机设备实施除湿干燥处理。

3.5  做好管道预冷处理

LNG管道系统正式运行使用之前，必须要按照规范流程对系统设备和管道实施预冷处理。预冷处理作为重要的处理工序直接关系到系统的运行效果，进行预冷处理之前设备和管理系统中不得存在水汽，要处于干燥状态。实施预冷处理的时候有两个阶段。第一阶段是气体预冷处理阶段，第二阶段是液氮预冷处理阶段，处理过程中要由浅入深。操作过程中要特别注重冷却速率的控制，其速率应该控制在1℃/min以下。温度每降低20℃之后，都要停止预冷处理检查设备和管理系统，观察其气密性状态以及位移变化，果发生问题应及时调整。具体操作过程中有以下几点需重点控制。

    第一，要做好气体预冷处理。LNG储罐管系中进入低温气体之后，内部压力达到0.2MPLNG气站，且温度下降到-10℃之后，要将进气阀门装置关闭，保冷20min左右。第二，进行液氮预冷处理的时候，要在气体预冷处理工序完成之后才能进行。实施液氮预冷处理的时候也要注意速度控制，不应超速。储罐内部压力达到0.55MPLNG气站的时候，停止充装液氮，并且要将BOG手动放空阀、降压阀以及放散阀等装置开启，降低液氮发生气化反应期间储罐内部的压力，直到充满结束之后关闭，预冷处理期间还要开启出液阀门装置，对管线以及出液总管实施冷却实验，保温时间应持续2h以上[4]。第三，气体预冷处理和液氮预冷处理工序实施的顺序需要严格控制，期间要重点关注设备及管道材料状态，检查设备材料及焊缝等部位是否损坏开裂、各部位阀门及法兰装置是否发生位移变化、装置密闭性是否达标等，出现问题及时修正调整。预冷处理完成之后对于各阀芯都要进行处理。

4  结语

综上所述，对于LNG这种清洁能源来说，保证能源利用的安全性和科学性，才能实现长久发展目标，为此进行LNG气站建设施工的时候，施工单位除了做好项目规划和工程选址等工作，还要具备风险辩识能力，充分认识LNG气站施工的潜在危险，并针对性制定可靠的安全应对措施，在施工中保持严谨的态度，充分落实相关的安全作业规范。

参考文献：

[1]黄荣捷.LNG气站施工危险因素和安全措施分析[J].设备监理,2021(08):58-61.

[2]胡庆凯.探究LNG加气站施工质量控制与管理[J].建筑工程技术与设计,2018(26):1818.

[3]姚艳凤.LNG气站施工危险因素和安全措施分析[J].机电技术,2021(04):113-116.

[4]符红范.加气站工程施工阶段风险管控分析[J].化工管理,2018(09):140.