LNG汽车加气站系统安全设计探讨

魏沅

摘要：随着环境保护力度的加大，清洁能源成为新的宠儿。目前，我国的各行各业都在践行低碳环保的政策，特别是在能源开采与使用行业，LNG（天然气）以其清洁安全的特点备受青睐。甲烷是这种可燃气体的主要组成部分，该可燃气体在公共汽车以及液化气轮船等交通方面发挥了巨大的作用，另外还能够对现代电厂的供电支持。近年来，更是有许多城市都建立了LNG汽车加气站。但是如何进行LNG汽车加气站系统设计保障其安全，是我们必须要关注的问题，本文就以此为主要内容，与大家进行探讨。

关键词：LNG加气站；系统；安全设计

前言：众所周知液化天然气LNG具有低温深冷的特性、易燃易爆特性。所以站址周边复杂的城市环境极大程度上决定了它重要的安全性。何为安全？安全通俗来讲可以人们可以容忍的风险程度。和“安全”相对的即是“风险"，世界上没有绝对安全的事物，也没有绝对危险的绝境。要想相对的安全就要时刻将注意力放在关注风险上，发现风险就是关注安全。严格来讲所谓系统安全即是指系统生命周期内人们对风险的容忍程度。任何系统要想达到最佳的安全状态主要的取决于系统的安全设计是否完善。要想系统安全，安全设计是必要条件。所谓的安全设计普遍意义来讲就是分析物的不安全状态、人的不安全行为、以及环境的不安全表现这些不安全因素所带来的危险性。想要消除这些危险必要的安全技术措施是不可欠缺的，这是系统的设计阶段的首要条件。相对于我们国家美国的安全意识要完善的多，我们可以进行学习借鉴。

一、LNG汽车加气站安全设计概述

关于LNG加气站系统安全方面美国出台了专门的LNG管理的法律法规以及技术标准自成体系都相对完善。美国消防协会制定的国家标准即车辆燃料系统标准中对LNG加气站的设计、选址、建造、安装、维护、防火、安全各个方面都做了详细的规定准则。这些规定都具有合理并且完备的特点对于LNG加气站的安全问题有很大的帮助。与之相比我国的防治法则注重的注意力都在防火行为规范和防火设施这些硬性规定上，这些规定都属于被动的安全管理，并且规定的防火间距过大使LNG加气站无法在寸土寸金、物价高涨的城市中选址。由于成本的提高，不可避免的是其价格的提升都让商家和消费者都不满意。

二、我国LNG加气站主要存在的安全隐患

（1）物料装载的不安全状态

甲烷是LNG（天然气）的主要成分，虽然其本身对身体并无多大的危害，但是当其浓度过高时，会使得空气中的含氧量降低，最终导致窒息。如果空气中含有25%—30%的甲烷就会让人感到头痛、乏力、呼吸和心跳加速等不适症状。要是不能够及时的远离，后果就是窒息死亡。另外，皮肤一旦接触到液态的甲烷还会导致冻伤。

LNG燃料的危险性主要有如下几个原因。LNG作为一种新型燃料它具有低温过冷的险特性，这是因为LNG的储存温度为-162摄氏度，一旦发生泄露会使它所接触到的材料受冻，轻则使物质变脆受损，重则使物质变形变脆易碎，如若是人体则直接会造成肢体坏死的不可挽回的伤害。作为一种燃料易燃易爆是它的必然特性如若不妥善管制，一旦加气站发生火灾爆炸是必然结果，一旦产生连锁反应那么造成的损失是不可估量的，如果发生泄露天

然气会在空气中快速扩散。天然气与空气混合后体积百分数在一定的范围内遇火就会产生爆炸。

（2）装置的危险性

LNG的储存也是LNG汽车加气站系统安全设计的重点内容。承担着储存作用的绝热罐也会在某种情况下发生爆裂现象，是不容忽视的安全问题。如果大量的LNG气体储存于绝热罐中产生了热传导或者作用过程中的热量都会导致液体蒸发产生气体形成爆炸。除此之外装载的载物不够安全稳定也是爆炸发生的原因。在装罐过程中新充入的LNG燃料密度比原有的LNG密度小时罐中液体可能形成上下两层这时由于各自层内的独立对流使得瞬间LNG大量蒸发产生翻浪使得压力骤然升高LNG储罐液位超限物料的热膨胀性和热蒸发性可能引起压力升高出液过低会使泵抽空罐内出现负压内外罐夹层之间的真空破坏漏热大量产生内罐由于热膨胀和热蒸发超压从而引发爆炸。除了上述问题由于使用年限过久LNG低温泵会被气蚀，这种缓慢的风险如果不能定期检查必然会在某一时刻突然爆发。人为的操作不规范以及装载卸车时的不注意都是这种问题发生的原因。

（3）环境的不安全

LNG的储存及其使用都需要在正常的操作环境下进行。操作人员有可能在卸车区或者加气区受到因为冷蒸汽云所带来的冷麻醉伤害。另外，这些冷蒸汽云还会造成操作区域的可视性降低。LNG汽车加气站的工作人员在进行加气工作时也有可能受到加气枪和车载气瓶的金属接头带来的低温伤害。

当发生事故时，LNG气体一旦泄露就会使得另外的设备出现冷脆裂、冷变形的状况。一旦发生火灾，爆炸时产生的热辐射强度大，会使得管内的液体蒸发进而导致压力升高出现超压现象，其情况的严重性无法估量。除此之外，由于其良好的流动性，泄露的液体还会使得事故范围进一步加大。

除了一些人工的因素会使得加气站发生事故之外一些非人力因素更可能会造成灾害。

自古以来人们对雷电的认识都是可怕毁灭灾害之类的名词，只有在新的科技时代人们才开始利用雷电。然而就算是如今雷电也是一种具有人力没法抵挡的自然力。雷电的放电火花瞬时高温可引燃泄漏的天然气。雷电散发的磁场电磁波也会破坏现代化信息控制系统让操作失灵发生泄露。地震力也是一种具有巨大破坏力的自然之力它也可使LNG储罐基础坍塌管道断裂LNG立式储罐受灾程度扩大。除了这些自然力还有水灾台风等众多不可抗力因素会导致灾祸，在考虑加气站安全问题时这些都是必须考虑的因素。

三、LNG汽车加气站的系统安全设计

LNG汽车加气站的选址和其系统安全设计是我们必须重视的内容，必须要考虑以下几方面的内容：

（1）选址方面

由于以上介绍的各种因素，加气站的选址必须避开人口密度大的地区以及高大建筑物群。这不仅是金钱因素也是必须的选择。选择场地的地理高度应适当低于周边建筑物场地或城市道路高度以防止发生LNG溢出或泄漏时流出界区.场地选址应于城市全年最小频率风向的上风侧、临近有火源存在的设施上风侧，防止风力引发灾害。

（2）总平面布置

总平面布置是LNG汽车加气站系统安全设计的重要内容之一。设计将LNG储罐的周围设置拦区将可能会泄露的流体或流淌火灾限制在一定的区域内.总体的平面布置要考虑到方便消防车从场地中进退方便LNG槽车的进出。

（3）建构物选材

建筑物的安全设计中建构物的选材十分重要，耐火等级要至少为2级以上的混凝土及钢构架管架、支座、螺栓等零部件原材料。施工完毕后应涂覆耐火层在站内的基础设施上，如储罐、加气机基础设备。防护堤必须采用抗冻性能好的混凝土储罐钢支座应作耐低温处理。避免液压气泄露冻坏设备造成泄露。按照工程所在地抗震设防要求进行抗展设计。

（4）自动控制报警系统

自动控制警报设计对加气站安全防护是十分必要的，这是能否第一时间发现火灾的关键因素。储罐、低温泵、加气机、工艺管道等设备要设置现场和远传仪表要配备在线实时控制装置。拦蓄区、作业区设置可燃气体泄漏报警器。在拦蓄区设置能连续检测LNG泄露的低温探测器；另外，在拦蓄区、作业区设置火焰探测器，以达到一旦检测到系统工艺参数超限时立即紧急切断和停车的效果。

整个加气站安全防护设施中最后一步也是最不能出现错误的一步便是灭火设施，这是在前面的一切准备都没有用依旧出现火灾之后的挽留措施。在拦蓄区、卸车区和加气区设置干粉灭火器，一旦排出的泄漏气体被引燃这时就需要人工快速释放干粉灭火把事故消灭在萌芽状态。在控制室、配电室等建筑物内设置气体灭火器如二氧化碳型灭火器。

结束语：近年来，我国的环保力度不断加大；在加上天然气价格的降低，使得LNG的应用变得更加普遍，带来了LNG汽车加气站数量的增多，出于安全考虑，必须要做好其系统安全设计，为LNG汽车加气站的安全持续运行提供保障。

参考文献：

【1】刘卫国.LNG.汽车加气站安全运行管理.{J}.石油库与加气站.2012（01）

【2】刘彦兵.王亚倩.LNG汽车加气站系统安全设计探讨.{J}.科学理论.2015（08）