【论文精选】LNG加气站工艺危害分析

作者：岑康，李欢，王咏龙，邓宇凡，付祥廷，邵金凤

第一作者单位：西南石油大学土木工程与测绘学院

摘自《煤气与热力》2022年2月刊

参考文献示例

岑康，李欢，王咏龙，等. LNG加气站工艺危害分析［J］.  煤气与热力，2022，42（2）：B37-B40.

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1、LNG储运设备

2、装卸臂

1   概述

由于LNG加气站内设备种类多，生产与安全控制系统十分复杂，既有储罐、加气机、工艺管道等静设备，也有潜液泵等动设备，还配备站控系统、紧急停车系统、燃气泄漏连锁等自控与安全仪表系统^［1］。LNG具有低温窒息、易燃易爆等特性，极易引发重大火灾爆炸事故，严重威胁着周边公共安全^［2-4］。2020年6月，LNG被列入我国特别管控危险化学品目录，要求管理单位加强对其储运设施的监管力度^［5］。LNG加气站的运营安全应引起责任企业的高度重视。近年来，根据AQ/T 3034—2010《化工企业工艺安全管理实施导则》，工艺危害分析已成为高危害工艺过程安全管理必不可少的关键要素。对LNG加气站开展工艺危害分析，及时发现安全隐患，并采取切实有效的风险管控措施，对保障LNG 加气站安全平稳运行具有重要现实意义。

2   工艺危害分析方法 

综合采用危险源辨识、合规性核查、危险与可操作性（HAZOP）分析、自控系统评价、安全仪表系统评价、安全阀设置评价、人为因素分析等方法，对6座在役LNG加气站开展了首次工艺危害分析。

①危险源辨识

综合采用资料查阅、现场考察、调查走访等方式，对各加气站的工艺、常规操作和危险作业等环节进行系统的危险有害因素分析，辨识可能引起火灾、爆炸、窒息等安全事故的危险源，确定重点关注区域，并编制危险源辨识清单。 

②合规性核查

根据GB 50156—2021《汽车加油加气加氢站技术标准》和NB/T 1001—2011《液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范》等标准规范与法律法规的要求，对各站周边环境、总平面布置、工艺流程、公用工程和辅助设施等开展全面核查。 

③HAZOP分析

根据各站具体工艺，将其细分为LNG卸车、潜液泵、储存、加注、仪表风等独立工艺单元。针对每一工艺单元及其操作步骤，构建合理工艺参数与引导词，对工艺、设备、操作等各方面参数偏差产生的原因、可能导致的事故后果（人员伤害、财产损失、环境影响、社会声誉）及已有安全措施进行评价。制定适用于LNG加气站的可接受风险准则与风险评价矩阵，评估每项偏差的残余风险等级。针对残余风险为高、中风险的隐患，提出针对性的风险削减建议措施，以降低运行风险。

④自控系统评价

根据各站自控系统设计施工资料、运行管理资料、实际运行工况、相关标准规范要求，通过现场软硬件实际配置确认、PLC控制逻辑源代码核查、与管理操作人员访谈等方式，核查各站自控系统功能的完整性，以及设计参数、控制参数设置的一致性与合理性，提出自控系统改进建议。 

⑤安全仪表系统评价

根据各站自控系统建设资料与运行工况，通过现场软硬件实际配置确认、PLC控制逻辑源代码核查、与管理操作人员访谈等方式，辨识各站已有的安全仪表系统及其对应的安全仪表功能，评价连锁保护参数设置的合理性，提出安全仪表系统改进建议。 

⑥安全阀设置评价

根据HAZOP分析结果，评价各站安全阀安装数量及安装位置是否合理。根据各工艺单元的设计压力、操作压力、最大允许操作压力以及相关标准规范要求，评价安全阀整定压力设置的合理性，提出安全阀设置建议。 

⑦人为因素分析

主要关注操作人员与工作环境之间的相互作用，以及紧急情况下的应急响应等，编制人为因素检查表。对各站的安全管理体系、操作规程、人员培训、任务设计与组织、人体工程学、应急预案等开展系统评价，辨识人为失误可能导致的工艺危害事故，提出避免或降低人为失误的措施建议。 

3   分析结果 

3.1   分析结果统计

6座LNG加气站的工艺危害分析结果统计见表1。从表1可知，6座站目前存在高、中、低风险隐患共计106项。其中高、中风险隐患占比高达64.2%；A站和B站的风险隐患数量最多，两站合计达到49项，在6座站发现的全部隐患中，占比达46.2%，是后续隐患整改的重点关注对象。 

表1   6座LNG加气站的工艺危害分析结果统计

 

3.2   典型安全隐患

①部分工艺系统设计不合理，存在本质安全风险 

B站卸车液相管的两个阀门之间、卸车增压液相管的两个阀门之间均未设置安全阀。上述管道两端阀门若误关，管内LNG受热不断气化，可能导致管道超压爆裂。E站的仪表风管道和卸车放散管之间未进行物理隔断，卸车置换时，存在仪表风通过卸车放散阀窜入LNG槽车气相空间的可能。C站的卸车增压液相管、卸车气相管均未设置空气置换放散管，导致置换出的气体只能通过槽车放散管放散，且放散口朝向加气汽车，见图1。 

图1   卸车管路空气置换和放散

②安全仪表系统功能设计不完善，且均未开展过功能安全评估

6座LNG加气站都存在不同程度的安全仪表系统功能缺失，主要问题如下：A～F站均存在LNG储罐液位高高连锁只能停泵，无法自动远程放散；储罐区、泵橇区等易泄漏区域未设置低温报警连锁功能；仪表风系统未设备用气源，也未设置仪表风低低连锁功能。C～F站LNG潜液泵未设置电机电流高报警功能。A、B、D站未设置LNG储罐压力高高连锁功能。C站LNG潜液泵出口管未设置超压报警功能。E站报警连锁机制不合理，所有高报警和低报警均立即执行连锁，无人工干预环节；未设置LNG 潜液泵超温自动停泵保护装置。虽然分析的6座LNG加气站均为三级站，但不同站的安全仪表功能设置存在显著差异。此外，6座站自投运以来，均未开展过安全仪表系统功能安全评价，无法判断安全仪表功能是否齐全、安全完整性等级能否满足风险控制要求^［1］。 

③安全阀整定压力设置不合理 

6座LNG加气站中，有4座加气站存在安全阀整定压力高于管路设计压力的问题，安全阀未起到超压放散保护作用；部分LNG加气站安全阀前的截止阀未进行铅封。

④操作与运行管理不规范

加气站围堰内的集液池与站外市政污水管网直接连通，一旦罐区LNG泄漏，大量LNG将通过集液池进入市政污水管网。LNG卸车过程中，未安装阻火器的社会车辆进出停车场需经过LNG槽车的爆炸危险2区（距阀门、法兰等二级释放源外壁4.5 m、高出槽车顶部7.5 m、地坪以上的范围内，均属于LNG槽车的爆炸危险2区）。日加气量较大的加气站将LNG槽车兼做储罐使用，长时间放置在站内直接为加气机供气。对LNG槽车进行LNG泄漏定量模拟后发现，LNG槽车泄漏比储罐泄漏形成的液池最大半径、可燃气云扩散距离均显著增大。 

⑤安全间距不足

LNG加气站的工艺装置与山上民用建筑的水平距离不足。站控室位于LNG槽车的爆炸危险2区内，一旦槽车泄漏，站控室内的非防爆设备极易成为点火源。 

4   隐患整改与风险管控措施

①立即整改

对于围堰内集液池与站外市政污水管网连通、站内爆炸危险区存在点火源等问题，立即制定相应的整改计划与方案，落实整改责任、资金与整改验收时限。及时对安全阀、仪表风压力等工艺参数进行校核和修订，同时将工艺参数审查纳入厂站操作手册。 

②监控与管理措施

针对一些整改难度大、无法立即整改的问题，如工艺系统、自控与安全仪表系统功能设计不合理、工艺装置区与周边环境间距不足等问题，采取增加巡检频次、加强员工培训与应急演练、新增相应的应急操作卡与处置卡等方式，加强监控与管理，提高风险处置能力，有效削减和控制风险。

③完善管理制度

为保障LNG加气站的安全运行，建议将新建、改建、扩建LNG加气站项目的工艺危害分析纳入设计管理。将在役LNG加气站的工艺危害分析纳入生产运行管理，每3年进行一次工艺危害分析。 

5   结论

①综合采用危险源辨识、合规性核查、HAZOP分析、自控系统评价、安全仪表系统评价、安全阀设置评价、人为因素分析等方法，对6座LNG加气站开展了首次工艺危害分析，辨识出高、中、低风险隐患共计106项。其中，高、中风险隐患分别为33项和35项，占比高达64.2%。 

②发现的安全隐患主要体现在：工艺系统设计不合理，存在本质安全风险；自控与安全仪表系统功能设计不完善，未开展过功能安全评估；安全阀整定压力设置不合理；操作与运行管理不规范以及工艺装置区与周边环境的安全间距不足。针对发现的安全隐患，综合考虑其风险等级与整改难易程度，从立即整改、加强监控与管理、完善制度等方面，制定了针对性的风险管控措施。 

③LNG加气站在运行过程中存在较高风险，开展工艺危害分析有助于管理人员及时发现薄弱环节。建议对建站较早的在役LNG加气站尽快开展首次工艺危害分析，随后每3年进行一次分析。对新建、改建、扩建LNG加气站，应在设计阶段开展工艺危害分析，及时发现并整改安全隐患，确保工艺本质安全。

参考文献：

［1］岑康， 涂昆， 姚婷， 等. LNG卫星站安全仪表系统功能安全评价［J］. 中国安全生产科学技术， 2016 （增刊1）：70-77. 

［2］孙晓平， 朱渊， 陈国明，等. 国内外LNG罐区燃爆事故分析及防控措施建议［J］. 天然气工业， 2013 （5）：126-131. 

［3］李学智. 市应急局牵头调查龙头寺LNG加气站“11·16”槽车液化天然气泄漏事故［EB/OL］. ［2018-12-05］.http：//yjj.cq.gov.cn/zwxx_230/bmdt/sjdt/202001/t20200114_4573841.html. 

［4］邢志刚. 江苏徐州加气站大火被扑灭无人员伤亡［EB/OL］. ［2011-02-10］. http：//news.sina.com.cn/c/2011-02-10/025321929948.shtml. 

［5］危险化学品安全监管司. 应急管理部工业和信息化部公安部交通运输部2020年第3号公告［EB/OL］. ［2020-06-12］.https：//www.mem.gov.cn/gk/tzgg/yjbgg/202006/t20200612_352217.shtml. 

（本文责任编辑：林国真）