肖宗元 (中海油江苏天然气有限责任公司，江苏 盐城 224000)

0 引言

近年来，天然气成为世界上大部分地区增长速度最快的能源[1]，我国LNG接收站也正在飞速建设，据统计2021年国内在建或续建的LNG接收站就有二十余家之多。天然气是清洁能源，也是优质原料，对环境影响比煤、油品等化石燃料要小的多[2]。由于LNG火灾爆炸危险性高，一旦泄漏着火容易形成大面积火灾和复燃复爆，所以从设计阶段本质上入手消除风险尤为重要。利用道化学法在预评价阶段能较好的评估LNG接收站风险程度和安全措施有效性。

1 LNG接收站概况

某公司新建一LNG接收站，年处理能力为3×106t LNG，包含4座2.2×105LNG储罐、LNG码头卸料区、工艺装置区、海水取水区、槽车装车区及公用工程及辅助生产区等。

2 评价流程简述

文章以1993年推出的道化学法第七版为基础进行评价，以装置正常运行中最大负荷情况下进行计算。主要评价流程包括根据现场区域和工艺流程划分评价单元，确定评价单元危险物质的物质系数（MF），得到火灾爆炸指数（F&EI）。进一步确定危险等级、暴露面积、暴露半径、安全措施补偿系数，最终得出评价结论[3]。

3 评价分析过程

3.1 划分评价单元

LNG接收站工艺以码头卸料单元、LNG储存单元、工艺装置单元、槽车装车单元、海水取水单元、公用工程及辅助生产单元。根据实际情况，选取具有重大潜在火灾、爆炸危险的单元，则以码头卸料单元、LNG储存单元、工艺装置单元、槽车装车单元为评价单元。具体单元划分如表1所示。

表1 工艺单元划分表

3.2 确定物质系数（MF）

上述四个评价单元中，涉及到的危险物质均为LNG或NG，其主要组成部分为CH4，其他组分远小于5%，则从中道化学法第七版中查得危险物质系数及危险特性[3]如表2所示。由于四个评价单元实际生产过程中温度均低于60℃，则MF不进行温度修正[4]。

表2 评价单元危险物质系数及危险特性表

3.3 确定火灾爆炸指数（F&EI）

道化学法的危险系数取值来自于以往的事故统计、经验认知等，故合理的取值至关重要。然而在一些道化学方法应用文献中，对危险系数取值比较随意，这样会导致评估结果出现较大的误差。对各系数取值理由进行简要说明如下：

3.3.1 一般工艺危险系数

（1）吸热反应。工艺单元中的汽化系统开架式气化器（ORV）和浸没燃烧式气化器（SCV），汽化过程实际上是吸热过程，SCV的能量输入是来自天然气燃烧，故工艺装置单元中取0.40。

（2）物料处理与输送。LNG为I类易燃且是液化石油类物质，在任何连接或未连接的输送管线上装卸均取0.50。

（3）排放和泄漏控制。单元周围为平坦地，且集液池容量小于1.1倍的单个储罐容积和30min消防水量。

3.3.2 特殊工艺危险系数

（1）毒性物质。毒性物质系数为0.20×NH，由表1知NH=1，则毒性物质系数为0.20。

（2）易燃范围内及接近易燃范围的操作。罐装易燃液体系数中，LNG储罐有可能在出料或者环境温度变化等情况下吸入空气，在工艺装置单元和槽车装车单元可能或有打开放空阀操作中未采用惰性气体保护的情况，故取0.50；过程失常与吹扫故障系数中，四个评价单元在有仪表或装置失灵时会导致接近易燃范围情况发生，故取0.30。

（3）压力。计算中，未对压力进行设计压力系数补偿，直接以表1中设计压力查表或采用线性内插法取得设计压力系数，再乘以1.3作为实际压力系数。

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（4）易燃及不稳定物质量。燃烧热取高热值，物质量按评价单元中最大物料量算总热量，查表得到。

（5）腐蚀与磨损。LNG工况下腐蚀速率资料不足，考虑虽然LNG比较洁净，但该接收站地处沿海，环境含盐量多腐蚀风险很高[5]，故取0.50。

（6）泄漏（接头和填料处）。四个评价单元中都存在法兰、填料连接位置，并有周期性温度变化，取0.30。

（7）传动设备。有大于55Kw的传动设备均按照0.50取值。

工艺单元危险系数为一般危险系数和特殊危险系数之积，当F3大于8则按照8取值。火灾爆炸指数表如表3所示。

表3 火灾爆炸指数表

3.4 确定安全补偿系数（C）

针对接收站存在的不可接受的风险因素，同时设计了响应的安全措施。安全措施的设计和实施，不仅能有效降低火灾爆炸发生的可能性，也能有效的减弱事故发生后的影响程度。基于设计文件对安全补偿措施的选用进行简要说明如下：

设计有应急电源并且能够自动切换，取值0.98；具备建筑物及设备泄爆装置，取值0.98；如果出现异常情况具备紧急切断功能，取值0.98；计算及控制并且现场关键数据输入冗余，取值0.93；操作规程完善方面，取值0.95；定期进行HAZOP分项，取值0.94。

3.4.2 物质隔离安全补偿

设计有远距离紧急关断的控制阀，取值0.98；紧急情况下气体排放至火炬，具备通风系统，取值0.96；在码头卸料单元和LNG储存单元排放装置不予补偿，其他两个单元取值0.97。

3.4.3 防火设施安全补偿

燃气泄漏检测、钢结构防火、消防水大于0.69 MPa供应、泡沫灭火装置、洒水灭火系统、水幕、灭火器及电缆保护均进行补偿。其中水幕只在码头卸料系统中进行补偿为0.98。

根据各系数补偿后计算结果如表4所示。

表4 安全补偿系数

3.5 评价结果

评价单元风险分析结果如表5所示。

表5 评价单元风险分析结果

从上述评价分析可知，工艺装置单元危险等级为非常大，其他为很大。在本项目设计过程中，对各评价单元通过增加一些响应的安全措施手段后，经补偿均处于“轻的”等级，是可以接受的范围。

4 结语

从整个评价过程中我们可以得出：

（1）系统压力是影响该LNG接收站F&EI的主要因素。这是由于在评价过程中直接使用设计压力进行计算没有进行系数补偿，另一方面由于压力较高，对事故后果影响比较严重，所以取值较高。降低压力能有效降低特殊风险系数，但是在工艺包已经确定的情况下，操作压力是一定的，所以要想减少风险，就需要增加安全措施，同时确保安全措施的完好性[6]。

（2）由于设计阶段，很难计算实际最大可能财产损失值，可以采用对F&EI值进行安全措施补偿，以用来评估安全措施的有效性。

（3）F&EI的大小决定了评价单元的暴露半径，在设计阶段可以结合F&EI值合理选取各单元间距，以降低对其他单元的影响。

（4）道化学法在评价过程中对于不存在危险物质的危险源无法进行评价，所以要辅助以其他评价方法，以确保评价结果更全面。