第一作者單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司 城市燃氣熱力研究院
摘自《煤氣與熱力》2019年4月刊
1 概述
20世紀90年代，美國、日本等發達國家的民用液化石油氣供氣企業從經濟性、安全性、高效性等方面出發，在“瓶裝供應、各家儲存、自行保管”供應方式的基礎上，開始探索將一部分液化石油氣采用“小型儲罐儲存供氣、專用槽車配送、企業遠程監控”的供應方式。小型儲罐供應液化石油氣的氣源選擇單一組分的丙烷［1］，可應用于包括寒冷地區在內的多種氣候條件區域。
多年來，我國液化石油氣消費量持續穩定增長，2018年消費量為5 585×104 t，同比增長7%。液化石油氣在我國的市場化發展程度很高，但長期以來缺少轉型和突破，小型丙烷儲罐供氣技術如果能夠在國內應用，將使液化石油氣的供應方式得到擴展，值得探討研究。
2 系統構成
小型丙烷儲罐供氣系統由儲罐及安全附件、氣化裝置、調壓裝置、計量裝置、配套管道及附件、遠程監控系統等組成。
小型丙烷儲罐一般設計壓力為2.2 MPa，充裝系數為0.9，儲罐容積不大于10 m3。儲罐的安全附件主要包括安全放散裝置、液位計及液位上下限警示和限充裝置、帶自閉功能的進液口快裝接頭、液相出口或氣相出口防過流裝置、帶鎖控保護的附件護罩、護罩內的可燃氣體探測裝置等。
丙烷帶泵汽車罐車是罐體充裝丙烷液體氣體，且帶有卸液泵、卸液計量、卸液軟管、快裝接頭裝置，罐體與定型底盤或半掛行走機構采用永久性連接的道路運輸罐式車輛。丙烷帶泵汽車罐車與液化石油氣槽車的核心區別是前者配置有卸液泵。丙烷帶泵汽車罐車還設有防止車輛誤啟動、可燃氣體泄漏報警、追尾碰撞報警、操作箱意外開啟報警、緊急停止、遠程控制等功能的專用安全操作控制裝置；另設有衛星定位系統對定點卸液的信息進行跟蹤及反饋。
小型丙烷儲罐供氣流程為：丙烷氣源來自進口氣接收碼頭或國內煉廠，由槽車裝運至液化石油氣儲存站或儲配站卸液進入儲罐儲存，再由丙烷帶泵汽車罐車裝運配送并充裝至緊鄰用氣建筑物設置的小型丙烷儲罐內，丙烷經自然氣化或強制氣化后進行調壓、計量，向用戶供氣。
3 小型丙烷儲罐供氣國內應用的問題
3.1 國家標準的符合性
當前試點項目依據的規范是中國城市燃氣協會制定的團體標準T/CGAS 004—2018《小型丙烷儲罐供氣技術標準》（以下簡稱T/CGAS 004—2018）。該規范按儲罐容積V將小型丙烷儲罐劃分為5個等級：一級儲罐7.6 m3＜V≤10 m3，二級儲罐4 m3＜V≤7.6 m3，三級儲罐2 m3＜V≤4 m3，四級儲罐1 m3＜V≤2 m3，五級儲罐V≤1 m3。
現行國家標準GB 51142—2015《液化石油氣供應工程設計規范》（以下簡稱GB 51142—2015）對V≤10 m3的液化石油氣儲罐和2 m3＜V≤4 m3、1 m3＜V≤2 m3、V≤1 m3的液化石油氣瓶組供氣工程設計做出了規定。
T/CGAS 004—2018與GB 51142—2015均按儲罐容積進行分級，適用范圍有部分重疊，GB 51142—2015規定V≤10 m3的液化石油氣八級站，涵蓋了T/CGAS 004—2018規定的各等級儲罐。
根據對上述兩項標準的分析研究，T/CGAS 004—2018是依靠儲罐、帶泵汽車罐車所具有的增強型自身安全裝置的優勢，對GB 51142—2015規定的儲罐防火間距、儲罐防護堤、消防水系統、圍墻等要求進行了降低和取消，尤其是沒有對可能緊鄰民用建筑停靠并在現場進行卸液操作的丙烷汽車罐車與周圍建筑物的防火間距提出要求，具體如下。
①儲罐的防火間距
T/CGAS 004—2018第5.9節規定：“一、二級小型丙烷儲罐的平面布置應按GB 51142—2015中6.1節的有關規定執行。三、四級小型丙烷儲罐的平面布置應按GB 51142—2015中表7.0.4的有關規定執行”。
T/CGAS 004—2018第5.9節規定的容積4 m3＜V≤10 m3的一、二級小型丙烷儲罐防火間距與GB 51142—2015第6.1節規定的同等容積液化石油氣儲罐防火間距要求一致，見表1、表2。
表1 GB 51142—2015規定的液化石油氣儲罐防火間距
表2 T/CGAS 004—2018規定的一、二級小型丙烷儲罐防火間距
T/CGAS 004—2018第5.9節規定的容積1 m3＜V≤4 m3的三、四級儲罐防火間距等同于GB 51142—2015表7.0.4規定的相同容積液化石油氣獨立瓶組間防火間距的規定，見表3，遠小于GB 51142—2015第6.1.3條對相同容積儲罐防火間距的規定，是否恰當值得探討。以1臺容積為2 m3小型丙烷儲罐為例，其儲量大致相當于16個50 kg鋼瓶，2 m3小型丙烷儲罐發生事故的泄漏量顯然遠大于單個鋼瓶發生事故的泄漏量，其危險性影響程度的差異不言而喻。
表3 T/CGAS 004—2018規定的三、四級小型丙烷儲罐防火間距
T/CGAS 004—2018第5.5節、第5.6節規定了容積V≤1 m3的五級儲罐與建筑物的防火間距，遠小于GB 51142—2015和GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（以下簡稱GB 50016—2014）對液化石油氣儲罐防火間距的規定，且未規定儲罐與明火、散發火花地點的間距要求，見表4。
表4 T/CGAS 004—2018規定的五級小型丙烷儲罐防火間距
②槽（罐）車裝卸臺柱的防火間距
液化石油氣裝卸過程中發生異常而導致事故頻發，且處置難度大，是危化品安全監管的重點［2］。GB 51142—2015規定的七級及以下液化石油氣供應站槽車裝卸臺柱防火間距見表5。
表5 GB 51142—2015規定的七級及以下液化石油氣供應站槽車裝卸臺柱防火間距
與GB 51142—2015形成鮮明對比的是，T/CGAS 004—2018第5.7節僅規定：“罐車卸液地點應滿足罐車回車或停車的要求。”未對在現場進行卸液操作的丙烷汽車罐車與周圍建筑物的防火間距做出規定。由于丙烷汽車罐車不應隨意停靠進行裝卸作業，必須設置固定泊位，這也意味著罐車卸液可能存在兩種安全風險較大的情況，一是卸液泊位距離民用建筑和小型丙烷儲罐過近，卸液時一旦發生泄漏容易引發鄰近建筑物的火災事故；二是卸液泊位距離民用建筑和小型丙烷儲罐過遠，引起卸液軟管過長，增加了作業過程中對軟管所經過區域進行安全監控的難度，一旦發生泄漏難以及時發現和處置，從而引發更嚴重的安全事故。
③儲罐防護堤
GB 51142—2015第5.2.11條規定全壓力式液化石油氣儲罐組四周應設置高度為1.0 m的不燃燒體實體防護堤，設置防護堤是為了防止當儲罐或管道發生破壞時介質外溢造成更大的事故。T/CGAS 004—2018則未要求設置防護堤。
④消防水系統
GB 51142—2015第11.1.1條規定液化石油氣氣化站在同一時間內的火災次數應按一次考慮，消防用水量應按儲罐區一次最大消防用水量確定；第11.1.2條規定儲罐總容積小于或等于50 m3且單罐容積小于或等于20 m3的儲罐或儲罐區，可單獨設置固定噴水冷卻裝置或移動式水槍，其消防用水量應按水槍用水量計算。
T/CGAS 004—2018第9.5節規定了4 m3＜V≤10 m3的小型丙烷儲罐供氣場所消防給水設計流量及消防設施配置應符合GB 51142—2015等有關規定，而V≤4 m3的小型丙烷儲罐供氣場所可不設消防水設施。
⑤圍墻
GB 51142—2015第5.2.2條、第6.1.1條規定液化石油氣氣化站邊界應設置圍墻。生產區應設置高度不低于2 m的不燃燒體實體圍墻，輔助區可設置不燃燒體非實體圍墻。
T/CGAS 004—2018第5.3節規定容積2 m3＜V≤10 m3的小型丙烷儲罐四周應設置高度不低于2 m的不燃燒體圍墻，圍墻下部0.6 m應為實體；容積V≤2 m3的小型丙烷儲罐宜設置在相對低洼區域，且四周應設置防撞柱和圍欄，防撞柱和圍欄的高度不應低于0.5 m，距儲罐的間距不應小于1 m。
3.2 特種設備安全監察
TSG R 0005—2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》（以下簡稱TSG R 0005—2011）中的第3.11.10條規定：“裝運冷凍液化氣體和液態二氧化碳的移動式壓力容器需裝設卸液泵時，應當同時裝設衛星定位系統（北斗或者GPS）且具備定點卸液的遠程監控功能，并且符合本規程1.6、1.7的要求。裝運其他介質的移動式壓力容器不得裝設卸液泵。”第5.10節第（5）條規定：“除應急救援情況外，禁止移動式壓力容器之間相互裝卸作業，禁止移動式壓力容器直接向氣瓶進行充裝。”
丙烷帶泵汽車罐車明顯不屬于TSG R 0005—2011第3.11.10條規定的裝運冷凍液化氣體和液態二氧化碳的移動式壓力容器，屬于裝運其他介質的移動式壓力容器，是不得裝設卸液泵的。
TSG R 0005—2011第5.10節第（5）條禁止移動式壓力容器直接向氣瓶進行充裝，是因為氣瓶一般設置在用氣建筑物旁邊或內部，直接充裝的危險性較大，發生事故對人身和建筑物周邊影響較大。小型丙烷儲罐一般不是設置在專用廠站內，而是像液化石油氣氣瓶一樣設在用戶房屋的旁邊，現場向儲罐內卸入丙烷液體的方式與TSG R 0005—2011規定的移動式壓力容器直接向氣瓶進行充裝具有相同的環境條件和危險性，因此，在現場充裝管理上宜與氣瓶一致。
根據統計和風險分析，槽車裝卸和氣瓶灌裝是液化石油氣發生危險、釀成慘痛事故最多的環節，我國在對液化石油氣槽車的管理上一直不允許槽車帶泵運行，液化石油氣槽車必須到廠站內利用站內烴泵和壓縮機裝卸車。此外，我國現行規范要求所有液化石油氣儲罐都必須設置在廠站內，將危險性和影響性控制在一定范圍內，尚不存在小型丙烷儲罐這樣不在廠站內而直接鄰近民用建筑設置的情況。因此，TSG R 0005—2011沒有對不存在的情況做出規定，并不能理解為該做法屬于監察規程允許的范疇。
3.3 設備產品標準
小型丙烷供氣系統中的儲罐、丙烷帶泵汽車罐車以及集成過流保護功能的出液閥門和出氣閥門等設備目前尚無國家標準或行業標準，也沒有獲得有關部門認可的其他類型的產品標準及標準框架下的產品檢驗合格證。
3.4 安全運行管理
小型丙烷儲罐供氣系統具有布點分散、緊鄰用戶的特點，安全運行管理難度較大，一旦發生事故對人員的傷害風險較高。根據美國化學品安全委員會（CSB）官方資料，1998年4月9日，美國愛荷華州艾爾伯特市的海利兄弟羽溪農場發生小型丙烷儲罐沸騰液體膨脹蒸氣爆炸（BLEVE）事故，事故起因是小型丙烷儲罐至氣化器的2條地上丙烷管道被車輛碰撞損壞，丙烷泄漏并被引燃，儲罐吸收熱量后引起罐內沸騰液體膨脹蒸氣爆炸，事故導致2名消防員死亡、7名救援人員受傷、數棟房屋受損。2007年1月30日，美國弗吉尼亞州一家小型綜合便利店用作燃料的小型丙烷儲罐發生泄漏爆炸事故，事故起因是操作人員在進行倒罐作業時，違規拆卸小型丙烷儲罐液體排放閥門護蓋，引起丙烷泄漏并發生爆炸，事故造成4名救援和技術人員死亡、6名其他人員重傷、1棟建筑物完全被摧毀，此地現在改成了紀念場所。
①電氣防爆
GB 51142—2015附錄A規定，露天設置的液化石油氣儲罐、工藝設施、卸液點等均應劃分爆炸危險區域，并按GB 50058—2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》進行電氣防爆設計。供氣系統的電氣防爆在設計選型時容易解決，但由于小型丙烷儲罐供氣裝置區不設置圍墻且與民用建筑距離較近，難以做到對相鄰民用建筑電氣設施防爆或明火及散發火花地點等進行有效控制。
②運行安全管理
小型丙烷儲罐供氣系統運行管理上的定位為無人值守，T/CGAS 004—2018提出了較高的安全監控與信息化要求，但在大范圍推廣以后將面臨監控和運營中心建設、安全運行維護、搶修半徑設定、巡檢和維修服務人員配備等管理問題。同時由于儲罐和設備為開敞式設置，設備和部件的防盜、防惡意破壞也給安全管理帶來難度。此外，帶泵罐車違規充裝作業、外部人員進入防爆區域進行危險活動等均可能造成安全管理失控，從而引發事故。目前解決上述問題的安全管理體系和運行機制均未建立。
③用氣安全
農村燃氣供應領域是小型丙烷儲罐供氣系統應用的主要方向，農村用戶能源利用種類比較復雜，秸稈、薪柴、煤炭三大傳統能源仍占主導地位［3］。農村用戶對用能的價格敏感度高，很多家庭同時使用電爐、煤爐、柴火灶，有的還有沼氣爐，當用戶測算燃氣不具備經濟性時會轉換使用其他燃料，這也導致農村用戶的室內燃氣設施存在長期停用的可能性，安全風險增加。此外，住房和城鄉建設部2018年11月14日發布的《農村管道天然氣工程技術導則》規定：“農村燃氣用戶燃具應與氣源相匹配，同一房間不得使用兩種及以上的燃氣。”主要是考慮用戶私自換接不同氣源時容易引發安全事故，農村丙烷燃氣用戶同樣應符合該規定。
4 建議
①建立和完善供氣系統標準體系
小型丙烷儲罐供氣技術的發展應用，必須是建立在工程建設技術標準體系、設備設施的產品標準體系、運行管理機制建立且完善的基礎上。相關建設標準的制定應在確保安全的前提下與現行國家標準相協調；應制定相關設備產品標準，設備產品取得國家有關部門檢驗合格證方可應用。管理標準的制定和管理體系建立，應結合小型丙烷儲罐供氣技術特點，并應符合我國的實際情況。
②落實帶泵汽車罐車應用許可
帶泵汽車罐車是小型丙烷儲罐氣源配送的關鍵，該供氣技術應用之前，必須得到國家特種設備安全監察局對在屬于移動式壓力容器的丙烷汽車罐車上裝設卸液泵，以及通過車載丙烷卸液泵直接向與氣瓶具有相同外部條件的小型儲罐進行現場卸液充裝的許可。
③加強氣源保障研究
由于國內液化石油氣的生產供應長期以來采取丙烷和丁烷混合的形式，小型丙烷儲罐供氣技術的推廣應用，必須要考慮純丙烷氣源在國內煉廠的生產能力和進口規模，應加強對丙烷資源供應保障能力的分析和研究。資源保障能力不僅指資源量，還包括資源儲存和運輸配送能力，特別是在農村“煤改氣”領域應用時必須堅持“以氣定改”的原則。
④規定和限制供氣裝置設置的環境條件
小型丙烷儲罐供氣點的選擇具有靈活便捷的特點，但應立足于降低安全風險，對于供氣裝置設置的外部環境條件應做出規定和限制。首先在城市和農村應有基本的區別；其次對于人員密集區域、重要公共建筑及其他發生事故后可能造成重大影響的區域和環境應給出有針對性的要求。充分考慮國內設備設施質量、管理水平、人員素質等現狀條件，以保證安全為第一原則。
⑤理順團體標準與國家標準的關系
團體標準T/CGAS 004—2018與現行國家標準GB 51142—2015、GB 50016—2014在站點選址、防火間距、防火設施、安全設施配置等關鍵要素的規定存在差異，應進行溝通協調。目前，國家正在進行標準化體制改革，大力推廣團體標準，但團體標準與國家現行標準之間應協調一致，團體標準應作為國家現行標準的補充、完善和提高。
5 結論
小型丙烷儲罐供氣技術的應用有利于能源供應方式多元化，對于改善我國農村能源供應具有積極意義。該供氣方式在我國處于試點階段，設施建設和運營管理經驗欠缺，也缺少用戶使用情況的反饋意見，應繼續做好試點項目運營工作，為技術推廣積累有益經驗。此外，小型丙烷儲罐供氣系統是由帶泵汽車罐車、儲罐、工藝及監控設備、室外管道、戶內管道及燃具等組成的完整系統，必須進一步完善供氣系統的標準體系建設，落實政策法規許可，加強氣源保障研究和完善安全管理要求，提高系統安全可靠性，以利于該項技術的推廣應用。
參考文獻：
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