摘要：結(jié)合具體建設(shè)項(xiàng)目，介紹了煤層氣液化過(guò)程環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容以及評(píng)價(jià)重點(diǎn)，重點(diǎn)探討了煤層氣液化項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中污染物的產(chǎn)生及污染防治措施，并對(duì)煤層氣液化項(xiàng)目的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故后果進(jìn)行了計(jì)算分析，希望能為煤層氣液化項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考。

關(guān)鍵詞：煤層氣液化;環(huán)境影響評(píng)價(jià);環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：X820 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）08-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.008

Discussion on key issues of environmental impact assessment in coalbed methane liquefaction project

Gu Chunbo

（Sinopharm Group Weiqida Pharmaceutical Co.， Ltd.，Datong Shanxi 037010，China）

Abstract： Combined with the specific construction projects， the content and evaluation focus of environmental impact assessment of coalbed methane liquefaction process are introduced. The pollution generation and pollution prevention measures during the construction of coalbed methane liquefaction project are discussed， and the environmental risks of coalbed methane liquefaction projects are discussed. The consequences of the accident were calculated and analyzed， and it is hoped to provide reference for the environmental impact assessment of the coalbed methane liquefaction project.

Key words：Coalbed methane liquefaction;Environmental impact assessment;Environmental risk

山西省煤層氣資源十分豐富，目前實(shí)際利用率不到2%，按照目前年采煤5×108t，全省每年實(shí)際排放在120×108m3左右，相當(dāng)于1200×104t石油。液化煤層氣相對(duì)于石油，燃燒產(chǎn)生的污染物綜合排放可減少85%左右，其中CO減少90%、HC減少70%、CO2減少24%、NOx減少30%、噪音減少40%，且無(wú)鉛、苯等致癌物質(zhì)，是極為優(yōu)質(zhì)的清潔燃料。煤層氣液化項(xiàng)目在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中存在突發(fā)火災(zāi)、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)的可能性，為避免事故帶來(lái)的影響，該項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)尤其是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)尤其重要。文章結(jié)合山西省某煤層氣液化項(xiàng)目，對(duì)該類(lèi)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)進(jìn)行分析。

1 煤層氣液化技術(shù)簡(jiǎn)介

液化天然氣是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)（-161.5℃）溫度后變成液體，儲(chǔ)存于低溫儲(chǔ)存罐內(nèi)。其主要成分為甲烷，用專(zhuān)用船或油罐車(chē)運(yùn)輸，使用時(shí)重新氣化。煤層氣液化主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、液化系統(tǒng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)包括天然氣脫酸和脫水兩個(gè)單元，通常脫酸有化學(xué)吸收法、物理吸收法、聯(lián)合吸收法、直接轉(zhuǎn)化法、非再生法、膜分離法和低溫分離法等;脫水方式有冷卻脫水、溶劑吸收脫水、固體吸附脫水和膜分離法脫水。液化系統(tǒng)是煤層氣液化過(guò)程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常制冷方式有階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)及膨脹機(jī)制冷循環(huán);液化完成后LNG的儲(chǔ)存也是十分重要的環(huán)節(jié)，通常儲(chǔ)存方式有常壓低溫儲(chǔ)存和帶壓子母罐儲(chǔ)存。本文以以下技術(shù)為基礎(chǔ)分析煤層氣液化項(xiàng)目的環(huán)境影響分析，其中預(yù)處理采用MDEA溶液脫酸、分子篩脫水，液化采用混合制冷劑循環(huán)制冷，LNG儲(chǔ)存采用子母罐貯存。

2 煤層氣液化過(guò)程中產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析

煤層氣液化項(xiàng)目產(chǎn)生的污染物質(zhì)較少，主要為預(yù)處理過(guò)程中產(chǎn)生的一些固體廢物，其生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)見(jiàn)圖1。

2.1 大氣污染物

（1）富胺液閃蒸氣，產(chǎn)生于三相分離器，主要成分為烴類(lèi)。（2）脫酸再生塔不凝氣，主要產(chǎn)生于胺液再生環(huán)節(jié)，主要成分為CO2。（3）導(dǎo)熱油鍋爐煙氣，主要產(chǎn)生于導(dǎo)熱油爐，主要成分為NOx。（4）LNG儲(chǔ)罐及裝車(chē)廢氣，主要產(chǎn)生于儲(chǔ)罐及裝車(chē)過(guò)程中的無(wú)組織放散，其主要成分為非甲烷總烴。

圖1 煤層氣液化項(xiàng)目產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)圖

2.2 水污染物

煤層氣液化項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝廢水很少，主要為各壓縮工序中產(chǎn)生的冷凝水以及分子篩再生過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水，此部分水產(chǎn)生量很少，僅含有微弱的烴類(lèi)以及SS，少量的工藝廢水可跟廠區(qū)生活污水一起進(jìn)入生活污水處理站進(jìn)行處理。

2.3 固體廢物

（1）廢濾芯，主要為各過(guò)濾器過(guò)濾過(guò)程中產(chǎn)生的廢濾芯，通常濾芯一般1年1換，主要成分為含有機(jī)械雜質(zhì)和粉塵的多孔棉，為一般固廢。（2）廢活性炭，主要產(chǎn)生于胺液活性炭過(guò)濾器，屬于一般固廢。（3）廢分子篩，產(chǎn)生于脫水干燥系統(tǒng)，其成分主要為硅鋁酸鈉，為一般固廢，可由廠家回收。（4）廢脫汞催化劑，主要產(chǎn)生于脫汞塔，含有汞，屬于編號(hào)HW29危險(xiǎn)廢物，需交由有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。（5）廢機(jī)油，產(chǎn)生于各壓縮機(jī)，屬編號(hào)為HW08的危險(xiǎn)廢物，可收集在密閉油桶內(nèi)，在危廢暫存庫(kù)內(nèi)暫存，然后外送有資質(zhì)的危廢處置單位處置。

3 評(píng)價(jià)要點(diǎn)問(wèn)題分析

3.1 潛在危險(xiǎn)單元重大危險(xiǎn)源識(shí)別

LNG生產(chǎn)過(guò)程中的主要物料均屬易燃、易爆物質(zhì)，因此對(duì)設(shè)備和管道的承壓力、密封性能及抗腐蝕性要求都很高，整個(gè)系統(tǒng)都存在著由于設(shè)備、管道的腐蝕破裂、密封件失效而發(fā)生泄漏、著火、爆炸事故的可能性。因此LNG生產(chǎn)過(guò)程潛在的危險(xiǎn)單元主要為：原料貯運(yùn)系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)。

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》[1]，通過(guò)對(duì)貯存量進(jìn)行分析判定風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)是否屬于重大風(fēng)險(xiǎn)源，其中LNG構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn)源的臨界量為50t，通常情況下煤層氣液化儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存量均會(huì)超過(guò)其臨界量，因此在煤層氣液化項(xiàng)目中，LNG儲(chǔ)罐在正常情況下均會(huì)構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn)源。

3.2 事故源項(xiàng)分析

3.2.1 最大可信事故分析及確定

類(lèi)比LNG儲(chǔ)存場(chǎng)所，隨著防災(zāi)技術(shù)的不斷提高，事故率及作業(yè)傷亡人數(shù)在不斷降低。以一億工作小時(shí)事故死亡人數(shù)比較，遠(yuǎn)低于建筑業(yè)和礦業(yè)等。雖然如此，因燃料引發(fā)的事故發(fā)生率仍然較高。儲(chǔ)罐區(qū)是事故較常發(fā)生的地方。儲(chǔ)罐區(qū)的事故主要是因泄漏和火災(zāi)等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐事故概率分析，儲(chǔ)罐及儲(chǔ)存物質(zhì)發(fā)生火災(zāi)爆炸等重大事故的概率為8.7×10-5次/年。

3.2.2 LNG泄漏事故源強(qiáng)計(jì)算

本次項(xiàng)目擬建設(shè)1臺(tái)1750m3LNG儲(chǔ)罐，假設(shè)儲(chǔ)罐發(fā)生破裂泄漏，泄漏面積為泄漏時(shí)間為10分鐘。只要儲(chǔ)罐區(qū)周?chē)匆?guī)范要求設(shè)有防火堤和分隔堤，而且堤內(nèi)體積大于對(duì)應(yīng)儲(chǔ)罐的容積，所有泄漏物品將會(huì)限制在防火堤內(nèi)，可以全部截留和回收，不會(huì)進(jìn)入雨水管道或外泄入地表水體從而危害水環(huán)境。因此罐區(qū)泄漏事故的可能影響的對(duì)象是大氣環(huán)境。

本工程貯存的LNG在20kPa下貯存，其狀態(tài)為液態(tài)，由于液化煤層氣的泄漏往往發(fā)生在貯罐的液相空間，這將導(dǎo)致氣、液兩相泄漏。泄漏速度按《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》公式計(jì)算：LNG：QLG=12.5kg/s。

3.3 后果計(jì)算

3.3.1 泄露后的大氣影響分析

評(píng)價(jià)采用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則中推薦的多煙團(tuán)模式對(duì) LNG 儲(chǔ)罐泄漏后甲烷氣體擴(kuò)散對(duì)環(huán)境空氣的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。在液化煤層氣罐發(fā)生突爆泄漏時(shí)，若得不到迅速有效的控制，罐區(qū)周?chē)鷮⒋嬖诩淄楦邼舛葏^(qū)。上述源強(qiáng)條件下，在0.5m/s、2.5m/s、5.5m/s三個(gè)風(fēng)速段下，甲烷分別在20min、20min、20min時(shí)間段下，距離源點(diǎn)100m、200m、200m外才能達(dá)標(biāo)。

可知，LNG泄漏事故在最不利氣象條件下，一旦發(fā)生此類(lèi)事故將波及200m范圍內(nèi)的人員。因此在生產(chǎn)中要嚴(yán)格管理、加強(qiáng)事故防范，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、維護(hù)，盡可能杜絕事故的發(fā)生，降低其對(duì)周?chē)h(huán)境空氣的危害程度。

3.3.2 LNG儲(chǔ)罐火災(zāi)事故分析

儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置1750m3LNG罐1臺(tái)，儲(chǔ)存規(guī)模為1750m3，其涉及的介質(zhì)液化天然氣為甲類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)品，根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[2]，儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲級(jí)。一旦發(fā)生火災(zāi)，易形成大面積火災(zāi)：由于天然氣較空氣輕，一旦泄漏，將大面積擴(kuò)散，若發(fā)生火災(zāi)，則形成的火災(zāi)面積較大，其擴(kuò)散面積越大，形成火災(zāi)的面積也就越大。因此需確定發(fā)生火災(zāi)時(shí)的影響范圍。

根據(jù)《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)/儲(chǔ)存和裝運(yùn)》[3]（GB/T20368-2012）規(guī)定，在工廠地界線外，定廠址時(shí)確定的50人以上戶外集合點(diǎn)的最近點(diǎn)，因LNG攔蓄區(qū)內(nèi)燃燒而產(chǎn)生的輻射熱流5000W/m2;在工廠地界線外，定廠址時(shí)確定的按NFPA101《人身安全規(guī)范》工廠、學(xué)校、醫(yī)院、拘留所和監(jiān)獄或居民區(qū)建筑物或構(gòu)筑物最近點(diǎn)，因LNG攔蓄區(qū)內(nèi)燃燒而產(chǎn)生的輻射熱流9000W/m2;因本項(xiàng)目攔蓄區(qū)最大和最小尺寸比不超過(guò)2，允許使用以下公式計(jì)算熱輻射距離。

式中：D——離LNG攔蓄區(qū)邊的距離，m;

A——攔蓄LNG的表面積，m2;

F——熱流相關(guān)系數(shù)，使用以下值：

3.0用于5000W/m2

2.0用于9000W/m2

本項(xiàng)目中罐區(qū)防火堤面積為2002.7m3，熱流相關(guān)系數(shù)選用3.0，計(jì)算得到輻射熱流達(dá)到5000W/m2時(shí)的熱輻射距離為134.3m，輻射熱流達(dá)到9000W/m2時(shí)的熱輻射距離為89.5m，選取兩者的較大值確定廠址距離居民家的最近點(diǎn)，因此在以儲(chǔ)罐圍堰區(qū)為中心134.3m范圍外的距離可滿足關(guān)于熱輻射距離要求的規(guī)定。因此，本項(xiàng)目距離最近居民區(qū)的距離應(yīng)大于134.3m。因此本項(xiàng)目發(fā)生火災(zāi)時(shí)的影響范圍是以儲(chǔ)罐圍堰為中心，半徑為134.3m的范圍。

3.4 項(xiàng)目事故池確定

根據(jù)《化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50483-2009）[4]規(guī)定，事故池應(yīng)按下式計(jì)算：

V總= V1+V2-V3+V4

V1：最大一個(gè)容量的設(shè)備（裝置）或儲(chǔ)罐的物料儲(chǔ)存罐，m3;V2：發(fā)生事故時(shí)的消防水量（廠區(qū)的消防用水量應(yīng)按同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)處數(shù)和相應(yīng)處的一次滅火用水量確定）;V3：發(fā)生事故時(shí)可以轉(zhuǎn)輸?shù)狡渌麅?chǔ)存或處理設(shè)施的物料量（本項(xiàng)目LNG罐區(qū)設(shè)有圍堰，圍堰內(nèi)的有效容積不小于罐組內(nèi)一個(gè)最大儲(chǔ)罐的容積）;V4：發(fā)生事故時(shí)仍必須進(jìn)入該收集池的生產(chǎn)廢水量。

因此，計(jì)算表明，本項(xiàng)目事故水池設(shè)計(jì)容積不小于2626m3。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合工程實(shí)例及相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)煤層氣液化項(xiàng)目進(jìn)行分析，闡明了此類(lèi)項(xiàng)目的工藝流程及主要產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)。就此類(lèi)項(xiàng)目關(guān)注的重點(diǎn)，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，從危險(xiǎn)源識(shí)別，源項(xiàng)分析，事故后果分析等幾個(gè)方面，重點(diǎn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討，為煤層氣液化項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作提供一定思路。

參考文獻(xiàn)

[1]生態(tài)環(huán)境部HJ169-2018，建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2]GB50183-2015，石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3]GB/T 20368-2012，液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)[S].

[4]GB50483-2009，化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

收稿日期：2019-06-05

作者簡(jiǎn)介：谷春波（1974-），男，漢族，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，環(huán)?？偙O(jiān)，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)保管理等方面。