大型儲罐液化天然氣危險性與安全控制路徑探索

趙偉

摘要：在我國天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，液化天然氣儲存這一方面始終存在嚴(yán)重問題，因泄漏引發(fā)的火災(zāi)爆炸給我國造成重大經(jīng)濟損失，同時也對相關(guān)工作人員產(chǎn)生一定威脅。本文將根據(jù)液化天然氣的基本特征及危險性，對液化天然氣的安全控制路徑進行探索，促進我國天然氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大型儲罐；液化天然氣；安全控制；危險性

在天然氣生產(chǎn)過程中，液化天然氣的儲存工作一直是企業(yè)關(guān)注的重點問題。隨著我國對天然氣的開采力度的不斷加大，液化天然氣儲存工作的危險性也在急劇增加。因此，國家應(yīng)加強對液化天然氣的危險性分析并制定安全防護措施，有效保證天然氣的儲存、運輸安全，減少因液化天然氣危險性所帶來的經(jīng)濟損失，為液化氣站的正常運營提供保障，促進我國液化天然氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

一、 液化天然氣的特性

（一）結(jié)構(gòu)組成

液化天然氣的主要成分是甲烷，另外還含有少量N2、乙烷和丙烷等物質(zhì)。由不同工廠生產(chǎn)加工出的液態(tài)天然氣組成成分會有些許不同，它的構(gòu)成成分取決于生產(chǎn)工藝和氣源組分，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，液態(tài)天然氣中的甲烷含量通常要高于76%。

（二）液化天然氣的特性

1 密度

液化天然氣的密度通常為430～470kg/m3，甲烷的含量越高，液化天然氣的密度就越小；溫度越高，密度就越小。液化天然氣可通過氣體色譜儀對組分進行分析從而計算出密度[1]。

2 溫度

液態(tài)天然氣的沸騰溫度取決于組分，通常為-166～-157℃。沸騰溫度隨蒸汽壓力變化梯度為1.25×104℃/Pa，測量方式是使用鉑電阻溫度計對液態(tài)天然氣進行測量[2]。

二、液化天然氣的危險因素

（一） 泄露

液化天然氣與某些化學(xué)材料接觸后會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，如易碎、變脆或冷收縮，容易使設(shè)備損壞，發(fā)生泄漏事件。液化天然氣本身并不具有腐蝕性，但是由于儲罐本身存在晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等缺陷，再加上積水浸泡，導(dǎo)致儲罐金屬外殼等部位與土壤接觸后產(chǎn)生電解，使儲罐表面遭到大面積腐蝕，最終導(dǎo)致液化天然氣泄露。

（二）火災(zāi)爆炸

1 儲存設(shè)備發(fā)生爆炸

液態(tài)天然一旦從儲存設(shè)備中泄露，大部分會泄露到地面，只有一小部分會氣化變成蒸汽，與周圍空氣進行混合產(chǎn)生冷蒸汽霧，在空氣中遇冷凝固成白煙，經(jīng)過稀釋受熱后與空氣形成爆炸性混合物，遇火即燃，從而引發(fā)爆炸。

2 液化天然氣液池易引發(fā)火災(zāi)

液化天然氣在靜止或流動時也極容易引發(fā)火災(zāi)，當(dāng)液化天然氣發(fā)生泄漏時，會在地面形成一種液流，若缺乏圍欄等設(shè)施，會持續(xù)向周圍地面擴散，遇到明火立即燃燒，從而引發(fā)火災(zāi)。

（三） 翻滾

翻滾液化天然氣儲存過程中極有可能出現(xiàn)在一種事故現(xiàn)象，具有極高的危險性。翻滾現(xiàn)象是指在儲罐內(nèi)，兩層密度不同的液化天然氣迅速上下翻動混合產(chǎn)生的大量氣化現(xiàn)象，使罐內(nèi)壓力急劇加強，如不及時對氣體進行安全排放，很容易對儲罐產(chǎn)生機械損傷，嚴(yán)重時則會引發(fā)泄露事故。

（四）冷爆炸

液化天然氣發(fā)生泄漏后，一旦遇到水就會與水產(chǎn)生非常高的熱傳遞，導(dǎo)致液化天然氣劇烈沸騰爆炸，因此應(yīng)定期排放液池中的積水，避免危險事故發(fā)生。

（五）窒息事故

液化天然氣其中含有少量氮氣，因此，在發(fā)生氣體泄漏時應(yīng)避免吸入因液化產(chǎn)生的天然氣氣體。若沒有迅速脫離，很容易使人窒息威脅生命安全。

三、保證大型儲罐液化天然氣安全的有效措施

（一）保證罐內(nèi)壓力測量工作

罐內(nèi)氣壓上升主要是由于液化天然氣蒸發(fā)導(dǎo)致的，此外儲存罐充裝滿液化天然氣時置換出的氣體也容易使儲罐內(nèi)壓力升高。當(dāng)罐內(nèi)壓力過高時，首先應(yīng)除去液化裝置，停止連鎖進液及泵回流，通過BOG管道旁路集中放散，使安全閥起跳，將多余氣體排放到大氣。當(dāng)罐內(nèi)氣壓過低時，應(yīng)先停止連鎖外輸，同時依次向罐內(nèi)補充天然氣、氮氣和空氣。

（二）保證罐內(nèi)液位測量工作

差壓液位計和電容液位計是液化天然氣儲罐中常設(shè)有的設(shè)備，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換顯示液位信號。為防止出現(xiàn)罐內(nèi)液壓不穩(wěn)的情況，應(yīng)同時使用兩臺液位計測量及液位變送器信號輸送，有效監(jiān)事或避免液位異常現(xiàn)象。

（三）對溫度進行測量

儲罐多個部位設(shè)置溫度測量設(shè)施，能夠精確的對儲罐內(nèi)各部位溫度進行測量，滿足能夠靈活調(diào)節(jié)的生產(chǎn)操作需求。這些通過測量得出的溫度信息可用于控制運輸期間儲罐冷卻速度和溫度。

（四）避免低溫產(chǎn)生的麻痹現(xiàn)象

在沒有健全的保護設(shè)施情況下，人在低溫狀態(tài)下持續(xù)工作容易產(chǎn)生麻醉現(xiàn)象。人的身體機能和智力會隨著待續(xù)低溫空氣急劇下降，從而引發(fā)心力衰竭，若未得到及時醫(yī)治會導(dǎo)致死亡。受到低溫影響的人，應(yīng)迅速撤離低溫區(qū)域同時采用熱水浴幫助人體恢復(fù)體溫。

四、安全防護工作

（一）緊急凍傷處理

在發(fā)生凍傷事故時，首先應(yīng)用等大量的溫水沖洗凍傷皮膚，不可直接使用熱水或加熱設(shè)備進行治療，及時將傷患移送到溫暖的地方，并及時送到醫(yī)院進行救治。

（二）對可燃氣體進行檢測

在白天，可通過目測辨認(rèn)蒸汽云團。在夜間，工廠應(yīng)配備大型可燃氣體探測器和傳感器，將相關(guān)器械置于容易發(fā)生泄漏的地點。當(dāng)空氣中的蒸汽濃度達到20%時，傳感器會通過警報傳達到控制室，這樣相關(guān)的工作人員就能及時采取行動，對泄漏事件進行處理。

（三）對人身安全進行保護

在需要接觸大量低溫氣體或低溫液體時，必須佩戴皮革手套及安全防護面具，身著無帶長褲、長袖衣物及高筒靴。缺氧狀態(tài)下，須攜帶氧氣瓶等裝置。保證面罩質(zhì)量，在低溫狀態(tài)下不會受到傷害，防止低溫液體迸濺導(dǎo)致皮膚凍傷。

（四）啟用事故切斷系統(tǒng)

應(yīng)全面啟動事故切斷系統(tǒng)，在事故切斷運行時，相關(guān)設(shè)備LNG、易燃液體的來源會被自動切斷。因此事故切斷系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)時，失效的可能性較小。

（五）控制氣化蒸汽擴散

在液化天然氣泄露時，可使用泡沫阻止氣體的進一步擴散，同時遇到火苗發(fā)生火災(zāi)時，可有效減少輻射量。將泡沫覆蓋在液池表面，由于熱量的增加，會加大液化天然氣的氣化概率，使液化蒸汽穿過泡沫漂浮至高空，減少液化天然氣的擴散區(qū)域。

（六） 合理設(shè)計安全裝置

對液化天然氣裝置進行科學(xué)合理的設(shè)計，遵循相關(guān)條例中的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進行設(shè)計，保證液化天然氣裝置能夠正常運行。

結(jié)束語：

大型儲罐液態(tài)天然氣的泄露，會引發(fā)火災(zāi)爆炸等災(zāi)難性事故，因此，要設(shè)計科學(xué)合理的液態(tài)天然氣安全控制方案，保證低溫儲罐的安全。天然氣是一種新型的高效、清潔能源，隨著國家逐漸加大對新型能源開發(fā)力度，天然氣的市場占有率也越來越高，同時市場對天然氣儲罐的需求量也逐漸增加，因此要充分保證天然氣儲罐區(qū)的安全，避免造成重大經(jīng)濟損失。

參考文獻：

[1] 彭桂敏.大型儲罐液化天然氣（LNG）危險性分析及安全控制措施[J].廣東化工，2016，43（8）：105-106.

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