大型儲(chǔ)罐液化天然氣危險(xiǎn)性與安全控制路徑探索

趙偉

摘要：在我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，液化天然氣儲(chǔ)存這一方面始終存在嚴(yán)重問(wèn)題，因泄漏引發(fā)的火災(zāi)爆炸給我國(guó)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也對(duì)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(xiǎn)性，對(duì)液化天然氣的安全控制路徑進(jìn)行探索，促進(jìn)我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大型儲(chǔ)罐；液化天然氣；安全控制；危險(xiǎn)性

在天然氣生產(chǎn)過(guò)程中，液化天然氣的儲(chǔ)存工作一直是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。隨著我國(guó)對(duì)天然氣的開(kāi)采力度的不斷加大，液化天然氣儲(chǔ)存工作的危險(xiǎn)性也在急劇增加。因此，國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)液化天然氣的危險(xiǎn)性分析并制定安全防護(hù)措施，有效保證天然氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸安全，減少因液化天然氣危險(xiǎn)性所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，為液化氣站的正常運(yùn)營(yíng)提供保障，促進(jìn)我國(guó)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(huì)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?。粶囟仍礁?，密度就越小。液化天然氣可通過(guò)氣體色譜儀對(duì)組分進(jìn)行分析從而計(jì)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(cè)量方式是使用鉑電阻溫度計(jì)對(duì)液態(tài)天然氣進(jìn)行測(cè)量[2]。

二、液化天然氣的危險(xiǎn)因素

（一） 泄露

液化天然氣與某些化學(xué)材料接觸后會(huì)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(chǔ)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(chǔ)罐金屬外殼等部位與土壤接觸后產(chǎn)生電解，使儲(chǔ)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(chǔ)存設(shè)備發(fā)生爆炸

液態(tài)天然一旦從儲(chǔ)存設(shè)備中泄露，大部分會(huì)泄露到地面，只有一小部分會(huì)氣化變成蒸汽，與周圍空氣進(jìn)行混合產(chǎn)生冷蒸汽霧，在空氣中遇冷凝固成白煙，經(jīng)過(guò)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(dòng)時(shí)也極容易引發(fā)火災(zāi)，當(dāng)液化天然氣發(fā)生泄漏時(shí)，會(huì)在地面形成一種液流，若缺乏圍欄等設(shè)施，會(huì)持續(xù)向周圍地面擴(kuò)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(chǔ)存過(guò)程中極有可能出現(xiàn)在一種事故現(xiàn)象，具有極高的危險(xiǎn)性。翻滾現(xiàn)象是指在儲(chǔ)罐內(nèi)，兩層密度不同的液化天然氣迅速上下翻動(dòng)混合產(chǎn)生的大量氣化現(xiàn)象，使罐內(nèi)壓力急劇加強(qiáng)，如不及時(shí)對(duì)氣體進(jìn)行安全排放，很容易對(duì)儲(chǔ)罐產(chǎn)生機(jī)械損傷，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)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(huì)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(xiǎn)事故發(fā)生。

（五）窒息事故

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

三、保證大型儲(chǔ)罐液化天然氣安全的有效措施

（一）保證罐內(nèi)壓力測(cè)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(chǔ)存罐充裝滿液化天然氣時(shí)置換出的氣體也容易使儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高。當(dāng)罐內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)，首先應(yīng)除去液化裝置，停止連鎖進(jìn)液及泵回流，通過(guò)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(guò)低時(shí)，應(yīng)先停止連鎖外輸，同時(shí)依次向罐內(nèi)補(bǔ)充天然氣、氮?dú)夂涂諝狻?/p>

（二）保證罐內(nèi)液位測(cè)量工作

差壓液位計(jì)和電容液位計(jì)是液化天然氣儲(chǔ)罐中常設(shè)有的設(shè)備，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換顯示液位信號(hào)。為防止出現(xiàn)罐內(nèi)液壓不穩(wěn)的情況，應(yīng)同時(shí)使用兩臺(tái)液位計(jì)測(cè)量及液位變送器信號(hào)輸送，有效監(jiān)事或避免液位異?，F(xiàn)象。

（三）對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量

儲(chǔ)罐多個(gè)部位設(shè)置溫度測(cè)量設(shè)施，能夠精確的對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)各部位溫度進(jìn)行測(cè)量，滿足能夠靈活調(diào)節(jié)的生產(chǎn)操作需求。這些通過(guò)測(cè)量得出的溫度信息可用于控制運(yùn)輸期間儲(chǔ)罐冷卻速度和溫度。

（四）避免低溫產(chǎn)生的麻痹現(xiàn)象

在沒(méi)有健全的保護(hù)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(jī)能和智力會(huì)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(shí)醫(yī)治會(huì)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(shí)采用熱水浴幫助人體恢復(fù)體溫。

四、安全防護(hù)工作

（一）緊急凍傷處理

在發(fā)生凍傷事故時(shí)，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(jìn)行治療，及時(shí)將傷患移送到溫暖的地方，并及時(shí)送到醫(yī)院進(jìn)行救治。

（二）對(duì)可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測(cè)

在白天，可通過(guò)目測(cè)辨認(rèn)蒸汽云團(tuán)。在夜間，工廠應(yīng)配備大型可燃?xì)怏w探測(cè)器和傳感器，將相關(guān)器械置于容易發(fā)生泄漏的地點(diǎn)。當(dāng)空氣中的蒸汽濃度達(dá)到20%時(shí)，傳感器會(huì)通過(guò)警報(bào)傳達(dá)到控制室，這樣相關(guān)的工作人員就能及時(shí)采取行動(dòng)，對(duì)泄漏事件進(jìn)行處理。

（三）對(duì)人身安全進(jìn)行保護(hù)

在需要接觸大量低溫氣體或低溫液體時(shí)，必須佩戴皮革手套及安全防護(hù)面具，身著無(wú)帶長(zhǎng)褲、長(zhǎng)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(huì)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(dòng)事故切斷系統(tǒng)，在事故切斷運(yùn)行時(shí)，相關(guān)設(shè)備LNG、易燃液體的來(lái)源會(huì)被自動(dòng)切斷。因此事故切斷系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，失效的可能性較小。

（五）控制氣化蒸汽擴(kuò)散

在液化天然氣泄露時(shí)，可使用泡沫阻止氣體的進(jìn)一步擴(kuò)散，同時(shí)遇到火苗發(fā)生火災(zāi)時(shí)，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(huì)加大液化天然氣的氣化概率，使液化蒸汽穿過(guò)泡沫漂浮至高空，減少液化天然氣的擴(kuò)散區(qū)域。

（六） 合理設(shè)計(jì)安全裝置

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

結(jié)束語(yǔ)：

大型儲(chǔ)罐液態(tài)天然氣的泄露，會(huì)引發(fā)火災(zāi)爆炸等災(zāi)難性事故，因此，要設(shè)計(jì)科學(xué)合理的液態(tài)天然氣安全控制方案，保證低溫儲(chǔ)罐的安全。天然氣是一種新型的高效、清潔能源，隨著國(guó)家逐漸加大對(duì)新型能源開(kāi)發(fā)力度，天然氣的市場(chǎng)占有率也越來(lái)越高，同時(shí)市場(chǎng)對(duì)天然氣儲(chǔ)罐的需求量也逐漸增加，因此要充分保證天然氣儲(chǔ)罐區(qū)的安全，避免造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

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