LNG加氣站安全事故分析及預(yù)防措施

文/胡志強(qiáng) 何曉強(qiáng),杰瑞石油天然氣工程有限公司

LNG加氣站安全事故分析及預(yù)防措施

文/胡志強(qiáng) 何曉強(qiáng),杰瑞石油天然氣工程有限公司

隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)保要求的提高，汽車的發(fā)展步伐越來越快，為滿足汽車的加氣需求，加氣站的數(shù)量日益增多。如何預(yù)防LNG加氣站發(fā)生安全事故已成為加氣站研究方向最重要的課題，本文針對加氣站的安全問題，對加氣站的常見的安全事故進(jìn)行事故產(chǎn)生機(jī)理分析，并提出了相對應(yīng)的預(yù)防措施，為后續(xù)的研究工作提供理論基礎(chǔ)。

LNG加氣站；安全事故；產(chǎn)生機(jī)理；預(yù)防措施

1 引言

加氣站的組成主要包括儲罐、槽車、低溫潛液菜、加氣機(jī)、增壓器以及低溫輸送管道和其他附件等，流程組成有卸車流程、加氣流程、卸壓流程、調(diào)溫調(diào)壓流程。由于的低溫和可燃等危險(xiǎn)性，加氣站中也存在分層翻滾、間歇泉、快速相變和泄露燃燒等安全事故，加氣站的安全不僅對加氣站本身重要，對周圍環(huán)境設(shè)施的安全也存在一定的威脅。為了避免發(fā)生安全事故，研究安全事故產(chǎn)生的機(jī)理顯得很重要，同時(shí)也可以為預(yù)防措施提供研究的基礎(chǔ)。[1]

2 LNG加氣站的運(yùn)行流程

加氣站工程的工藝流程主要分個部分：卸車流程、加氣流程、卸壓流程和調(diào)溫調(diào)壓流程。[2-3]

其中，卸車流程是指將汽車槽車內(nèi)的卸至加氣站儲罐內(nèi)，一般的卸車流程有兩種方式，即潛液泵卸車工藝流程和自增壓卸車流程。卸壓流程是指在加氣站的運(yùn)行過程中，儲罐、管道和潛液泵池的壓力，隨著汽化的產(chǎn)生而增大，將儲罐、管道泄放的低溫氣體或排散的液體，通過放散系統(tǒng)放散到大氣，保證儲罐的安全。調(diào)溫調(diào)壓流程是指儲罐的增壓流程和增溫流程，利用增壓裝置對儲罐內(nèi)進(jìn)行增壓。

3 加氣站安全事故類型及預(yù)防對策

由于的低溫特性、蒸發(fā)特性、易燃易爆特性等，如果加氣站的設(shè)備不能滿足的低溫要求等，再加上加氣站周圍復(fù)雜的環(huán)境，對加氣站的管理不夠完善，會導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。加氣站應(yīng)預(yù)防發(fā)生的事故類型有分層翻滾和間歇泉事故、快速相變、泄露和燃燒。

3.1 分層翻滾事故

分層翻滾現(xiàn)象是儲罐容易發(fā)生的液體劇烈蒸發(fā)的失穩(wěn)儲存現(xiàn)象。[4]分層是導(dǎo)致翻滾現(xiàn)象發(fā)生的直接原因，而導(dǎo)致儲罐內(nèi)分層原因主要有兩個：一是外界的熱量的滲入，使得靠近儲罐壁的液體溫度升高，形成熱邊界層，引發(fā)儲罐內(nèi)形成自然分層，從而使得大量液體蒸發(fā)引起翻滾現(xiàn)象。二是兩層之間不斷進(jìn)行熱交換密度和溫度逐漸接近，當(dāng)密度接近相等時(shí)則迅速混合，液體迅速劇烈蒸發(fā)，發(fā)生翻滾現(xiàn)象。

預(yù)防措施：盡量選用組分相同的氣源作為加氣站的氣源，降低由于新舊溫度和密度不同造成翻滾現(xiàn)象發(fā)生的概率。同時(shí)加氣站的同一個儲罐不能同時(shí)進(jìn)行卸車和加氣環(huán)節(jié)。

3.2 間歇泉事故

間歇泉現(xiàn)象指液體在長的低溫輸送垂直管道中，低溫液體由于受熱汽化產(chǎn)生汽泡，隨著汽泡數(shù)量的不斷增多，將低溫液體擠出管道進(jìn)入儲罐產(chǎn)生噴發(fā)的現(xiàn)象。對于加氣站內(nèi)的儲罐和管道，由于的低溫性也有可能出現(xiàn)間歇泉現(xiàn)象。

預(yù)防對策：在設(shè)計(jì)和建設(shè)中需要管道和儲罐具有較好的絕熱性能。

3.3 快速相變（冷爆炸）

快速相變指在泄露遇到水的情況下，由于的密度比水的密度小，會停留在在水面之上，由于是兩者之間存在很大的溫差，所以會發(fā)生強(qiáng)烈的傳熱過程，低溫下的天然氣在水面和之間形成一層蒸汽層，這更加劇了換熱的強(qiáng)度。[5]如果蒸汽層遭到破壞，則會進(jìn)入沸騰傳熱狀態(tài)，因此迅速被加熱并發(fā)生快速相變。同時(shí)氣體的劇烈蒸發(fā)導(dǎo)致接觸面的壓力逐漸升高，從而引發(fā)冷爆炸現(xiàn)象。

預(yù)防對策：快速相變發(fā)生的直接原因是的泄露和泄露液體所接觸到的環(huán)境，因此當(dāng)加氣站發(fā)生大量泄露后，嚴(yán)禁用水噴淋，而且應(yīng)該經(jīng)常對加氣站的環(huán)境進(jìn)行清理，及時(shí)清理站內(nèi)的積水等。

3.4 泄露、燃燒、爆炸

加氣站的爆炸主要是指管道和設(shè)備的壓力超過其最大承受壓力強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的爆炸或局部炸裂。爆炸事故發(fā)生的主要原因有兩方面：一是系統(tǒng)運(yùn)行壓力超過設(shè)備的強(qiáng)度極限：二是設(shè)備由于腐燭、疲勞損傷等原因，設(shè)備本身的強(qiáng)度和承受能力下降導(dǎo)致。一旦設(shè)備發(fā)生爆炸，發(fā)生泄漏，如果沒有點(diǎn)火源不會發(fā)生燃燒，但是如果大量的泄露與空氣混合形成可燃混合氣體，有可能導(dǎo)致爆炸后的燃燒事故。

預(yù)防對策：為了防止泄露導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，加氣站內(nèi)設(shè)備和管道除能承受低溫外，作運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，定期檢修，一旦發(fā)生泄露應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

4 小結(jié)

LNG加氣站的安全運(yùn)行不僅對加氣站來說非常重要，同時(shí)對周圍設(shè)施與居民的安全也十分重要。通過對上述安全事故產(chǎn)生機(jī)理的分析，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)生事故的原因提出了相對應(yīng)的預(yù)防措施，對于LNG加氣站的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。

[1]王軍.LNG汽車和加氣站的探討[J].煤氣與熱力,2006,26(3):4-5

[2]吳佩英.LNG汽車加氣站設(shè)計(jì)的探討[J].煤氣與熱力,2006,26(9):7-9

[3]陳福洋.LNG汽車加氣站設(shè)計(jì)中的幾個問題[J].煤氣與熱力,2009,29(7):49-51,66

[4]李品友,顧安忠.液化天然氣渦旋的理論研究[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展,2000,

15(2 ):182-190

[5]王泓.快速相變—在LNG儲運(yùn)中應(yīng)注意的問題[J].上海煤氣,2006,(4):20-22

胡志強(qiáng)（1988-），黑龍江省雙鴨山人，任職于杰瑞石油天然氣工程有限公司，助理工程師，研究方向：天然氣設(shè)備設(shè)計(jì)制造與加氣站運(yùn)營管理；何曉強(qiáng)（1990-），山東省威海人，任職于杰瑞石油天然氣工程有限公司，助理工程師，研究方向：天然氣設(shè)備設(shè)計(jì)制造與加氣站運(yùn)營管理。