吳旭峰
摘要:隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,LNG的需求量越來越高,LNG的行業(yè)發(fā)展非常迅速,然而在實(shí)際運(yùn)行過程中,安全始終是LNG行業(yè)的首要問題。LNG儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)會(huì)存在大量的易燃、易爆液化天然氣,一旦LNG儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏,會(huì)對(duì)周圍的人員設(shè)備環(huán)境造成極大危害,因此研究LNG泄漏后的蒸汽擴(kuò)散規(guī)律和主要影響因素,對(duì)事故后果進(jìn)行定量分析,從而實(shí)現(xiàn)LNG的安全運(yùn)用。
關(guān)鍵詞:LNG儲(chǔ)罐區(qū);泄漏擴(kuò)散;評(píng)價(jià)技術(shù)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,對(duì)LNG的需求不斷增長,所以LNG儲(chǔ)罐區(qū)向著大型化的趨勢(shì)進(jìn)行發(fā)展,因?yàn)長NG的性質(zhì)不是非常穩(wěn)定,具有易揮發(fā)、易燃、易爆等特點(diǎn),就會(huì)給大型LNG儲(chǔ)罐區(qū)造成一定的危險(xiǎn)性,安全問題也逐漸暴露出來,在大型LNG儲(chǔ)罐區(qū)一旦出現(xiàn)泄漏,就是造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以,對(duì)大型LNG儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)分析,依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果提出有效的措施,對(duì)大型LNG儲(chǔ)罐區(qū)安全有著非常重要的作用。
1大型LNG儲(chǔ)罐區(qū)潛在風(fēng)險(xiǎn)
對(duì)LNG儲(chǔ)罐區(qū)的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析,LNG儲(chǔ)罐區(qū)的潛在風(fēng)險(xiǎn)主要包括:
(1)LNG儲(chǔ)罐破裂泄漏
出現(xiàn)這種風(fēng)險(xiǎn)事故的情況主要如下這幾種情況:第一,自然災(zāi)害的原因造成LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化,導(dǎo)致儲(chǔ)罐出現(xiàn)破裂;第二,LNG儲(chǔ)罐的保冷層出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)壓力增高,防護(hù)措施失效,引起儲(chǔ)罐出現(xiàn)破裂;第三,LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐出現(xiàn)破裂,造成LNG泄漏,引發(fā)罐體全面失效。
(2)罐頂全面失效
LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓增高造成超壓沖頂,也或者是因?yàn)長NG儲(chǔ)罐受到外力的影響造成罐頂全面失效。但LNG儲(chǔ)罐的一般都會(huì)配有報(bào)警裝置和安全閥來調(diào)節(jié)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力,并且LNG儲(chǔ)罐采用的是混凝土儲(chǔ)罐頂,抗壓性能比較強(qiáng),所以無需考慮這種風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。
(3)LNG儲(chǔ)罐附件安全閥泄漏
安全閥是在事故狀態(tài)下能夠幫助LNG儲(chǔ)罐釋放壓力的一個(gè)設(shè)備,具有一定要的火災(zāi)可能性,安全閥失效的概率非常低,并且安全閥影響范圍比較小,即使出現(xiàn)事故,也不會(huì)造成其他設(shè)備的損壞,事故后果影響比較輕。
2影響LNG泄漏擴(kuò)散的關(guān)鍵因素
2.1大氣環(huán)境
大氣環(huán)境是影響LNG儲(chǔ)罐泄漏后蒸汽擴(kuò)散行為的主要影響因素之一,其中主要包括以下幾種:
(1)風(fēng)場。風(fēng)場主要包括風(fēng)速和風(fēng)向兩個(gè)影響因素。風(fēng)向的不同會(huì)影響LNG泄漏之后,LNG蒸氣的擴(kuò)散方向,風(fēng)速的大小則影響相對(duì)復(fù)雜,當(dāng)風(fēng)速越大氣流流動(dòng)就會(huì)越快,空氣與LNG之間的對(duì)流傳熱會(huì)更加劇烈,LNG蒸汽擴(kuò)散范圍就會(huì)變大。但是當(dāng)風(fēng)速保持不斷增加時(shí),在一定范圍內(nèi)的氣體濃度,可能會(huì)由于紊流擴(kuò)散的增加出現(xiàn)下降。當(dāng)風(fēng)速越小時(shí)LNG蒸氣的擴(kuò)散范圍就會(huì)減小,此時(shí)在一定范圍內(nèi)氣體濃度會(huì)逐漸上升。
(2)環(huán)境溫度。當(dāng)LNG泄漏形成液池時(shí),液池中的LNG蒸發(fā)速度會(huì)與周圍環(huán)境的自然溫度有著直接關(guān)系,溫度越高LNG的蒸發(fā)速度就會(huì)越快,蒸汽云團(tuán)的初始泄漏速度也會(huì)逐漸增加,濃度變大。另外LNG泄漏后,蒸氣擴(kuò)散初期屬于重氣擴(kuò)散,環(huán)境溫度的高低會(huì)直接影響到蒸汽與大氣之間的對(duì)流換熱,從而影響蒸汽溫度。
(3)大氣濕度??諝庵械暮吭蕉啵諝饷芏染蜁?huì)越大,相反空氣越干燥空氣密度就會(huì)越小,因此大氣濕度會(huì)直接影響到LNG擴(kuò)散是否屬于重汽擴(kuò)散。同時(shí)大氣濕度對(duì)于蒸汽云團(tuán)與大氣環(huán)境之間的換熱也會(huì)造成一定影響。
2.2地表環(huán)境
(1)地面粗糙度。地面的粗糙程度大小會(huì)直接反映出地面的光滑程度,地面粗糙程度越高,對(duì)地表附近的蒸汽擴(kuò)散阻力就會(huì)越大,越不利于發(fā)生蒸汽擴(kuò)散行為。
(2)地理形勢(shì):由于LNG泄漏之后,蒸氣擴(kuò)散初期,表面會(huì)形成重氣擴(kuò)散,行為擴(kuò)散主要依靠地表進(jìn)行,因此地形因素對(duì)于蒸汽擴(kuò)散行為有著較大影響。同時(shí)大氣湍流程度也有可能由于障礙物的存在受到影響,間接影響LNG蒸汽的擴(kuò)散行為。
(3)地面坡度:通常情況下,坡度對(duì)于LNG蒸氣擴(kuò)散的影響力度并不大,但是當(dāng)風(fēng)速降到很小時(shí),LNG蒸氣會(huì)依靠重力的作用,沿著下坡方向蔓延,坡度越大擴(kuò)散的就會(huì)越加迅速。
3LNG儲(chǔ)罐區(qū)泄漏典型事故后果
3.1火災(zāi)
目前我國對(duì)于液化天然氣行業(yè)的法律法規(guī)建設(shè)起步較晚,因此對(duì)于液化天然氣站場的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范,大多是借鑒國外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),通常情況下,液化天然氣火災(zāi)類型主要包括以下三種:
(1)池火災(zāi): LNG泄漏之后會(huì)聚集成液池由液體蒸發(fā)或者沸騰所產(chǎn)生的氣體燃燒,進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。
(2)噴射火災(zāi)。當(dāng)壓力管道或者容器發(fā)生破裂之后,易燃?xì)怏w從小孔或者裂縫噴出遇到明火產(chǎn)生的火災(zāi)。
(3)蒸汽云火災(zāi):蒸汽云團(tuán)遇到火焰所形成的火災(zāi)。
5.2爆炸
LNG泄露之后會(huì)有可能形成化學(xué)爆炸和物理爆炸。蒸汽云爆炸和火球爆炸都屬于化學(xué)爆炸??焖傧嘧兎序v液體膨脹所形成的氣體爆炸屬于物理爆炸?;瘜W(xué)爆炸所產(chǎn)生的爆炸能量更多影響范圍更大,所帶來的危害性也會(huì)更大。
蒸汽云爆炸是由于LNG泄漏之后,揮發(fā)的液化天然氣與空氣混合所形成的一種易燃易爆混合氣體,在達(dá)到爆炸極限內(nèi)遇到明火而形成的爆炸。蒸汽云爆炸模型主要用于定量評(píng)價(jià)與分析可燃?xì)怏w的生產(chǎn)或儲(chǔ)存場所所形成的蒸汽爆炸事故后果嚴(yán)重程度和危險(xiǎn)等級(jí)。當(dāng)大量液化天然氣泄漏到敞開的空間之后,如果沒有進(jìn)行點(diǎn)火,而是先在空氣中進(jìn)行擴(kuò)散,與空氣混合形成爆炸混合物。蒸氣云爆炸的破壞影響非常大,破壞力強(qiáng),破壞范圍廣,會(huì)對(duì)周圍的人身安全和自然環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p壞。
4參考文獻(xiàn)
綜上所述,在實(shí)際LNG泄漏擴(kuò)散的過程中,由于LNG的泄漏機(jī)理非常復(fù)雜,并且由于LNG的低溫特性,會(huì)使周圍的水蒸氣發(fā)生明顯變化,進(jìn)而導(dǎo)致LNG與蒸汽產(chǎn)生對(duì)流現(xiàn)象,因此需要在實(shí)際研究過程中需要了解LNG的泄漏因素,并采取有效措施進(jìn)行控制,才能夠有效提高LNG儲(chǔ)罐區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,幫助LNG實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展。
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