LNG潜在的危害及其预防措施

1、LNG潜在的危害及其预防措施 天然气是当今世界能源的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。它在我国调整产业结构的历史进程中扮演着越来越重要的角色。虽然我国具有丰富的天然气资源，然而随着国民经济的高速增长，西气东输工程向东南沿海提供的天然气已远远不能满足需要了，为了切实解决我国东南沿海地区快速发展给能源带来的庞大需求和繁重压力，也为了适应电力企业、城镇燃气等诸多方面的发展，在我国东南沿海经济发达地区进口液化天然气(LING)既是大势所趋，也是不争的事实。液化天然气作为一种清洁、高效优质的能源，成为我国乃至世界能源供应增长速度最快的领域，这是因为LING除了可用作工业燃料和化工原料

2、外，还可用作民用燃料，尤其在城市配气系统中作为调峰的手段，能充分保证城市安全、平稳的供气。这就使得我国迅速成为跨人LNG进ISl大国的行列.。为此，对LING特有的物理现象加以分析，了解LING的快速相态转变产生的危害及预防措施，旨在强化LNG的安全开发和利用，达到促进我国LING储运事业发展的目的。 1、 LNG特有的物理现象 LING是一种以CH4为主要组分的无色、无嗅液体，它除了具有低温、可燃等固有特性外，还具有以下物理特性。 11 滚腾现象 当不同成分的超低温液体共同储存在同一个储罐中，由于吸热与蒸发作用，可能会形成不同密度的两层液体，此现象称为层化现象，这些液体再持续受到吸热与蒸发的

3、运作，两个液层之间就自发地进行传质传热，同时在液层表面进行蒸发。当两层液体的密度接近平衡点即相等时，就会发生上下剧烈对流与混合，并在短时间内产生大量气体，这就是滚腾。其危害是储罐内压力急剧地变化，导致设备超压，以及罐体受到损害等。 12 快速相态转变(rapidphasetransition) 当LING泄漏流进水中时，产生激烈的对流传热，以致在一定的面积内蒸发速度坚持不变，随着LING流动，泄漏面积逐渐扩展，直到气体蒸发量等于漏出液体所能产生的气体量。如LNG槽船发生意外事故时，可导致LING泄漏流进水中；又如LNG接收终端的主要设备之一，沉浸燃烧式汽化器的内部泄漏可导致LNG水相接触。在某

4、一条件下，这种接触可使LING蒸发速度剧增，此时就会发生被称为快速相态转变(RPT)的现象，RPT现象具备爆炸的特，由此产生的爆炸威力可导致严重事故的发生。 2、快速相态转变的危害 当LNG泄漏刚开始蒸发时，产生的气体温度接近液体温度，其密度大于环境空气密度，沿地面形成一个流动层，并从环境中汲取热量，同时将四周的环境空气冷却，当温度上升约一80C时，蒸气与空气的混合物在温度逐渐上升以及扩散的过程中，形成了密度小于空气的云团，然后，LNG再进一步与空气混合直至完全气化。在此过程中，如果碰到潜在的火源，就会十分危险。再者，LNG泄漏入水中产生的RPT后果较严重，尤其是在一个狭窄且密集的安装有很多设

5、备的区域或建筑物内，云团内部有可能形成较高的爆炸压力波，从而对设备或建筑物构成威胁。如1973年5月，在英国的坎维依(Canvey)，一艘LNG槽船正进行卸液操作时，位于出口管线上的一个长为10 cm的破裂膜片破裂了。LNG泄漏流进一个存有LNG储罐的码头，那里由于阵雨而积存了雨水，于是响起了三声爆炸声，所幸只是邻近大楼的一扇窗户被损坏了。又如，1995年lO月在法国Montoir终端接收站，位于一套开架式海水汽化器顶部高压阀的盘根盒处出现了泄漏。海水在汽化器管束的外侧由上而下流动，泄漏的高压LNG流进海水收集池中与水接触了。在几声沉闷的砰砰声响过后，紧接着发生了一次RPT，造成了围绕着汽化器

6、的波纹状塑胶结构的损坏。所以快速相态转变可导致严重的局部的损坏，不但能造成设备结构整体性的丧失，而且还会伤及邻近的工厂或建筑物。因此，RPT现象是LNG设施安全生产的组成部分，也是从制定阶段就必须予以合计的一个重要环节。 3、快速相态转变产生的机理 当温度相差悬殊的两种液体接触时，假设热液体温度比冷液体沸点温度高11倍，则冷液体温度上升极快，表面层温度超过自发成核温度(当液体中出现气泡时)。此过程热液体能在极短时间内通过复杂的链式反应机理以爆炸速度产生大量蒸气，这个现象类似水落在一块烧红的钢板上发生的状况，可使水马上蒸发，这就是LNG与水接触时出现RPT现象的原因。因此，当LNG泄漏碰到水的状

7、况下，水与LNG之间有非常高的热传递速率，LNG将激烈地沸腾并伴随响亮的声音喷出水雾，导致LNG蒸气爆炸，从而生产了危害。 4、预防措施 LNG是易燃易爆的物质，当发生滚腾或快速相态转变时，都可能存在爆炸、燃烧等潜在的危险，这就需要采用措施防止LNG滚腾与快速相态转变灾害的发生。 41 滚腾的防止 滚腾现象可通过强化管理来防止。不同来源、不同组成的LNG应尽可能储存在不同的储罐中，但这种方法可能带来操作上的不便和设备能量的浪费。因而，在设备运转过程中，可采用利用仪器监测的方法，严密监测蒸发气量、密度等参数，防止液层大量储热，做到随时监测每一液层的实际状况，从而达到防止滚腾出现的目的。 42 快

8、速相态转变的防止 目前，各国对快速相态转变还在进行各种研究，试图更好地解释其现象，并对其剧烈程度加以定量描述，以便提出更合理的预防措施。笔者认为目前可以从以下三方面采用措施，来有效地防止快速相态转变的发生。 421 从LNG储运设备的材料方面合计 LNG装置本身的可靠性是保证LNG设施安全运行的重要前提。由于LNG为一162C的超低温液体，因此，与该液体接触的材料必须能耐低温，而且在极低温时仍具有韧性，并能克服由常温降至低温时的胀缩问题，防止因材质选择不当而引起LNG泄漏。因此，无论是运输LNG的槽车、槽船，还是储存LNG的储罐，都必须能满足超低温的基本条件。国外使用的LNG内槽(壁)的材料主

9、要由镍钢、铝合金和珠光体不锈钢等，如法国输气公司制定的LNG船就采纳36%镍钢作储罐材料 。国内某造船集团计划建造的LNG船舶，其内壁材料也采纳36%Ni合金钢。 422 从强化设备管理方面合计 为保证LNG装置安全运行，应建立完善的设备管理制度、修理保养制度和完好标准，装置中设备应选用防爆型，具体的生产设备应有专人负责，定期检查、维护保养，并做好设备运转记录，如对压力容器应定期进行壁厚检查等，发现问题及时解决，不断提升设备的完好率，保证所有设备装置正常安全运行。 423 从强化运行管理方面合计 在LNG产、运、销的工业体系中，为了防止RPT事故的发生，在操作中应严格遵守安全操作规程，如有发生重大事故的隐患时，应马上采用有效安全措施，消灭事故于萌芽，如定期排放集液池中的雨水，及时处理运行中出现的故障，才能保证正常生产，并应逐步应用现代化的管理手段和方法，强化LNG企业的安全技术管理。 5 结论 无论LNG被认为是一种非常危险的燃料。但是，从LNG产业几十年的发展历史来看，LNG产业具有优良的安全记录。但这并非说LNG就不危险，关键是能否掌握来自LNG的特性和危险来源，是否按标准和规范去制定、施工、运行及管理。鉴于我国的