LNG 储存安全问题分析及对策

LNG储存安全问题分析及对策

液化自然 气（LNG）在储罐储存中可能发生涡旋、爆喷等平安事故。1971年8月，意大利LaSpezia的某LNG储配站，在储罐充注LNG约18h后，储罐压力突然快速上升，罐内318立方米的LNG急剧汽化顶开平安阀全部放空。1993年10月，英国燃气公司某储配站的LNG储罐，压力突然上升，罐上两个平安阀被顶开，紧急泄放阀同时开启，罐内150t自然 气全部被放空。无论LNG液化厂还是接收站或气化站，均需储存大量LNG，但LNG储存温度极低（-162℃）且易燃易爆，必定遇到一些特别的平安问题需要处理。因此，讨论LNG的储存特性具有重要意义。

1分层翻滚和间歇泉

1.1分层翻滚的形成机理及预防

由不同气田的自然 气生产的LNG，成分和密度可能不同，假如将其储存在同一储罐中，重的往下沉，轻的向上浮，因而形成分层。由于储罐从外界吸热，上层LNG中的轻组分首先蒸发，密度增大，而下层LNG虽然汲取外表热量，但因上层LNG的压制，蒸发温度上升，导致下层液体形成独立的自由热循环，能量不断积聚，温度上升，导致密度减小。当上下层LNG密度接近时，下层LNG突然上升而越过上层LNG。上层LNG被下层温度高的LNG加热而快速蒸发，下层LNG翻上来之后失去上层LNG的压制，因压力降低而处于过热状态，进而猛烈蒸发形成翻滚。翻滚时上下层LNG的快速混合加快了罐内LNG的流淌，蒸发率骤升，导致储罐压力骤增，假如罐内LNG超过设计压力，大量LNG将从平安阀喷出，导致平安事故。

同品种的LNG也会产生分层和涡旋，这是由于LNG在储存中轻组分领先蒸发而导致密度变大，即所谓的“老化”。老化后的LNG密度增大下沉，轻组分没有蒸发的下层LNG上浮，产生分层。LNG中含氮越多老化越快，这是由于氮的常压沸点为-195.8℃，低于甲烷的沸点-161.5℃，因此在LNG中领先蒸发。

而在储存条件下，氮的密度约为613kg/m3，是甲烷密度(425kg/m3)的1.44倍，氮蒸发后，LNG因密度减小而上浮，随着时间的延长，在液面上积聚一层密度较小的液层，使罐内液体分层。可见，将不同成分或密度的LNG分开储存，是防止罐内LNG分层的主要方法。

1.2间歇泉的形成机理及预防

向储存有LNG的储罐中充入新的LNG，正确方法如下：使用喷嘴管或多孔管充注，较重的从上部充注，较轻的和等重的从下部充注。在储罐内安装温度和压力传感器，当两层LNG间温度差大于0.2K或密度差大于0.5kg/m3时，罐内LNG可能已经发生分层，需要采纳搅拌或用泵循环的方法消退。向空罐注入LNG前，可先用少量LNG对其喷淋预冷，防止因罐壁温度高而使LNG蒸发。假如储罐底部存在很长且布满LNG的竖直管路，因管内流体受热而产生蒸发气体，可能定期发生LNG突然喷发的现象。其缘由是：管内的蒸发气体不能准时上升到油面，因而温度不断上升，密度减小，当气体产生的浮力足以克服LNG液柱高度产生的压力时，气体就会突然喷发。气体上升时，同时将管内的LNG也推入储罐，因竖管内的LNG温度比储罐内的LNG温度高，故使罐内LNG大量气化，导致罐内压力快速上升。假如竖直管路的底部存在较长的水平管路，这种现象将更为加严峻。管内LNG被推入储罐后，管内压力下降，储罐内的LNG补充进去，重新开头能量集聚，经过一段时间，再次喷发。

这种间断性的喷发称为间歇泉。罐内压力突然上升，可能导致平安阀开启。竖管内的LNG被周期性的减压和增压，导致液体不断地排空和充注，管路中产生的甲烷蒸气被重新注入的LNG冷凝，形成水锤现象，产生很大的瞬间高压。这种高压可能造成管路中小的垫圈和阀门损坏。为防止间歇泉现象，储罐内避开设置过长管路，若必需设置，应关闭竖管底部的截断阀。

2LNG充注和压力掌握

空储罐(或管路、设备)一般布满空气，充注LNG前，需先用氮气、二氧化碳等惰性气体置换罐内空气，使罐内含氧量达到平安规定，再用LNG蒸气置换罐内惰性气体，之后进行冷却降温柔充注LNG。如储罐需进行内部检修，应先用惰性气体置换LNG，再用空气置换惰性气体，相关指标达到平安规定后才能进入。

LNG受热膨胀，因此向储罐内充注LNG时，必需留有膨胀空间，最大充装容量可以依据储罐平安阀设定压力和充注压力