液化天然氣儲(chǔ)存中的安全問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

1、液化天然氣儲(chǔ)存中的安全問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施我國(guó)從1998年就已經(jīng)開始試點(diǎn)引進(jìn)LNG項(xiàng)目。與世界LNG的應(yīng)用相比，我國(guó)是剛剛起步。國(guó)內(nèi)第一家應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)并商業(yè)化的LNG是中原油田于2001年9月投產(chǎn)，采用階式制冷工藝、生產(chǎn)規(guī)模為15萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米日（107噸日）、儲(chǔ)存能力為1200立方米的LNG工廠。天然氣是21實(shí)際的主要能源。我國(guó)在上世紀(jì)末，以陜氣進(jìn)京為代表，拉開了城市大規(guī)模利用天然氣的序幕?！拔鳉鈻|輸”、近海天然氣的利用、“俄氣南供”和廣東

2、、福建、浙江、上海LNG項(xiàng)目的規(guī)劃實(shí)施，解釋一條沿海天然氣大“氣脈”將形成，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了天然氣時(shí)代。1液化天然氣特性簡(jiǎn)介液化天然氣特性簡(jiǎn)介液化天然氣（LiquefiedNaturalGas）的主要成分是甲烷，還有少量的乙烷和丙烷。液化天然氣無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，天然氣在常壓和162℃左右可液化，液化天然氣的體積約為氣態(tài)體積的1625。在常壓下，LNG的密度約為430470kg（因組分不同而略m2有差異），燃點(diǎn)約為650℃，熱值

3、為52MMBtu（1MMBtu=2.52108cal），在空氣中的爆炸極限（體積）為5%15%。液化天然氣的儲(chǔ)存是天然氣儲(chǔ)存方式之一。LNG儲(chǔ)罐通常為雙層金屬罐，與LNG接觸的內(nèi)層材質(zhì)為含9%Ni低溫鋼，外層材質(zhì)為碳鋼，中間絕熱層為膨脹珍珠巖，罐底絕熱層為泡沫玻璃。2儲(chǔ)罐的安全問(wèn)題儲(chǔ)罐的安全問(wèn)題2.1LNG儲(chǔ)罐的安全間距儲(chǔ)罐的安全間距美國(guó)防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)》（NFPA59A）對(duì)LNG儲(chǔ)罐之間及儲(chǔ)罐至區(qū)

4、域邊界之間的安全距離做出了規(guī)定（見(jiàn)表1）。我國(guó)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB5016092，1999年局部修訂版）第5.3.3條規(guī)定液化烴全冷凍式儲(chǔ)罐罐組內(nèi)的防火間距為0.5D（D為相鄰較大儲(chǔ)罐的直徑）。集液盤，收集泄漏的LNG，并通過(guò)排液管引入集液池。3.2LNG防火堤、攔蓄區(qū)或集液池內(nèi)防火堤、攔蓄區(qū)或集液池內(nèi)LNG液面上方的蒸氣控制液面上方的蒸氣控制在出現(xiàn)LNG漏時(shí)，泄漏的LNG被收集在防火堤、攔蓄區(qū)或集液池內(nèi)，LNG與防火堤、

5、攔蓄區(qū)或集液池的表面直接接觸，兩者之間存在很大的溫差，LNG會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣化。同時(shí)，LNG表面與空氣直接接觸也會(huì)產(chǎn)生大量的蒸氣。在初始階段，液體與固體表面接觸氣化的速度遠(yuǎn)比液體與空氣接觸氣化速度快，當(dāng)LNG與固體表面之間的溫差降低至初始溫差的3%時(shí)，液體表面與空氣的對(duì)流換熱占主導(dǎo)地位。為防止LNG蒸氣（即天然氣）濃度太高引發(fā)爆炸，必須設(shè)法降低LNG的氣化速度，同時(shí)要設(shè)法加快LNG蒸氣的擴(kuò)散速度。為降低LNG氣化速度，通常可以選用熱導(dǎo)率比

6、較小的材料來(lái)建造防火堤、攔蓄區(qū)或集液池，甚至可以在防火堤、攔蓄區(qū)或集液池與LNG接觸的表面采用絕熱材料進(jìn)行隔熱，從而降低LNG的氣化速度。另外，在LNG的自由表面放置一些密度低、熱容量小的材料，使其浮在液體表面上，以減少液體表面直接與空氣接觸的面積。如果這些材料做成網(wǎng)格形狀，還可以降低液體表面空氣的流速。泡沫玻璃熱導(dǎo)率低，不燃燒，在這種場(chǎng)合使用還具有很好的防火作用。4儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)罐內(nèi)LNGLNG分層與翻騰及預(yù)防控制措施分層與翻騰及預(yù)防控制措

7、施4.1儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)罐內(nèi)LNG產(chǎn)生分層與翻騰的原理產(chǎn)生分層與翻騰的原理由于天然氣，特別是來(lái)自不同氣田的天然氣，在組分上存在一定的差異，所以LNG的密度也會(huì)有所不同。如果不同密度的LNG儲(chǔ)存在同一儲(chǔ)罐內(nèi)，容易引起LNG分層：密度較大的LNG積聚在儲(chǔ)罐底部，而密度小的LNG處于頂部；底部LNG因受到上面LNG重力的作用，壓力高于頂部LNG，蒸發(fā)溫度相應(yīng)提高，相對(duì)于該壓力所對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度來(lái)說(shuō)，底部LNG成為具有一定過(guò)冷度的LNG，蒸發(fā)速度較上部L

8、NG慢。而外界熱量總是不斷由外而內(nèi)地傳遞，底部LNG獲得的熱量中有相當(dāng)一部分促使LNG的溫度升高。由于溫度升高，密度將減小，當(dāng)?shù)撞縇NG的密度小于上部LNG的密度時(shí)，分層平衡將被破壞，形成所謂的“翻滾”（Rollover）。此時(shí)，底部LNG的溫度高于上部LNG溫度，混合后溫度低的LNG被底下翻上來(lái)的溫度較高的LNG加熱而蒸發(fā)加劇，底部溫度較高的LNG翻上來(lái)以后，失去了上面LNG重力的作用，壓力降低，成為過(guò)熱的LNG，也將產(chǎn)生劇烈的蒸發(fā)。