LNG潜在的危害及其预防措施

lnglng 潜在的危害及其预防措施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巨大需求和沉重压力 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 旨在加强 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 还具有下列物理特性 1 1 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 这些液体再继续受到吸热与蒸发的运作 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 1 2 快速相态转变 rapid phase transition 当 ling 泄漏流进水中时 产生强烈的对流传热 以致在一 定的面积内蒸发速度保持不变 随着 ling 流动 泄漏面积逐渐 扩大 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 浸没燃烧式汽化器的内部泄漏 可导致 lng 水相接触 在某一条件下 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 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 中吸收热量 同时将周围的环境空气冷却 当温度上升约一 80 c 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 如果遇到潜在的火源 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 造成了环绕着汽化器 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 也是从设计阶段就必须予以考虑的一个重要环节 3 快速相态转变产生的机理 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 若热液体温度比冷液 体沸点温度高 1 1 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情况 可使水立即 蒸发 这就是 lng 与水接触时出现 rpt 现象的原因 因此 当 lng 泄漏遇到水的情况下 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 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 这就需要采取措施防止 lng 滚腾与快速相态转变灾害的发生 4 1 滚腾的防止 滚腾现象可通过加强管理来防止 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 取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 4 2 快速相态转变的防止 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取措施 来 有效地防止快速相态转变的发生 4 2 1 从 lng 储运设备的材料方面考虑 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 162 c 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 的材料主要由镍钢 铝合金和珠光体不锈钢等 如 法国输气公司设计的 lng 船就采用 36 镍钢作储罐材料 国 内某造船集团计划建造的 lng 船舶 其内壁材料也采用 36 ni 合金钢 4 2 2 从加强设备管理方面考虑 为保证 lng 装置安全运行 应建立完善的设备管理制度 维修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 不断提高设备的完好率 确保所有设备装置正常安全运 行 4 2 3 从加强运行管理方面考虑 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 应立即采取有效安全措施 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 加强 lng 企业的安全技术管理 5 结论结论 尽管 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 产业具有良好的安全记录 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设计 施工 运行及管理 鉴于 我国的