LNG潜在的危害及其预防措施_图文

1、第25卷第1期2007年2月天 然 气 与 石 油Natural Gas A nd OilVol.25,N o.1Feb.2007收稿日期:2006204221 作者简介:王 泓(19672,女,宁夏银川人,高级讲师,石油大学函授在读硕士,主要从事油气储运教学及研究工作。电话:(09516937891。LNG 潜在的危害及其预防措施王 泓(长庆培训中心,甘肃宁县745217摘 要:介绍了L NG 特有的物理现象、快速相态转变产生的机理及其潜在的危害,根据我国天然气工业发展状况,提出了在L NG 滚腾现象和快速相态转变方面可采取的预防措施,旨在加强L NG 的安全开发和利用,以达到促进我国L N

2、G 储运事业发展的目的。关键词:L NG;泄漏;滚腾;快速相态转变(RPT;预防措施文章编号:100625539(20070120001202文献标识码:A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(L NG既是大势所趋,也是不争的事实。液化

3、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L NG 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入L NG 进口大国的行列1。为此,对L NG 特有的物理现象加以分析,了解L N G 的快速相态转变产生的危害及预防措施,旨在加强L NG 的安全开发和利用,达到促进我国L NG 储运事业发展的目的。1 LNG 特有的物理现象L NG 是一种以C H 4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2当不同

4、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 2phase 2transition当L NG 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L N G 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

5、气体量。如L NG 槽船发生意外事故时,可导致LN G 泄漏流进水中;又如L NG 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L N G/水相接触。在某一条件下,这种接触可使L N G 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,RP T 现象具备爆炸的特征,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3当L N G 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-80e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

6、云团,然后,L NG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,L NG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L NG槽船正进行卸液操作时,位于出口管线上的一个长为10c m 的破裂膜片破裂了。L NG泄漏流进一个存有L NG 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10月在法国Montoir终端接收站,位于一套开架式

7、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L NG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L NG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4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111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

8、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L NG与水接触时出现RP T现象的原因。因此,当L N G泄漏遇到水的情况下,水与L NG之间有非常高的热传递速率,L N G将激烈地沸腾并伴随响亮的声音喷出水雾,导致L NG蒸气爆炸,从而生产了危害。4预防措施L NG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L NG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L N G应尽可能储存在不同的储罐中,但这种方法可能

9、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L NG储运设备的材料方面考虑L N G装置本身的可靠性是保证L NG设施安全运行的重要前提。由于L NG为-162e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

10、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L NG泄漏。因此,无论是运输L NG的槽车、槽船,还是储存L N G的储罐,都必须能满足超低温的基本条件。国外使用的L NG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L NG船就采用36%镍钢作储罐材料5。国内某造船集团计划建造的L NG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L N G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

11、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L NG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(下转第10页 图6报道的燃烧范围与提议危险区域半径的比较图5 管道直径和压力函数的建议危险面积半径3 模型有效性4根据1970年以来由国际输送安全部门(N TSB记录的美国管道事故纪录以及1994年以来由输送安全部门(TSB记录的加拿大事故报道的数据,用等式(10得到危险区域面积数据,相关的等效半径和最大燃烧范围如图6,图6中的对角线用来区分由模型过高估计的事故结果(其坐标位于直

12、线下方,以及过低估计的结果(其坐标位于直线上方。从图6看出,在任何情况下由等式计算出的危险区域大于实际燃烧面积。并且,对于两个特殊事故(N TSB 2PA R 27121和NT SB 2PAR 28721来说,由等式计算出的危险区域半径大于燃烧区域最大横向范围。由此可见,使用等式(10计算得出的危险区域面积可以应用于实际情况。参考文献:1 严大凡,翁永基,董绍华.油气长输管道风险评价与完整性管理M.北京:化学工业出版社,2005.15.2 罗 云,樊运晓,马晓春,等.风险分析与安全评价M.北京:化学工业出版社,2004.161.3 陈利琼.在役油气长输管线定量风险技术研究D.成都:西南石油大学

13、图书馆,2004.4 Mark J S,Kei th L,Daron K M.A Model for Sizing High Con 2seq uence A reas A ssociated with Natural Gas Pipelines J.A SME,2002,IPC2073:7592767.5 TNO 1982,Safety Study on the Transportation of Natural Gasand L PG by Underground Pipeline in the NetherlandsS.(上接第2页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

14、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L NG 企业的安全技术管理。5 结论尽管L N G 被认为是一种非常危险的燃料。但是,从L N G 产业几十年的发展历史来看,LN G 产业具有良好的安全记录。但这并非说L NG 就不危险,关键是能否掌握来自L NG 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L NG 产业正在处于起步阶段,对LN G 某些深层次的技术问题研究不深,尤其对L NG/水接触产生的快速相态转变的机理等未进行深入的研究,笔者从L N G 的快速相态转变这一特性,阐述了来自

15、L NG 潜在的危险,正是希望在今后的L NG 储运事业发展中不会出现相同的灾害。因为,企业的发展拒绝安全隐患,构建和谐社会拒绝安全隐患。参考文献:1 任继善.液化天然气在我国的应用前景J.油气储运,2003,22(5:729.2 袁宗明,谢 英,梁光川.城市配气M.北京:石油工业出版社,2004.2592261.3 Karen B.Latest Developments in Rapid 2Phase 2Transitio nModelingJ.JPT,2004,4:58259.4 金志俊.天然气分析测试技术及其标准化M.北京:石油工业出版社,2000.86290.5 程劲松,贺志明,刘勇明

16、,等.法国燃气公司发展现状综述J.天然气工业,2002,22(2:1022103.SELECTED ABSTRACTS NATURAL GAS AND OIL(BIM ONTH LYVol.25N o.1Feb.2007OIL&GAS TRANSPORTATION AND STORAGEHazar ds Possibly Existing in LNG and P reventive Measur esWang Hong(Changqing Training Center,Ningxian,Gansu,745217,ChinaNGO,2007,25(1:122ABSTRACT:Introduc

17、ed are special physical pheno menon o f L NG and mechanism o f rapid phase transition and its hazards.Based on develop2 men t trend in do mestic natural gas industry,preventive measures are put fo rw ard in LN G rollo ver and rapid phase transi tion,w hich w ill accel2 erate safe develo pment and ap

18、plicatio n o f LN G and i mprove do mestic L NG storage and transpo rtatio n technologies.KEY WORDS:L NG;Leakage;Rollover;Rapid phase transitio n(RPT;Preventive measureApplication of Digital Pipeline Technology to Pipelines in Ser viceZhou Hao(Jiangsu Industry College,Changzho u,Jiangsu,213000,China

19、Wang Lei,Wang Xiao gang(PetroChina Southwest Oil and G as Field Branch,Chengdu,Sichuan,610051,ChinaChen Jun(China Triumph International Engineeri ng Co.,Ltd.,Shanghai,200000,ChinaXu Yangchu(China G as Holding Co.,L td.Shenzhen,Guangdong,518033,ChinaNGO,2007,25(1:326ABSTRACT:The lev el of auto matic

20、and digital management in d omestic gas pipelines in serve is lo w generally.The digital pipeline technolo2 gy can largely improve pipeline managemen t efficiency.The digital pipeline technolo gy is introduced to gas pipelines in serve by describing the concept and the co ntent o f digi tal pipeline

21、.It is pointed o ut that by application o f digital pipeline technolo gy in gas pipelines in serve,a pipeline management sy stem is constructed,including management information system,SCA D A system and emulation system who se functio n consists of auto co ntrol,emulation and sti mulation and inform

22、ation management and the s tructure and the function o f each system are intro2 duced.Discussed is key technology needed in system and proved is feasibility o f the digital pipeline technology applied in gas pipelines in serve.It is pointed ou t that the digital pipeline techno logy has great applic

23、ation foreground in do mestic pipelines in serve.KEY WORDS:Digi tization;Technolo gy;Gas pipeline;Applicatio n;SystemModel for Sizing HCA Associated with Natural Gas P ipelineQin Ling,Zhang Peng,Chen Liqiong,Peng Xingyun(So uth west Oil U niversity,Cheng du,Shicuan,610500,ChinaChen Kang(Sichuan Petr

24、oleum Construction Engineering Co.,Ltd.,Chengdu,Shicuan,610213,ChinaNGO,2007,25(1:7210 ABSTRACT:Severe consequences may result from failures i n hi gh-pressure natural gas pipelines.It is necessary to analy ze high conse2 quence areas in gas pipelines to mitigate effects of accidents.Accident tree a

25、nalysis is applied to risk analy sis and a mathematical model is es2 tabli shed,includi ng fire model,effective release rate model,heat intensi ty threshold and hazard area equatio n.Pipeline incident reports are reviewed and a basi s is provided for evaluating the validity o f the model by comparin

26、g the expected extent with actual one.KEY WORDS:Natural gas pipeli ne;High co nsequence area;Accident tree analy sisCalculation of Contaminated Oil Volume in Batch Tr anspor tation of Cr ude OilLv G ao wen,Feng Xianqiang,Z hang Dapeng(China PetroChemical Pipeline Storage and Transportation Branch Weifang Oil Transportation D e2 partment,Do ngying,Shando ng,257068,ChinaNGO,2007,25(1:11212ABSTRACT:According to characteristics o f crude oil batch transpo rtation,analyzed i s the mechanism of contaminated pro ducts produced dur2 ing