液化天然气储运及安全问题分析.docx

液化天然气储运及安全问题分析.docx

《液化天然气储运及安全问题分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液化天然气储运及安全问题分析.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

液化天然气储运及安全问题分析

随着世界和我国LNG工业的发展，LNG工业产业的完整链系包括上游天然气的开采、液化储运、气化、销售等环节，其中主要环节为液化站、LNG运输和供气站三个接点。

而LNG储运及安全问题是整个LNG产业链中尤为重要的环节。

本文在简述了LNG

特性和储运方式后，分析了LNG

储运中的安全问题及危险因素，提出了相应的安全措施。

LNG是天然气储存和输送的一种有效的方法，在实际应用中，LNG也是要转变为气态使用，因此，在考虑LNG设备或工程的安全问题时，不仅要考虑天然气所具有的易燃易爆的危险性，还要考虑其转变为液态以后，其低温特性和液体特征所引起的安全问题，并进行安全技术管理与评价。

关键词：

LNG

LNG特性

LNG储运

LNG安全

Abstract:

With

the

development

of

world

and

China's

LNG

industry,

LNG

industries'

complete

chain

system

includes

upstream

gas

exploration,

liquefaction

storage,

gasification,

marketing

and

other

aspects,

the

main

part

including

the

liquefaction

stations,

LNG

transportation

and

gas

station.

The

storage,

transportation

and

security

of

LNG

is

particularly

important

in

the

entire

LNG

chain.

This

paper

outlines

the

features

of

LNG,

LNG

storage

and

transportation

methods,

the

analysis

of

security

issues

in

the

LNG

storage

and

risk

factors

and

the

corresponding

security

measures.

LNG

is

an

effective

way

of

the

natural

gas

storage

and

delivery.

In

practical

applications,

LNG

is

used

after

it

is

transformed

into

a

gaseous

state.

Therefore,

when

considering

the

safety

of

LNG

facilities

or

engineering

problems,

not

only

consider

that

the

natural

gas

has

the

explosive

risk,

but

also

consider

its

low-temperature

properties

and

characteristics

of

the

liquid

caused

by

safety

issues

after

it

becomes

liquid,,

and

making

the

evaluation

of

the

safety

and

technical

management.

Key

words:

LNG，LNG

features，storage

and

transportation

of

LNG，LNG

safety

1.前言

LNG（液化天然气）是一种经天然气净化并深冷液化而成的液体，它是以甲烷为主要成分的低温液态混合物，其体积约为气态时的1/600，它是一种清洁、优质燃料。

液化了的天然气更有利于远距离运输、储存，使天然气的应用方式更灵活、范围更广，主要体现在以下几方面：

①LNG

便于经济可靠的运输，方便灵活，适应性强；②储存效率高，占地少，投资省；③有利于城市燃气负荷的调节，同时可以利用LNG

的冷能，如冷藏、冷冻、温差发电等；④LNG

可用作优质的车用燃料，具有抗爆性好、燃烧完全、排气污染少、发动机寿命长、降低运输成本等优点；⑤有利于保护环境，减少城市污染，属于国家重点扶持的新兴环保产业。

目前，我国LNG

产业正处于起步阶段。

国内已建有数套LNG

生产装置，其中分别位于上海、广东、福建等沿海城市。

随着国家对能源结构、能源安全和环境治理的重视，一批规模更大的LNG

工厂和进口LNG

接受终端正在紧锣密鼓地筹建中。

因此，液态天然气（LNG）储运及安全问题是摆在我们面前的一个重要课题。

2.LNG基本特性

LNG主要成分为甲烷，另外还含有少量的乙烷、丙烷、N2及其他天然气中通常含有的物质。

LNG的密度取决于其组分，通常为430～470kg/m?

，甲烷含量越高，密度越小；密度还是液体温度的函数，温度越高，密度越小。

LNG的沸腾温度也取决于其组分，在大气压力下通常为-166～-157℃。

LNG储存在绝热储罐中，任何热量渗漏到罐中，都会导致一定量的液体气化为气体，这种气体就叫做蒸发气。

蒸发气的组成取决于液体的组成，一般地，LNG蒸发气含有20%

的N2，80%

的甲烷及微量的乙烷。

LNG的溢出与扩散：

LNG倾倒至地面上时，最初会猛烈沸腾蒸发，后蒸发率将迅速衰减至一个固定值，蒸发气体沿地面形成一个层流，从环境中吸收热量逐渐上升和扩散，同时将周围的环境空气冷却至露点以下，形成一个可见的云团，可作为蒸发气体移动方向的指南，也可作为气体空气混合物可燃性的指示。

LNG具有天然气的易燃易爆特性，在-162℃的低温条件下，其燃烧范围为6%～13%（体积百分比）；LNG着火温度随组分的变化而变化，重烃含量的增加使着火温度降低。

熟悉理解LNG的基本特性，有利于正确认识来自LNG

的危险因素，并进行安全问题分析与处理。

3.LNG储存运输

3.1

LNG储存

在基地型LNG

生产厂、调峰型LNG工厂和LNG接收终端,以及在LNG

运输过程中，LNG储存是不可或缺的重要环节,储存设施所占投资比例相当大。

LNG

的储存方式有储罐储存和岩腔中储存,储罐储存是最主要的储存方式。

LNG储罐分地面储罐和地下储罐两种。

LNG低温储罐的结构很像暖水瓶，是双层结构，内胆存储低温液体，它要承受介质的压力和低温，所以制作内胆的材料必须采用耐低温合金钢；外壳的作用是为了形成内胆的绝热层，它使外壳与内胆之间保持一定距，形成绝热空间，并通过支撑装置固定内胆，它要承受内胆和介质的重力载荷以及绝热层的真空负压。

低温储罐绝热性能的一个重要技术指标，叫做蒸发率，对LNG罐一般为=＜0.2%，它表示的是一天24小时中，由于储罐绝热层泄露而使得外部热量传入储罐内胆，导致气化的液体体积与储罐容积的百分比。

低温储罐的接口与LPG储罐相似，有气相接口、进液口、出液口和液位检测口。

不同的是，由于绝热和内部结构原因，所有接口都集中在储罐的一个封头上，一般不能随处开口。

比如，安全阀是安装在气相管上的，不单独开口；一般也不单独设置排污口。

另外需要特别说明的是，进液管一般有两个，一个下

部进液管，还有一个上部进液管。

3.2

LNG运输

天然气的输送,凡管道能直达的地区,以管道输送为好。

当管道难以直达或敷设管道不经济时,特别是跨洋运输天然气,则以液化天然气形式采用油轮运输较为经济。

3.2.1

槽车运输

运输距离短、数量不大的LNG输送,可采用公路槽车运输。

用公路槽车运输深冷液体已有多年历史,国内外技术都十分成熟。

超过一定距离,采用铁路槽车运输LNG

比采用公路槽车较为经济。

3.2.2

LNG船舶运输

多年以来，在LNG

国际贸易中，主要采用专用油轮进行LNG

跨洋运输。

LNG

船舶主要有两种，球式和膜式。

两种类型LNG

船舶的主要不同是：

①一些老的膜式船舶由于多孔，在主膜屏障内遭受气体浓度困扰，尽管由于氮气不断地净化，不会成为严重威胁，但也应引起注意。

②膜式船舶比球式船舶有更快的冷却时问，常见的为9～10h。

③膜式船舶在相同装载能力下外形小。

结构需要钢材也较少，这也导致了净空高度减小，并且降低费用。

④球式船舶相对于膜式船舶而言，对一些货物装载的限制较少

3.3.3

管道输送

目前，在陆地上，由于受到管道低温输送技术、经济、气源等各方面的影响，世界上约75%

的天然气仍采用常态管道方式输送的方式。

只在LNG调峰装置和油轮装卸设施上设有LNG低温管线，还没有长距离LNG管线的实例。

长距离LNG管线的初期投资较大，受气源的限制较大。

4.LNG安全问题分析

4.1

LNG具有的危险性

4.1.1

低温的危险性

人们通常认为天然气的密度比空气小，LNG泄漏后可气化向空气飘散，较为安全。

但事实远非如此，当LNG泄漏后迅速蒸发，然后降至某一固定的蒸发速度。

开始蒸发时其气体密度大于空气的密度，在地面形成一个流动层，当温度上升到约-110℃以上时，蒸气与空气的混合物在温度上升过程中形成了密度小于空气的“云团”。

同时，由于LNG泄漏时的温度很低，其周围大气中的水蒸气被冷凝成“雾团”，然后LNG再进一步与空气混合过程中完全气化。

LNG的低温危险性还能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而损坏设备和低温冻伤操作者。

4.1.2

BOG的危险性

虽然LNG存在于绝热的储罐中，但外界传入的能量均能引起LNG的蒸发，这就是BOG（Boil

of

Gas）蒸发气体。

故要求LNG储罐有一个极低的蒸发率，要求储罐本身设有合理的安全放空系统，否则BOG将大大增加，严重者使罐内温度、压力上升过快，直至储罐破裂。

4.1.3

着火的危险性

天然气在空气中百分含量在5%～15%（体积%）时，遇明火可产生爆燃。

因此，必须防止可燃物、点火源、氧化剂（空气）这三个因素同时存在。

4.1.4

翻滚的危险性

通常储罐内的LNG长期静止将形成两个稳定的液相层，下层密度大于上层密度。

当外界热量传入罐内时，两个液相层引发传质和传热并相互混合，液层表面也开始蒸发，下层由于吸收了上层的热量，而处于“过热”状态。

当二液相层密度接近时，可在短时间内产生大量气体，使罐内压力急剧上升，这就是翻滚现象。

4.1.5

对人生理上的影响

人暴露在体积分数为9％以上的CH4气氛中会引起前额和眼部有压迫感，但只要恢复呼吸新鲜空气，就可消除这种不适的感觉。

如果持续地暴露在这样的气氛环境下，会引起意识模糊和窒息。

甲烷是一种普通的窒息性物质。

虽然LNG蒸气是无毒的，如果吸进纯的LNG蒸气，人迅速失去知觉，几分钟后死亡。

当大气中的氧的含量逐渐减少时，工作人员有可能察觉不到，慢慢地窒息，待到发觉时已经很晚了。

LNG缓慢窒息的过程分成4个阶段，见表1。

表1

LNG对人窒息的生理特征

Table

1.

LNG

on

human

physiological

characteristics

of

suffocation

阶段

氧气的体积分数

生理特征

第一阶段

14％～21％

脉搏增加，心跳加快，影响呼吸

第二阶段

10％～14％

判断失误，迅速疲劳，对疼痛失去知觉

第三阶段

6％～10％

恶心，呕吐，虚脱，造成永久性脑部伤害

第四阶段

<6％

痉挛，呼吸停止，死亡

当空气中氧气的体积分数低于10％，天然气的体积分数高于50％，对人体会产生永久伤害。

在这情况下，工作人员不能进入LNG蒸气区域。

4.2

LNG安全对策

根据LNG

的特性以及LNG

储运生产的实际过程，我们可以得出以下几点LNG

的安全问题。