LNG 儲存安全問題分析及對策

LNG儲存安全問題分析及對策

（新編版）Securitytechnologyisanindustrythatusessecuritytechnologytoprovidesecurityservicestosociety.Systematicdesign,serviceandmanagement.（安全管理）單位：姓名：日期：編號：AQ-SN-0387

化工安全技術IChemicalSafetyTechnology化工安全XXX圖文設計本文檔文字均可以自由修改化工安全技術IChemicalSafetyTechnology化工安全LNG儲存安全問題分析及對策（新編版）說明：安全技術防范就是利用安全防范技術為社會公眾提供一種安全服務的產業(yè)。既然是一種產業(yè)，就要有產品的研制與開發(fā)，就要有系統(tǒng)的設計、工程的施工、服務和管理?？梢韵螺d修改后或直接打印使用。液化天然氣（LNG）在儲罐儲存中可能發(fā)生渦旋、爆噴等安全事故。1971年8月，意大利LaSpezia的某LNG儲配站，在儲罐充注LNG約18h后，儲罐壓力突然迅速升高，罐內318立方米的LNG急劇汽化頂開安全閥全部放空。1993年10月，英國燃氣公司某儲配站的LNG儲罐，壓力突然上升，罐上兩個安全閥被頂開，緊急泄放閥同時開啟，罐內150t天然氣全部被放空。無論LNG液化廠還是接收站或氣化站，均需儲存大量LNG,但LNG儲存溫度極低（-162℃）且易燃易爆，必然遇到一些特殊的安全問題需要處理。因此，研究LNG的儲存特性具有重要意義。1分層翻滾和間歇泉分層翻滾的形成機理及預防由不同氣田的天然氣生產的LNG,成分和密度可能不同，如果將化工安全技術化工安全技術化工安全技術ChemicalSafetyTechnology化工安全其儲存在同一儲罐中，重的往下沉，輕的向上浮，因而形成分層?；ぐ踩夹g由于儲罐從外界吸熱，上層LNG中的輕組分首先蒸發(fā)，密度增大，而下層LNG雖然吸收外表熱量，但因上層LNG的壓制，蒸發(fā)溫度升高，導致下層液體形成獨立的自由熱循環(huán)，能量不斷積聚，溫度升高，導致密度減小。當上下層LNG密度接近時，下層LNG突然上升而越過上層LNG。上層LNG被下層溫度高的LNG加熱而快速蒸發(fā)，下層LNG翻上來之后失去上層LNG的壓制，因壓力降低而處于過熱狀態(tài)，進而劇烈蒸發(fā)形成翻滾。翻滾時上下層LNG的迅速混合加快了罐內LNG的流動，蒸發(fā)率驟升，導致儲罐壓力驟增，如果罐內LNG超過設計壓力，大量LNG將從安全閥噴出，導致安全事故。同品種的LNG也會產生分層和渦旋，這是因為LNG在儲存中輕組分率先蒸發(fā)而導致密度變大，即所謂的“老化二老化后的LNG密度增大下沉，輕組分沒有蒸發(fā)的下層LNG上浮，產生分層。LNG中含氮越多老化越快，這是由于氮的常壓沸點為T95.8C,低于甲烷的沸點-161.5℃,因此在LNG中率先蒸發(fā)。而在儲存條件下，氮的密度約為613kg/m3,是甲烷密度化工安全技術IChemicalSafetyTechnology化工安全(425kg/m3)的1.44倍，氮蒸發(fā)后，LNG因密度減小而上浮，隨著時間的延長，在液面上積聚一層密度較小的液層，使罐內液體分層?？梢?，將不同成分或密度的LNG分開儲存，是防止罐內LNG分層的主要方法。間歇泉的形成機理及預防向儲存有LNG的儲罐中充入新的LNG,正確方法如下：使用噴嘴管或多孔管充注，較重的從上部充注，較輕的和等重的從下部充注。在儲罐內安裝溫度和壓力傳感器，當兩層LNG間溫度差大于0.2K或密度差大于0.5kg/m3時，罐內LNG可能已經發(fā)生分層，需要采用攪拌或用泵循環(huán)的方法消除。向空罐注入LNG前，可先用少量LNG對其噴淋預冷，防止因罐壁溫度高而使LNG蒸發(fā)。如果儲罐底部存在很長且充滿LNG的豎直管路，因管內流體受熱而產生蒸發(fā)氣體，可能定期發(fā)生LNG突然噴發(fā)的現(xiàn)象。其原因是：管內的蒸發(fā)氣體不能及時上升到油面，因而溫度不斷升高，密度減小，當氣體產生的浮力足以克服LNG液柱高度產生的壓力時，氣體就會突然噴發(fā)。氣體上升時，同時將管內的LNG也推入儲罐，因豎管內的LNG溫度比儲化工安全技術IChemicalSafetyTechnology化工安全罐內的LNG溫度高，故使罐內LNG大量氣化，導致罐內壓力迅速升高。如果豎直管路的底部存在較長的水平管路，這種現(xiàn)象將更為加嚴重。管內LNG被推入儲罐后，管內壓力下降，儲罐內的LNG補充進去，重新開始能量集聚，經過一段時間，再次噴發(fā)。這種間斷性的噴發(fā)稱為間歇泉。罐內壓力驟然上升，可能導致安全閥開啟。豎管內的LNG被周期性的減壓和增壓，導致液體不斷地排空和充注，管路中產生的甲烷蒸氣被重新注入的LNG冷凝，形成水錘現(xiàn)象，產生很大的瞬間高壓。這種高壓可能造成管路中小的墊圈和閥門損壞。為防止間歇泉現(xiàn)象，儲罐內避免設置過長管路，若必須設置，應關閉豎管底部的截斷閥。2LNG充注和壓力控制空儲罐（或管路、設備）一般充滿空氣，充注LNG前，需先用氮氣、二氧化碳等惰性氣體置換罐內空氣，使罐內含氧量達到安全規(guī)定，再用LNG蒸氣置換罐內惰性氣體，之后進行冷卻降溫和充注LNGo如儲罐需進行內部檢修，應先用惰性氣體置換LNG,再用空氣置換惰性氣體，相關指標達到安全規(guī)定后才能進入?；ぐ踩夹gIChemicalSafetyTechnology化工安全LNG受熱膨脹，因此向儲罐內充注LNG時，必須留有膨脹空間，最大充裝容量可以根據儲罐安全閥設定壓力和充注壓力查圖確定（圖1）。LNG儲罐一般裝有兩套獨立的液位測量裝置，同時配有高液位報警器，用以監(jiān)視和控制液位。由于罐壁和底部吸熱，充注LNG時的擾動、大氣壓力下降及誤操作均可能引起罐內LNG蒸發(fā)，導致壓力上升。正常操作情況下，壓力控制系統(tǒng)會將罐內過多的氣體送至燃氣管網、再液化系統(tǒng)或燃料供應設備。但當壓力上升過快而達到安全閥設定值時，安全閥打開，將多余的氣體引至放空系統(tǒng)；當向罐外輸送LNG過快時，罐內壓力將下降，當壓力下降至設定值時，安全裝置應向罐內補充LNG蒸氣。在LNG儲罐和安全閥或真空閥之間需要安裝截斷閥，在非維修時期保持常開狀態(tài)。3低溫特性及安全措施金屬管道、儲罐或設備充注LNG后，會產生劇烈的收縮。一般金屬在低溫下會發(fā)生冷脆，LNG管道和設備使用的是耐低溫金屬，但有的金屬充注LNG后收縮率高達3%,金屬管道和設備的兩個固定點化工安全技術IChemicalSafetyTechnology化工安全之間的冷收縮力可能超出材料的屈服應力，設計LNG管道時一般采用彎管或膨脹節(jié)來補償。但是，當溫度變化過快時，仍然可能導致破壞。因此，在將LNG充注到管路、儲罐和設備之前，必須先進行預冷操作，對間歇性操作的設備和管路還要進行保冷。管道、儲罐、設備預冷時，冷卻速度控制在50℃/min以下。金屬冷卻收縮后，焊縫、閥門、法蘭、與儲罐連接的管路接頭、軟管都是泄漏的高發(fā)區(qū),因此，需要加強對LNG管道及其設備連接處的檢查與維護，并檢查設備與管路保冷層的狀況。當發(fā)生泄漏時，溫度會下降至空氣露點以下，因此在泄漏處可見霧團或霜凍。發(fā)現(xiàn)泄漏后，需立即采取措施，包括關閉系統(tǒng)、隔絕泄漏區(qū)域、保護人身安全、隔離火源并盡快將蒸氣云團驅散等。LNG泄漏后將吸收空氣中的熱量轉變?yōu)闅鈶B(tài)。當LNG轉變?yōu)闅怏w時，其密度為L5kg/m3；當LNG氣體溫度上升至-107℃時，其密度與空氣密度相當。當LNG氣體溫度高于-107C時，其向高空飄散，但當LNG氣體溫度低于-107℃時，低溫LNG氣體或液體在低處存積,人體與之接觸將會凍傷；如果人員吸入LNG氣體，將導致傷害甚至化工安全技術化工安全技術化工安全技術ChemicalSafetyTechnology化工安全死亡；如果人體接觸到保溫層已經破壞的LNG管道和設備，可能被凍結粘緊，這時可用熱水融化。可見，操作人員應該佩戴護目鏡、面罩、手套、靴子；工作服應該用專用材料制成，且要寬大，易于低溫液體濺落到上面時快速脫下。同時，所有金屬設備、管道、閥門應該有良好的保冷，并有防止人員觸碰的措施。化工安全技術4儲罐區(qū)安全與防火建議儲罐、汽化器等天然氣裝置按標準保持一定距離。LNG儲罐需設置圍堰，單個儲罐的圍堰不小于儲罐總容積。若有措施防止單個儲罐泄漏造成的低溫或火災引起其他儲罐泄漏時，多個儲罐區(qū)的圍堰不小于最大儲罐的容積；若沒有措施防止單個儲罐泄漏造成的低溫或火災引起其他儲罐泄漏時，多個儲罐區(qū)的圍堰不小于所有儲罐的容積之和。圍堰表面隔熱系統(tǒng)應不易燃燒并可長久使用，既能承受極端溫度下產生的應力和載荷，又能承受事故狀態(tài)下的熱力、應力及載荷。管道和設備應有良好的絕熱和防火材料保護，接頭禁用鋁、銅和銅合金等材料。與容器連接的管路，若管徑大于25mll1,應裝備至化工安全技術IChemicalSafetyTechnology化工安全少一個能自動關閉的閥門，或能遠程控制的快速截止閥。LNG管道支架應有相應的保護措施，以避免火災或溢出的低溫液體破壞。設置各種檢測報警設施，如溫度、壓力、液位檢測設施，以及安全閥等泄壓設施。設置緊急事故停車系統(tǒng)，用于事故時緊急切斷關鍵的閥門及設備。罐區(qū)和生產裝卸區(qū)設置LNG泄漏接收池，并安裝高倍數(shù)泡沫消防發(fā)生裝置，當有LNG泄漏時，該裝置噴射泡沫滅火液覆蓋LNG液面，以減緩氣化速度。LNG罐區(qū)、工藝區(qū)和碼頭設置可燃氣體檢測、火災檢測器、低溫探測器、火災報警按鈕等，將信號傳送至控制系統(tǒng)，并進行報警，以