液化天然氣LNG安全技術(shù)方案

液化天然氣LNG安全技術(shù)方案第一節(jié)概述天然氣屬于易燃易爆介質(zhì)，在天然氣的應(yīng)用中，安全問題始終放在非常重要的位置。液化天然氣是天然氣儲存和運(yùn)輸?shù)囊环N有效的方法，在實(shí)際應(yīng)用中，液態(tài)天然氣也是要轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)使用，因此，在考慮LNG設(shè)備或工程的安全問題時，不僅要考慮天然氣所具有的易燃易爆的危險性，還要考慮由于轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)以后，其低溫特性和液體特征所引起的安全問題。在考慮LNG系統(tǒng)的安全問題時，首先要了解液化天然氣的特性及其潛在的危險性，針對這些潛在的危險性，充分考慮對人員、設(shè)備、環(huán)境等可能造成的危害，考慮相應(yīng)的防護(hù)要求和措施。其次是要了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國液化天然氣工業(yè)起步較晚，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)還不太健全，對于不同的LNG系統(tǒng)，還必要參照一些液化天然氣工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家標(biāo)準(zhǔn)。如美國的NFPA59A、NFPA57、加拿大的49CFR193、英國的EN-1473、國際海事組織的（IMO）關(guān)于液化天然氣體船運(yùn)規(guī)定等。對于液化天然氣的生產(chǎn)、儲運(yùn)和氣化供氣各個環(huán)節(jié)，主要考慮的安全問題，就是圍繞如何防止天然氣泄漏，與空氣形成可燃的混合氣體，消除引發(fā)燃燒的基本條件以及LNG設(shè)備的防火劑消防要求；防止低溫液化天然氣設(shè)備超壓，引起超壓排放或爆炸；由于液化天然氣的低溫特性，對材料選擇和設(shè)備制作方面的相關(guān)要求；在進(jìn)行LNG操作時，操作人員的防護(hù)等。多年來，LNG在世界上已經(jīng)大量應(yīng)用，如發(fā)電、民用燃?xì)?、汽車或火車的燃料等。在城市里布有天然氣的輸配管線，數(shù)以千計(jì)的LNG槽車在美國的高速公路上運(yùn)輸，沒有發(fā)生過重大事故。與LNG或CNG作燃料的汽車，雖然發(fā)生過一些碰撞事故，但LNG燃料系統(tǒng)沒有發(fā)生重大損害，沒有引起LNG的泄漏和火災(zāi)。作為汽車燃料，從某種角度上說，LNG比汽油和柴油還安全一些。當(dāng)然，LNG的溫度很低，極易產(chǎn)生氣化，會引發(fā)一些低溫液化氣體帶來的安全問題。無論是設(shè)計(jì)還是操作，都應(yīng)該像對待所有的易燃介質(zhì)那樣小心。了解和掌握天然氣不同相態(tài)的物理特性及其燃燒特性，可有助于天然氣的安全使用。第二節(jié)液化天然氣的有關(guān)安全特征液化天然氣是以甲烷為主的液態(tài)混合物，常壓下的沸點(diǎn)溫度約為-162℃，密度大約為424㎏/m3。LNG是非常冷的液體，在泄漏或溢出的地方，會產(chǎn)生明顯的白色蒸汽云。白色蒸汽云的形成，是空氣中的水蒸氣被溢出的LNG冷卻所致。當(dāng)LNG轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w時，其密度為1.5kg/m3。氣體密度上升到-107℃時，氣體密度與空氣密度相當(dāng)。意味著LNG氣化后，溫度高于-107℃時，氣體的密度比空氣小，容易在空氣中擴(kuò)散。液態(tài)天然氣的容積大約是氣態(tài)的1/625。天然氣無毒、無味、無色，泄露到空氣中不易發(fā)覺，因此，通常在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中，有意地加入一種難聞的氣味，即加臭處理，以便氣體泄漏時易于發(fā)覺。2.1燃燒（爆炸）范圍天然氣與空氣的混合物在一定條件下是可燃的。眾所周知，產(chǎn)生燃燒需同時具備三個條件：可燃物、點(diǎn)火源、氧化劑（空氣）。必須盡量防止三個條件同時存在，如果三個條件同時出現(xiàn)，將產(chǎn)生燃燒，在密閉的空間內(nèi)的燃燒還有可能引起爆炸。燃燒范圍是指可燃?xì)怏w與空氣形成混合物，能夠產(chǎn)生燃燒或爆炸的濃度范圍。通常用燃燒下限（LEL）和燃燒上限（UEL）來界定其燃燒范圍，只有當(dāng)燃料在空氣中的比例在燃燒范圍內(nèi)，混合物才可能產(chǎn)生燃燒。對于天然氣，在空氣中達(dá)到燃燒的比例范圍比較窄，其燃燒范圍大約在體積分?jǐn)?shù)為5%-15%之間，即體積分?jǐn)?shù)低于5%和高于15%都不會燃燒。由于不同產(chǎn)地的天然氣組分會有所差別，燃燒范圍的值也會略有差別。LNG的燃燒下限明顯高于其它燃料，柴油在空氣中的含量只需要達(dá)到體積分?jǐn)?shù)0.6%，點(diǎn)火就會燃燒。在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為體積分?jǐn)?shù)6%-13%。另外，天然氣的認(rèn)識速度相對比較慢（大約為0.3m/s）。所以在敞開的環(huán)境條件下，LNG和蒸汽一般不會因燃燒引起爆炸。天然氣燃燒產(chǎn)生的黑煙很少，導(dǎo)致熱輻射也少。LNG組分的物性見表6-1，碳?xì)浠衔锏娜紵龢O限比甲烷的低。如果LNG中碳?xì)浠衔锏暮吭黾樱瑢⑹筁NG的燃燒范圍的下限降低。天然氣與汽油、柴油等燃料的特征比較見表8-2。LNG與其它燃料的比較見表8-3。表8—1LNG主要組分物性氣體名稱相對分子質(zhì)量沸點(diǎn)/℃密度（kg/m3）液/氣密度比氣/空密度比汽化熱④/（kj/kg）氣體①蒸氣②液體③甲烷16.04-161.50.66641.8261426.096390.544509.86乙烷30.07-88.21.2494-562.254501.038489.39丙烷44.10-42.31.8325-581.473171.522425.89常溫常壓條件下（20℃，0.1Mpa）。、④常壓下的沸點(diǎn)（0.1Mpa）。在空氣中的體積分?jǐn)?shù)。表8-2天然氣與汽油、柴油燃燒特性比較燃料氣種類天然氣汽油柴油燃燒極限（%）（體積分?jǐn)?shù)）5-151.4-7.60.6-5.5自然溫度/℃450300230空氣中的最小點(diǎn)火能/10-3J0.2850.2430.243火焰峰值溫度/℃188419772054表8-3LNG與其它燃料的比較名稱LNG丙烷柴油汽油甲醇乙醇著火溫度/℃538493252257464423燃燒極限（%）（體積分?jǐn)?shù)）5-153.4-13.80.6-5.51.4-7.66.7-363.3-19亮度（%）60601001000.033.0蒸汽密度/（kg/m3）0.601.52＞43.41.11.592.2著火溫度與燃燒速度自動著火溫度是指可燃?xì)怏w混合物，在達(dá)到某一溫度后，能夠自動點(diǎn)燃著火的最低溫度。自動著火溫度并不是一個固定值，它和空氣與燃料的混合濃度和混合氣體的壓力有關(guān)。在大氣壓條件下，純甲烷的平均自動著火溫度為650℃。如果混合氣體的溫度高于自動著火點(diǎn)，則在很短的時間內(nèi)，氣體將會自動點(diǎn)燃。如果溫度比著火點(diǎn)高得多，氣體將立即點(diǎn)燃。LNG的自動著火點(diǎn)溫度隨著組分的變化而變化，例如，若LNG中碳?xì)浠衔锏闹亟M分比例增加，則自動著火溫度降低。除了受熱點(diǎn)火外，天然氣也能被火花點(diǎn)燃。如衣服上的靜電，也能產(chǎn)生足夠的能量點(diǎn)燃天然氣。因此，工作人員不能穿化纖（晴綸、尼綸等）類的衣服操作天然氣，化纖布比天然纖維更容易產(chǎn)生靜電。燃燒速度是火焰在空氣-燃料的混合物中的傳遞速度。燃燒速度也稱為點(diǎn)燃速度或火焰速度。天然氣燃燒速度較低，其最高燃燒速度只有0.3m/s。隨著天然氣在空氣中的比例增加，燃燒速度亦增加。LNG的低溫特性LNG既有可燃的特性，又有低溫的特性。低溫特性的處理和操作并不是一門新的技術(shù)。在許多標(biāo)準(zhǔn)中，低溫設(shè)備的操作有比較明確的要求。對于安全的考慮，主要是在低溫條件下一些材料會變脆、易碎。使設(shè)備產(chǎn)生損壞，引起LNG的泄露。如今低溫液體應(yīng)用較為廣泛。液氮液氧的應(yīng)用更為廣泛。LNG的溫度還沒有液氮和液氧的溫度低。從低溫介質(zhì)安全操作的角度，與液氮和液氧的安全考慮基本是一致的，主要是防止低溫條件下材料的脆性斷裂和冷卻收縮對設(shè)備引起的危害。操作時主要是防止低溫流體對人體的低溫灼傷。對生理上的影響曾經(jīng)有過報道，人員暴露在甲烷的體積分?jǐn)?shù)為9%的氣氛中沒有什麼不良反應(yīng)。如果吸入含量更高的氣體，會引起前額和眼部有壓迫感，但只要恢復(fù)呼吸新鮮空氣，就可消除這種不適的感覺。如果持續(xù)地暴露在這樣的氣氛環(huán)境下，會引起意識模糊和窒息，甲烷是一種普通的窒息物質(zhì)。LNG與外露的皮膚短暫地接觸，不會產(chǎn)生什麼傷害，可是持續(xù)的接觸，會引起嚴(yán)重的低溫灼傷和組織損壞。天然氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大于40%時，如果吸入過量的天然氣會引起缺氧窒息。如果吸入的是冷氣體，對健康是有害的。若是短時間內(nèi)吸入冷氣體，會使呼吸不舒暢，而長時間的呼吸冷氣體，將會造成嚴(yán)重的疾病。雖然LNG蒸汽是無毒的，如果吸進(jìn)純的LNG蒸汽，會迅速失去知覺，幾分鐘后死亡。當(dāng)大氣中的氧的含量逐漸減少時，工作人員有可能警覺不到，慢慢的窒息，待到發(fā)覺時已經(jīng)晚了。緩慢窒息的過程分成四個階段，見表8-4。表8-4窒息的生理特征的四個階段第一階段氧氣的體積分?jǐn)?shù)14%-21%，脈搏增加，肌肉跳動影響呼吸。第二階段氧氣體積分?jǐn)?shù)10-14%，判斷失誤，迅速疲勞，對疼痛失去知覺年。第三階段氧氣體積分?jǐn)?shù)6%-10%，惡心，嘔吐，虛脫，造成永久性腦部傷害。第四階段氧氣體積分?jǐn)?shù)＜6%,痙攣，呼吸停止，死亡。當(dāng)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)低于10%，天然氣的體積分?jǐn)?shù)高于50%，對人體會產(chǎn)生永久性的傷害。在這種情況下，工作人員不能進(jìn)入LNG蒸汽區(qū)域。第三節(jié)LNG安全檢測設(shè)備在有可燃?xì)怏w、火焰、煙、高溫、低溫等潛在危險存在的地方，安裝一些必要的探測器，對危險狀況進(jìn)行預(yù)報，可以使工作人員能及時采取警級處理措施。LNG工廠中通常用以下幾種檢測器：甲烷氣體檢測器，火焰檢測器，高低溫檢測器，煙火檢測器。除了低溫檢測器外，其它幾種檢測器都是必備的設(shè)備。每一個檢測器都要與自動停機(jī)系統(tǒng)相連，在發(fā)現(xiàn)危險時能自動起作用。3.1可燃?xì)怏w檢測器（CGD）防火控制系統(tǒng)必須對LNG的泄露進(jìn)行檢測?？梢酝ㄟ^觀察、檢測儀器或兩者綜合使用。白天LNG發(fā)生溢出，可以通過產(chǎn)生的蒸汽云團(tuán)看見。然而，在晚上或照明不好的情況下就不容易看清楚。如果僅僅靠人工觀察來檢測泄露，顯然是不夠的。對于比較大的LNG裝置，應(yīng)當(dāng)安裝可燃?xì)怏w檢測裝置，對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)的檢測。在最有可能發(fā)生泄露的地方安裝傳感器。當(dāng)檢測系統(tǒng)探測到空氣中可燃?xì)怏w的含量達(dá)到最低可燃范圍下限（LFL）的10%-25%時，將向控制室發(fā)出警報?？刂剖业娜藛T確定應(yīng)對措施并發(fā)出控制命令。在一些關(guān)鍵的地方，當(dāng)含量達(dá)到燃燒下限（LFL）的25%時，會自動切斷整個系統(tǒng)?？紤]到LNG裝置有限的人員配備和可燃?xì)怏w的存在，有必要設(shè)置適時的檢測系統(tǒng)，連續(xù)的進(jìn)行監(jiān)控，消除人為的疏忽和大意的可能性。對于比較小的裝置，由于系統(tǒng)相對簡單，產(chǎn)生泄露的可能性較小，因此沒有必要安裝過多的自動報警系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)證明，工作人員的誤操作，經(jīng)常引起這些系統(tǒng)誤報警，發(fā)出一些不必要的報警。應(yīng)正確分析報警器及傳感器的安裝位置和可燃?xì)怏w源的位置，并對報警系統(tǒng)進(jìn)行有效的定期保養(yǎng)。每一個可燃?xì)怏w檢測系統(tǒng)發(fā)出的報警，控制室或操縱臺的工作人員都要能聽得到或看得見，除此以外，氣體泄漏的區(qū)域也應(yīng)能聽得報警聲。氣體檢測系統(tǒng)安裝后要進(jìn)行測試，并符合有關(guān)的要求。有LNG設(shè)備或管道等設(shè)施的建筑都應(yīng)安裝可燃?xì)怏w檢測系統(tǒng)，當(dāng)可燃?xì)怏w在空氣中的含量達(dá)到一定的程度就能發(fā)出警報?？扇?xì)怏w傳感器的靈敏度要有合適的等級。安裝區(qū)域和相關(guān)的檢測器靈敏度等級分類如下：1）沒有可燃?xì)怏w設(shè)備的區(qū)域。主要是辦公區(qū)。這些區(qū)域的檢測器應(yīng)當(dāng)非常靈敏，當(dāng)檢測到可燃?xì)怏w后發(fā)出報警。2）可能含有被檢測氣體的區(qū)域。這里的傳感器在較低含量下（最低可燃極限的10%-20%）發(fā)出報警。這種區(qū)域主要是在一般操作時，可能含有可燃?xì)狻?)很有可能含有被檢測氣體的區(qū)域。在這些區(qū)域中，當(dāng)氣體達(dá)到危險程度（最低可燃極限的20%-50%）時發(fā)出報警。該工作區(qū)可能有自動切斷系統(tǒng)，因此在檢測到可燃性氣體后有兩種選擇：每隔30s發(fā)出一聲報警，并切斷整個設(shè)備運(yùn)行;或者只是發(fā)出報警，警告工作人員。這些區(qū)域主要是安裝壓縮機(jī)的氣體渦輪機(jī)的廠區(qū)、LNG車補(bǔ)給燃料處和汽車發(fā)動機(jī)等部位。在一些危險性比較大的區(qū)域，應(yīng)合理地安裝檢測器，這些區(qū)域如下：1）靠近LNG或天然氣的設(shè)備。特別是容易發(fā)生泄漏的設(shè)備周圍。2）靠近火源或火源的空氣入口處，如建筑和鍋爐的進(jìn)風(fēng)口。3）地勢較低區(qū)域。受熱的LNG蒸汽將聚集在這些地方，LNG蒸汽在受熱上升前，將向地形較低的區(qū)域聚集。4）地勢高的區(qū)域。受熱的LNG蒸汽將聚集在這些地方，包括泄露設(shè)備上方的封閉區(qū)域的天花板下。主要是靠近有LNG或LNG蒸汽泄露危險的區(qū)域。因此建筑物應(yīng)沒有空氣不易流通的死角。3.2火焰檢測器火焰檢測器有紫外線（UV）火焰檢測器和海王星（IR）火焰檢測器，檢測熱輻射產(chǎn)生的熱量?；鹧娈a(chǎn)生的輻射能通過紫外線和紅外線探測器的波長信號來檢測。當(dāng)輻射達(dá)到一定的程度后，會發(fā)出報警。應(yīng)該注意的是某些光源可能導(dǎo)致誤報警，如焊接產(chǎn)生的電弧光和太陽光的反射等，也能產(chǎn)生紫外線或紅外線。解決誤報警的方法如下：使用不同類型的檢測器。如同時使用紫外線和紅外線檢測器來檢測。檢測系統(tǒng)中，信號必須通過兩種波長的同時確認(rèn)。這樣可減少誤報警。多點(diǎn)檢測。在危險區(qū)域內(nèi)設(shè)置的傳感器，有可能被一個輻射源激活，但該輻射源不能激活多個傳感器。還有一種情況是工作人員接到一個報警信號，但自動切斷和消防系統(tǒng)不起作用，只能收到確認(rèn)信號后才能動作。確認(rèn)信號是通過多數(shù)的檢測器的檢測結(jié)果來確定的。延遲報警。檢測系統(tǒng)在有連續(xù)的火焰信號后，才能發(fā)出報警。3.3高溫檢測器高溫檢測器對固定溫度和溫度上升的速度都很靈敏。檢測器對溫度上升速度的檢測，可以避免由于溫度波動產(chǎn)生的誤報警。高溫檢測器中有一個可熔化的鋼絲，在高溫下熔化（如82℃）。熔化后可以觸發(fā)報警、使設(shè)備關(guān)閉、或啟動消費(fèi)系統(tǒng)。這些檢測器直接安裝在有著火危險的區(qū)域或設(shè)備上。危險性高的設(shè)備不僅安裝高溫檢測器，有時還需安裝可燃?xì)怏w檢測器。3.4低溫檢測器低溫檢測器在LNG或冷蒸汽泄露時發(fā)出報警。這些檢測器的傳感器主要是熱電偶或熱電阻。隨著溫度的變化，其電特性也會變化，因此可以間接的測量溫度。低溫檢測器安裝在LNG設(shè)備的底部，以及產(chǎn)生溢流后，可能聚集液體和蒸汽的底部位置。3.5煙火檢測器煙火檢測器主要是來檢測煙霧和火焰。LNG蒸汽燃燒時產(chǎn)生的煙很少。因此，這些檢測器主要用來檢測電器設(shè)備和儀器是否著火。這些設(shè)備著火是會產(chǎn)生煙。除了高溫檢測器外，采用煙火檢測器是因?yàn)樯倭康臒熁?，有可能產(chǎn)生不了足夠的熱量來觸發(fā)高溫檢測器。主要用于防止火焰延伸到LNG設(shè)備。煙火檢測器通常安裝在控制室的電器設(shè)備和其它有可能產(chǎn)生煙火的設(shè)備上面。3.6缺氧檢測設(shè)備可采用多通道的氣體檢測系統(tǒng)，對不同區(qū)域是否缺氧進(jìn)行檢測。氣體檢測器使用一個內(nèi)置式的取樣泵，抽取來自不同區(qū)域的氣體樣品，通過氣體成分分析，指示是否缺氧及缺氧的程度。檢測系統(tǒng)應(yīng)具有同時指示可燃?xì)怏w含量和缺氧狀況的功能。第四節(jié)：LNG溢出或泄漏LNG溢出能使現(xiàn)場的人員處于非常危險的境地。這些危險包括低溫灼傷、凍傷、體溫降低、肺部傷害、窒息等。當(dāng)蒸汽云團(tuán)被點(diǎn)燃發(fā)生火災(zāi)時，熱輻射也將對人體造成傷害。在意外情況下，如果系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生LNG溢出或泄漏，LNG在短時間內(nèi)將產(chǎn)生大量的蒸汽，與空氣形成可燃的混合物，并將很快擴(kuò)散到下風(fēng)處。于是，產(chǎn)生LNG溢出的附近區(qū)域均存在發(fā)生火災(zāi)的危險性。LNG蒸汽受熱以后，密度小于空氣，有利于快速擴(kuò)散到高空大氣中。蒸汽擴(kuò)散的距離與初始溢出的數(shù)量、持續(xù)的時間、風(fēng)速和風(fēng)向、地形，以及大氣溫度和濕度有關(guān)。從對LNG溢出的研究表明：風(fēng)速比較高時，能很快地驅(qū)散LNG蒸汽云團(tuán)；風(fēng)速較低（或無風(fēng)）時，蒸汽云團(tuán)主要聚集在溢出附近。移動的蒸汽云團(tuán)容易產(chǎn)生燃燒的區(qū)域，主要是在可見氣云團(tuán)的周圍，因?yàn)檫@些區(qū)域內(nèi)的部分混合氣體處于燃燒范圍之內(nèi)。LNG溢出或泄漏是屬于一種比較嚴(yán)重的事故，由設(shè)備的損壞或操作失誤等原因引起。正確評估LNG的溢出，以及蒸汽云團(tuán)的產(chǎn)生與擴(kuò)散，是有關(guān)安全的一個重要問題。溢出的LNG蒸發(fā)速度非常快，形成大量的蒸汽云。蒸汽云將四面擴(kuò)散，比較危險的情況是遇到火源產(chǎn)生火災(zāi)。因?yàn)檎羝臄?shù)量多，溢出的LNG能不斷地蒸發(fā)和擴(kuò)散。在蒸發(fā)和擴(kuò)散過程中，如果遇到有風(fēng)的情況，火災(zāi)可能迅速蔓延。而且火災(zāi)本身也能產(chǎn)生強(qiáng)勁的空氣對流。因此，在考慮人員和設(shè)備的安全問題時，應(yīng)重視風(fēng)和火的相互作用的影響。最危險的情況是由于燃燒產(chǎn)生強(qiáng)烈的空氣對流，能對LNG設(shè)備造成進(jìn)一步的損壞，擴(kuò)大事故的嚴(yán)重性。LNG的溢出可分為溢出到地面和水面兩種類型。4.1LNG溢出到地面主要是指陸地上的LNG系統(tǒng)，因設(shè)備或操作原因，使LNG泄漏到地面。由于LNG與地面之間存在較大溫差，LNG將吸收地面的熱量而迅速氣化，這是一個非?？焖俚臍饣^程，初期的氣化率很高，只有當(dāng)土壤中的水分被凍結(jié)以后，土壤傳遞給LNG的熱量逐漸地減少，氣化速率才開始下降。另外，周圍空氣的傳導(dǎo)和對流，以及太陽輻射也會增加LNG的氣化速率。在考慮系統(tǒng)或設(shè)備的安全問題時，應(yīng)考慮兩方面的問題：首先是設(shè)備本身，在萬一發(fā)生泄漏的情況下，設(shè)備周圍應(yīng)具備有限制LNG擴(kuò)散的設(shè)備（圍堰或蓄液池），應(yīng)使LNG影響的范圍盡可能縮?。黄浯问荓NG溢出后，抑制氣體發(fā)生的速率及影響的范圍。圍堰是用于液化天然氣儲罐發(fā)生泄漏時，防止LNG擴(kuò)散的設(shè)施。圍堰內(nèi)的容積應(yīng)足夠容納儲罐內(nèi)的液態(tài)天然氣。在某些設(shè)計(jì)中，則在儲罐周圍的地面采用低熱導(dǎo)率的材料，如用具有隔熱作用的水泥圍起來，以減少蒸發(fā)的速率。另一種減少蒸發(fā)速率的安全措施是圍繞圍堰，安裝有固定的泡沫發(fā)生器，在發(fā)生LNG溢出時，泡沫發(fā)生器噴出泡沫，泡沫覆蓋在圍堰中的LNG上面，即可以減少來自空氣的熱量，降低了LNG蒸發(fā)產(chǎn)生的速率。目前有一些新的設(shè)計(jì)理念，儲罐周圍不設(shè)圍堰。LNG儲罐安裝在一鋼筋混凝土的外殼上，內(nèi)罐通常使用9Ni鋼制造。如果內(nèi)罐發(fā)生溢出或泄漏，逸出的液體包含在水泥外殼的內(nèi)部，液體表面暴露于空氣的面積相對很小，氣體產(chǎn)生的速度比LNG圍堰內(nèi)要小得多。比較危險的是LNG氣體在飄散的過程中，可能遇到點(diǎn)火源，然后產(chǎn)生燃燒，火焰順著蒸汽云往回蔓延到蒸汽發(fā)生點(diǎn)，對設(shè)施具有潛在的毀壞作用。4.2LNG溢出到水面LNG溢出到水面上時，水面會產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動，并形成少量的冰。氣化的情況與LNG溢出到地面差不多，當(dāng)然，溢出到水面的蒸發(fā)速度要快的多。而且水是一個無限大的熱源，水的流動性為LNG的氣化提供了穩(wěn)定的熱量。有關(guān)的LNG工業(yè)機(jī)構(gòu)和航運(yùn)安全代理機(jī)構(gòu)，對LNG在水上溢出的情況進(jìn)行了深入的研究。根據(jù)有關(guān)報道，LNG溢出到水面的蒸發(fā)速率為0.18㎏/m3.s,基本上不受時間的影響。LNG溢出到水面上，最重要的安全問題是蒸汽云的形成和引起火災(zāi)的可能性。在空曠的地方，LNG產(chǎn)生的蒸汽云一般不會產(chǎn)生爆炸，但有可能引起燃燒和快速蔓延的火災(zāi)。蒸汽云產(chǎn)生以后，主要有兩個方面的問題：一是隨著蒸汽云的擴(kuò)散方向，如果在下風(fēng)向存在高溫?zé)嵩椿蚧鹪矗陀锌赡茳c(diǎn)著這些可燃?xì)怏w云團(tuán)；二是天然氣云團(tuán)被點(diǎn)著以后，火焰的擴(kuò)散及火焰產(chǎn)生的熱流，點(diǎn)燃飄逸的天然氣云團(tuán)。蒸汽云團(tuán)在大氣中的擴(kuò)散是個令人關(guān)注的問題。一旦發(fā)生類似的事故以后，需要利用氣象學(xué)方面的技術(shù)，對可能擴(kuò)散到的區(qū)域，提前進(jìn)行預(yù)報，預(yù)先采取防火和防空氣污染的措施。表8-5LNG和液氮在水面上的蒸發(fā)量和熱流范圍。蒸發(fā)條件蒸發(fā)率/（㎏/㎡.s）熱流密度/（103W/㎡）最大值平均值最大值平均值LNG在水面蒸發(fā)0.229-0.3030.146-0.159132.5-176.684.9-113.3LNG在冰上蒸發(fā)0.332-0.7320.171-0.190192.4-328.199.1-123.0LN2在水面蒸發(fā)0.151-0.3420.063-0.17130.3-68.112.62-34.14.3LNG儲罐處于火災(zāi)情況下的傳熱計(jì)算在設(shè)計(jì)時，要充分考慮火災(zāi)情況下對儲罐的影響，絕熱儲罐周圍發(fā)生火災(zāi)時絕熱結(jié)構(gòu)要經(jīng)得起消防滅火劑的沖擊，不會有移動，溫度高達(dá)5380C時不溶化，如果絕熱材料不能滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，將不能允許用作儲罐的絕熱。當(dāng)LNG儲罐暴露在火災(zāi)條件下，為防止儲罐內(nèi)的壓力過高，應(yīng)釋放儲罐內(nèi)的氣體。氣體排放的量按照傳熱進(jìn)行估算。這種特殊情況下的總熱流可按下列公式計(jì)算：=71000FA0.82+式中,為總的流量(W);為液化天然氣儲罐的正常熱損失(W);A為儲罐所暴露的濕表面面積(M2);F為環(huán)境系數(shù),見表8-6.表8-6環(huán)境系數(shù)基礎(chǔ)環(huán)境系數(shù)有地基的儲罐1.0有水的設(shè)備1.0減壓或放空的設(shè)備1.0地下儲罐0有熱保護(hù)的設(shè)備F=K(904-Tf)/71000注:K為絕熱系統(tǒng)在Tf至9040C溫度之間的平均傳熱系數(shù)[W/(M2.K)];TFw為儲罐內(nèi)的介質(zhì)在排氣條件下的溫度(0C).排氣量按下式計(jì)算:Qm=B/r式中，qm為排氣量；r為排氣時的壓力和溫度條件下的氣化潛熱。4.4LNG泄漏或溢出后的蒸汽擴(kuò)散對LNG的溢出，希望能夠預(yù)測LNG蒸汽量與溢出距離和溢出時間的函數(shù)關(guān)系。這樣可以通過用溢出的流量和時間來預(yù)測可能產(chǎn)生危險的區(qū)域。預(yù)測首先要估計(jì)溢出發(fā)生時產(chǎn)生的蒸汽量，有突然溢出和逐步溢出之分.突然溢出后,LNG的蒸發(fā)速率隨著時間的增加而減少.逐步溢出的LNG則像在溢出到?jīng)]有限制的水面上一樣,蒸發(fā)很快.特別要考慮溫度較低的蒸氣,因密度比空氣大,流出圍堰后會四處彌散.LNG蒸氣充滿圍堰后,然后會流出圍堰,所需的時間要等于或大于達(dá)到穩(wěn)定蒸發(fā)的時間.蒸氣在達(dá)到穩(wěn)定蒸流出圍堰區(qū).蒸氣也有可能在充滿圍堰前,密度就已經(jīng)減小,能上升擴(kuò)散到空氣中,這是比較理想的情況.溢出后蒸氣量與溢出距離和溢出時間的關(guān)系有下類因素決定:1)LNG蒸氣的產(chǎn)生速率.2)圍堰等限制建筑的結(jié)構(gòu)形式.3)大氣條件,包括風(fēng)速、垂直溫度梯度及濕度。LNG蒸氣的擴(kuò)散與空氣的情況有關(guān)。無風(fēng)條件下的擴(kuò)散，比較重的LNG蒸氣受熱上升前，只有少量的LNG蒸氣與空氣混合。蒸氣從與之接觸的地面、太陽輻射獲取能量，同時冷凝和凍結(jié)大氣中的水分。濕空氣形成了可見的蒸氣團(tuán)。在無風(fēng)條件下模擬LNG蒸氣擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型顯示：高含量的LNG蒸氣聚集在溢出點(diǎn)附近，隨后由于溫度上升，密度減少，空氣的浮力作用使之?dāng)U散。溢出流量比較小的情況下，蒸氣逐漸擴(kuò)散和消失，而溢出流量很大是，蒸氣擴(kuò)散越來越嚴(yán)重。當(dāng)蒸七受熱后，開始上升，在上升過程中與空氣混合。有風(fēng)的條件下擴(kuò)散時，LNG蒸氣團(tuán)被流動的空氣帶走，向下風(fēng)方向移動?？諝鈱NG蒸氣從溢出處帶走的過程很復(fù)雜。在大氣中，空氣與溫度很低的LNG蒸氣混合，以及LNG蒸氣被空氣加熱和混合氣體變輕的過程也是很復(fù)雜的，和風(fēng)速、垂直溫度梯度、障礙物情況有關(guān)。雖然過程比較復(fù)雜，但也可以用數(shù)學(xué)模型來模擬。有些研究人員用數(shù)學(xué)模型模擬了大型圍堰去LNG溢出后，產(chǎn)生的蒸氣順風(fēng)擴(kuò)散的情況。同樣，在水面上的無限制溢出的情況也可以模擬。風(fēng)俗和垂直溫度梯度的共同作用，影響LNG蒸氣的水平和垂直的擴(kuò)散。LNG蒸氣在擴(kuò)散的過程中，溫度倒置（指空氣上部的溫度不靠近地面的溫度高），較低的風(fēng)速將使混合過程變慢，并增加順風(fēng)方向的漂移距離。4．5LNG泄露或溢出的預(yù)防焊縫、閥門、法蘭和與儲罐壁連接的管路等，是LNG容易產(chǎn)生泄露的地方。當(dāng)LNG從系統(tǒng)中泄露時，冷流體將周圍的空氣冷卻至露點(diǎn)以下，形成可見霧團(tuán)。通過可見的蒸氣云團(tuán)可以觀測和判斷有LNG的泄露。當(dāng)發(fā)現(xiàn)泄露后，應(yīng)當(dāng)迅速判斷裝置是否需要立即停機(jī)，還是在不停機(jī)的情況下可將泄露處隔離和修復(fù)，事先應(yīng)當(dāng)制定評估泄露的標(biāo)準(zhǔn)并決定相應(yīng)的措施。另外，安全規(guī)程中必須防止人員接近泄露的流體或冷蒸氣，并盡量減少蒸氣接近火源。工廠應(yīng)當(dāng)安裝柵欄、警告標(biāo)志、可燃?xì)怏w檢測器等設(shè)備。管路閥門的泄露閥門是比較容易泄露的部件。雖然LNG系統(tǒng)的閥門都是根據(jù)低溫條件特殊設(shè)計(jì)的，但當(dāng)系統(tǒng)在工作溫度下冷卻后，金屬部分會產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮，管路閥門可能產(chǎn)生泄露。需要充分考慮這種泄露的可能性應(yīng)對措施，并安裝必需的設(shè)備。另外，為了在冷卻過程中操作調(diào)節(jié)這些部件，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備相應(yīng)的工具和服裝?？傊?，暴露在外部的LNG設(shè)備上的閥門，可以通過閥門上異常結(jié)霜來判斷是否出現(xiàn)泄露。日常的檢測可以有效地防止液的泄露。輸送軟管和連接處的泄露LNG從容器向外輸送時，LNG在管路中流動，并有蒸氣回流。由于溫度很低，造成管路螺紋或法蘭連接處的泄露。在使用軟管輸送LNG的情況下，軟管本身也可能產(chǎn)生泄露。柔軟的軟管必須通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的壓力測試，并在使用前對每一根管路進(jìn)行檢查，盡量減少泄露發(fā)生的可能性。當(dāng)輸送管萬一發(fā)生發(fā)生泄露時，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧⑿孤短幎伦。蚯袛噍斔?，更換泄露部件。同時，個人安全保護(hù)和防止蒸氣點(diǎn)燃等措施也要同時啟動。3．氣相管路的泄露在天然氣液化、存儲、汽化等流程中，液化流程使用的制冷也有可能產(chǎn)生泄露。連接液化部分和儲罐的管路、氣體回流管路及汽化環(huán)路都可能產(chǎn)生漏泄。當(dāng)汽化器及其控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，冷氣體和液體進(jìn)入普通溫度下運(yùn)行的管路，造成設(shè)備的損壞。應(yīng)當(dāng)采取預(yù)防措施，使其能夠迅速隔離產(chǎn)生泄露的管路和汽化器，同時采取緊急控制措施，阻止液體繼續(xù)流入汽化器。冷氣體的泄露主要發(fā)生在焊縫、閥門、法蘭、接頭和容器與管路的連接處。在一個封閉空間中。大量的泄露有可能是工作人員產(chǎn)生窒息的危險。當(dāng)冷氣體泄露后，應(yīng)當(dāng)像處理液體泄露一樣采取應(yīng)對措施。這些措施包括：關(guān)閉系統(tǒng)、隔絕泄露區(qū)域、保護(hù)人身安全、隔離火源并盡快將蒸氣云團(tuán)驅(qū)散。在離火源很近的區(qū)域（如使用燃燒設(shè)備的汽化器），應(yīng)當(dāng)設(shè)置快速關(guān)閉系統(tǒng)。除了安裝自動裝置防止冷氣體或液體進(jìn)入外輸管路系統(tǒng)外，汽化器還應(yīng)當(dāng)安裝可燃?xì)怏w檢測器、燃燒傳感器、自動干粉滅火器等設(shè)備。第五節(jié)LNG溢出與防火技術(shù)5．1概述通過制定行之有效的安全計(jì)劃和強(qiáng)化操作人員的意識，將大大減少發(fā)生事故的可能性。然而，盡管有預(yù)防措施，事故有時還是有可能發(fā)生。操作人員應(yīng)當(dāng)受到應(yīng)付緊急情況的訓(xùn)練。工作人員必須對LNG的特性和緊急處理措施有個基本的了解，盡量減少人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失?？刂芁NG的安全排放和控制火災(zāi)，需要有良好的組織和計(jì)劃。流程圖應(yīng)當(dāng)標(biāo)志清楚需要關(guān)閉的閥門、危險檢測器位置、撤離路線、安全設(shè)備和緊急物資的安放地點(diǎn)。定期演練緊急情況的應(yīng)對措施。應(yīng)急設(shè)備和物資應(yīng)放置在很容易取用的地方。工廠應(yīng)該與當(dāng)?shù)叵啦块T、安全部門、急救部門和醫(yī)療部門保持聯(lián)絡(luò)。如果只是少量的LNG泄漏或排放，將很快地蒸發(fā)，有時甚至形成不了可見的蒸氣霧團(tuán)，不會產(chǎn)生積聚。當(dāng)LNG的排放量大于LNG的蒸發(fā)量時，純液體會噴出來，接觸到地面后會產(chǎn)生劇烈的沸騰。地面變冷后，LNG的汽化率逐漸下降，最后穩(wěn)定在較低的氣化率狀態(tài)。汽化率主要由空氣和地面的溫度、風(fēng)速、溢流液體流過的距離、液體聚集后的表面積所決定。通常LNG溢出后危險最大的時刻是在最初的幾分鐘內(nèi)。在這幾分鐘內(nèi)，冷液體接觸的是熱表面，汽化速率很快。5．2緊急狀態(tài)的應(yīng)對措施為了控制LNG溢出和預(yù)防火災(zāi)，緊急反應(yīng)主要有探測、設(shè)備停機(jī)、控制及滅火四個方面。探測快速鑒定LNG排放（液體或蒸氣）的類型、溢出位置、溢出后的擴(kuò)散情況、LNG蒸氣或火勢的移動方向，這些都是很重要的?？梢酝ㄟ^人工檢查或探測器確定LNG泄漏，另外通過聲音（液體或氣體的流動）、沸騰、結(jié)霜、氣味（如果加了氣味的話）可以幫助工作人員檢查到LNG的泄漏。設(shè)備停機(jī)當(dāng)LNG系統(tǒng)發(fā)生泄漏時，停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可以阻止LNG進(jìn)一步泄漏。當(dāng)檢測系統(tǒng)發(fā)出警報時，設(shè)備會自動關(guān)閉或由工作人員關(guān)閉，并控制不要產(chǎn)生點(diǎn)火源。發(fā)生事故的區(qū)域要進(jìn)行隔離。控制控制排放出的LNG或火勢，可以減少財(cái)產(chǎn)的損失和人員的傷亡。排放出的LNG應(yīng)當(dāng)被引到?jīng)]有點(diǎn)火源和不會受低溫液體傷害的區(qū)域?？梢酝ㄟ^圍堰、壕溝、坡槽或其它方法來控制LNG的排放。用高膨脹率的泡沫可以控制LNG的汽化率。消防消防的主要目的是撲滅火源或防止火焰擴(kuò)散。消防設(shè)備主要使用化學(xué)干粉滅火器、高膨脹泡沫滅火器或其它裝備。5．3LNG溢出的控制方法如果LNG蒸氣在室內(nèi)發(fā)生泄漏，通風(fēng)和消除點(diǎn)火源是首要的措施。LNG工廠中使用通風(fēng)機(jī)連續(xù)的通風(fēng)，將LNG蒸氣排出。除了引出蒸氣外，風(fēng)機(jī)可以使用蒸氣與周圍的空氣加速混合，因此促進(jìn)了蒸氣團(tuán)的受熱與擴(kuò)散。在封閉區(qū)域，當(dāng)使用CO2滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火時，要關(guān)閉通風(fēng)的風(fēng)機(jī)。維護(hù)結(jié)構(gòu)和溢流通道可以抑制蒸氣的擴(kuò)散。LNG溢出如果發(fā)生，應(yīng)該首先控制溢出的液體和閃蒸的蒸氣，控制LNG液體的遷移和抑制已點(diǎn)燃的火源的擴(kuò)散。維護(hù)結(jié)構(gòu)和溢流通道的設(shè)計(jì)，由溢流區(qū)域和溢流產(chǎn)生危險的可能性來確定。當(dāng)LNG蒸氣云團(tuán)中沒有氣源，操作人員和設(shè)備只有被低溫液體損害的危險，這是種比較理想的情況。如果LNG流到未包復(fù)防護(hù)材料的設(shè)備或構(gòu)件表面，將快速氣化。LNG在表面流動幾分鐘后，物體被冷卻以后，LNG的蒸發(fā)率會有所降低。還可以采用混凝土或泥土等材料建造圍堰，或修成溝渠，或其它型式的防護(hù)結(jié)構(gòu)，將溢出的LNG限制在一定在范圍內(nèi)，不讓其任意流淌，可以大幅度地減少LNG的蒸發(fā)。溢出的LNG被限制在圍堰或溝渠之內(nèi)，減少暴露的LNG表面與空氣的對流換熱，也可以降低LNG表面的氣化率。LNG的氣化速度降低，可以減小可燃?xì)怏w覆蓋的范圍。然而，采用這些方法以后，也將延長LNG存在的時間。根據(jù)溢出的LNG是否靠近火源和是否會產(chǎn)生一些潛在的低溫傷害等因素，綜合考慮是否有必要采用泡沫滅火劑。在少數(shù)場合，溢出的LNG數(shù)量較多的情況下，如果周圍是比較安全的地帶，也許有必要特意將它們點(diǎn)燃，使它們快速氣化。當(dāng)然需要分析清楚短期加速氣化和長期緩慢氣化不同的危險性。5.4有關(guān)消防保護(hù)防火的首要措施是控制可燃物，防止其擴(kuò)散。這主要依靠LNG工廠的設(shè)計(jì)、建造和安全操作。其次是在LNG溢流發(fā)生后與控制管理人員聯(lián)系，啟動消防系統(tǒng)。使用高膨脹率、低密度的泡沫減少LNG蒸氣的擴(kuò)散。減少空氣與LNG蒸氣混合形成的可燃物。通常情況下，氣體產(chǎn)生的大火（包括LNG）在燃料源未被切斷前，產(chǎn)生應(yīng)該設(shè)法切斷燃料源。在大火不會再次造成破壞的情況下，應(yīng)當(dāng)讓大火燒完。然而，當(dāng)人員處于危險境地、氣體閥門處在火焰中或大火的熱量能通過設(shè)備傳熱對人體造成間接傷害時，應(yīng)當(dāng)將火立即撲滅。將火撲滅可以減少火災(zāi)產(chǎn)生的損失及防止火焰的擴(kuò)散。對于小型設(shè)備，如LNG的容量少于400L的設(shè)備，如果發(fā)生火災(zāi)，在火災(zāi)被撲滅之前，溢出的LNG就可能燃燒得差不多了。對于大型設(shè)備產(chǎn)生的火災(zāi)，首要的目的是控制火焰的傳播。天然氣在點(diǎn)著的瞬間，火焰很大，在開始燃燒后，火焰的大小由氣化率決定。在某些場合，控制LNG的火焰比滅火的效果好，使其不能再點(diǎn)燃更大的天然氣云團(tuán)。應(yīng)在上風(fēng)口的位置控制火焰，滅火劑順著風(fēng)向向火焰流動，并使消防人員遠(yuǎn)離火焰。滅火可以減少火災(zāi)造成的損失，撲滅的時間越短，造成的損害越少?；瘜W(xué)干粉滅火劑和二氧化碳滅火劑，都可以用于撲滅LNG產(chǎn)生的火焰。泡沫和水滅不了LNG產(chǎn)生的大火。對化學(xué)干粉滅火劑進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)研究，LNG工廠中用得最多的是化學(xué)干粉滅火劑。在一些大型的、固定的工廠中，都安裝了便攜式化學(xué)干粉滅火劑。在大型工廠中，也有移動式或車裝載的化學(xué)干粉滅火設(shè)備。使用滅火劑撲滅LNG產(chǎn)生的火災(zāi)時，滅火劑必須快速工作，滅火劑的量要根據(jù)對火災(zāi)可規(guī)模的預(yù)計(jì)來確定滅火劑的量。5.5滅火劑1.化學(xué)干粉滅火化學(xué)干粉滅火是通過干粉與火焰接觸時產(chǎn)生的物理化學(xué)作用滅火。干粉顆粒以霧狀形式噴向火焰，大量吸收火焰中的活性基團(tuán)，使燃燒反應(yīng)的活性基團(tuán)急劇減少，中斷燃燒的連鎖反應(yīng)，從而使火焰熄滅。干粉噴向火焰時，象濃云似的罩住火焰，減少熱輻射。干粉受高溫作用，會放出結(jié)晶水或產(chǎn)生分解，不僅可以吸收火焰的部分熱量，還可以降低燃燒區(qū)內(nèi)的氧含量。在封閉和開放的區(qū)域，可以用化學(xué)干粉滅火劑撲滅LNG產(chǎn)生的火災(zāi)，但使用需要有一定的技巧?；瘜W(xué)干粉滅火劑噴到火焰上后，可以破壞燃燒鏈。如果化學(xué)干粉滅火劑噴到了不均勻的表面，LNG液面有可能再次被點(diǎn)燃。操作化學(xué)干粉滅火劑時，應(yīng)站在火焰的上風(fēng)口，將滅火劑均勻噴灑到火焰上。將整個房間或封閉區(qū)域都噴上滅火劑，可以將LNG產(chǎn)生的火焰撲滅。但應(yīng)防止再次點(diǎn)燃?xì)埓娴腖NG蒸氣。使用化學(xué)干粉滅火劑撲滅LNG產(chǎn)生的火災(zāi)時，滅火劑應(yīng)當(dāng)有足夠的量。滅火劑的數(shù)量與火焰燃燒時間的長短、火災(zāi)區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)等因素的有關(guān)。操作人員如果對滅火器的操作比較熟練，一個30L化學(xué)干粉滅火器能撲滅2m2范圍內(nèi)的火焰?；瘜W(xué)干粉滅火器也可以用來撲滅其它氣體產(chǎn)生的火災(zāi)，但這要看火災(zāi)的形勢和操作人員的能力?；瘜W(xué)干粉滅火方法不大適合于規(guī)模很大的火災(zāi)?？梢砸苿拥?50L化學(xué)干粉滅火器，可撲滅14m2范圍的大火。然而，操作人員必須受過良好的訓(xùn)練，在操作滅火器時沒有障礙或不會將火星噴出火焰區(qū)。由于這些滅火劑噴出后存在時間較短，當(dāng)滅火劑擴(kuò)散后，火焰有可以回?fù)?。滅火劑擴(kuò)散或耗盡后，暴露的設(shè)備由于被火焰加熱了，因而有足夠的熱量將可燃?xì)饣騆NG重新點(diǎn)燃。對于一些重點(diǎn)防火的地方，需要安裝固定的滅火系統(tǒng)。固定的滅火系統(tǒng)可以迅速起動滅火，而移動的滅火器則有一定的操作時間。滅火劑也有可能對人員產(chǎn)生傷害，如降低可視度、造成短暫的呼吸困難。雖然在使用滅火器的時候，這不是一個重要的問題，但對于固定滅火系統(tǒng)，當(dāng)控制區(qū)域內(nèi)有人員時，就不得不考慮這個問題。一般是先發(fā)出警報，滅火系統(tǒng)適當(dāng)延遲啟動，使人員有時間撤離。不得的是損失了滅火的最好時間，因?yàn)榛馂?zāi)發(fā)生后，滅火越早撲滅越容易。在考慮LNG設(shè)備和裝置的滅火系統(tǒng)時，必須充分考慮到滅火系統(tǒng)的能力。化學(xué)干粉滅火系統(tǒng)可以作為一種輔助的滅火方法。而不是主要的和首選的滅火方法。2.高膨脹率(Hi-Ex)泡沫滅火高膨脹率的泡沫可用來抑制LNG產(chǎn)生的火焰擴(kuò)散，并降低火焰的輻射。該滅火劑最好的膨脹效果是600：1。當(dāng)泡沫噴到液態(tài)天然氣表面后，LNG的蒸發(fā)率會有所增長。蒸氣不斷受熱并穿過泡沫上升，而不是在地面擴(kuò)散。在使用高膨脹率泡沫后，LNG蒸氣擴(kuò)散范圍可明顯減小。發(fā)泡沫噴到已點(diǎn)燃的LNG表面時，它能抑制熱量的傳遞，降低蒸發(fā)率和火焰的規(guī)模。使火焰變小，輻射熱減少，滅火的難度也可以相應(yīng)降低。高膨脹率泡沫系統(tǒng)必須應(yīng)在特殊的場合。如用來保護(hù)LNG儲罐圍堰、輸送管線、泵、液化和氣化用的換熱器、LNG輸送區(qū)等。高膨脹率泡沫并不是撲滅LNG火災(zāi)的最好辦法，它只能減少LNG火災(zāi)的危害。而且在安裝、調(diào)試、維修等方面受容量和價格的限制。3.二氧化碳和水二氧化碳和水可用來控制LNG產(chǎn)生的大火，但不是滅火。如果將水噴到液態(tài)天然氣的表面，會使LNG的蒸發(fā)率增大，從而使LNG的火勢增強(qiáng)。因此，不能用水來直接噴淋到LNG或LNG蒸氣上。用水的目的主要是將尚未著火而火焰有可能經(jīng)過的地方弄濕，使其不容易著火。最常用的控制LNG火焰的方法是利用水霧吸收熱量。安裝噴淋系統(tǒng)，需要像安裝滅火系統(tǒng)一樣，要涵蓋整個所需要的區(qū)域。然而，與滅火系統(tǒng)的目的不同的是，水噴淋系統(tǒng)主要用來延長時間、保護(hù)財(cái)產(chǎn)，整個系統(tǒng)簡便、可靠。安裝水噴淋系統(tǒng)通常是用于保護(hù)設(shè)備財(cái)產(chǎn)。水噴淋系統(tǒng)在大型工廠中都有使用，大型的LNG儲罐或冷箱可以在外部安裝水噴淋系統(tǒng)。專家推薦LNG工廠應(yīng)該安裝供水系統(tǒng)。對于容量大于266m3以上的LNG儲罐，要求安裝供水和輸送系統(tǒng)。水系統(tǒng)可用于控制火勢，除了可以吸熱和保護(hù)暴露在火焰下的建筑使之不致于很快著火外，還可用來保護(hù)個人安全。人工操作的便攜式CO2滅火器適合于較小的電器發(fā)生的火災(zāi)，小型的氣體火災(zāi)。它們在滅小型的A級火災(zāi)時并不是很有效。這些滅火器的使用僅限于幾平方米的區(qū)域或室內(nèi)，風(fēng)力不大，不會吹散CO2的封閉區(qū)域。表8-7列出了LNG火災(zāi)的滅火方式。表8-7LNG火災(zāi)的滅火方式滅火方式等級使用方法說明化學(xué)干粉滅火（碳酸甲）1應(yīng)用在火的根源。決不能直接噴到火焰上利用化學(xué)反應(yīng)來滅火。需要熟練的操作。如果有障礙物的話，滅火是不可能的化學(xué)干粉滅火（碳酸鈉）2應(yīng)用在火的根源。決不能直接噴到火焰上利用化學(xué)反應(yīng)來滅火。需要熟練的操作。如果有障礙物的話，滅火是不可能的鹵化氫（鹵的氣體化合物）N/A緊用于封閉區(qū)域。應(yīng)用在火的根源。決不能直接噴到LNG中。在中控室、LNG車上使用利用化學(xué)反應(yīng)或是使火焰缺氧熄滅。在撲滅LNG產(chǎn)生的火災(zāi)時，需要熟練的操作。如果有障礙物的話，滅火是不可能的。周圍的環(huán)境有可能使滅火劑失效高膨脹率泡沫（Hi-Ex）3直接噴到火和未點(diǎn)燃的LNG上面，以減少LNG溢流并發(fā)生點(diǎn)燃懂得機(jī)會使LNG與火焰隔絕，減小火焰大小，從而使蒸發(fā)率減小二氧化碳（CO2）水3在火上方使用，不要直接噴在火焰上可以控制但不能滅火。直接噴到LNG上將增大蒸氣和火焰的高度。對于沒有氣體的火災(zāi)比較合適水3僅用來保護(hù)臨近的財(cái)產(chǎn)設(shè)備和在附近的人員。不能噴到LNG上面?？梢砸运F形式噴到熱蒸氣中，幫助LNG蒸氣團(tuán)的縮小控制沒有氣體源的火焰。也可以用來冷卻部分的設(shè)備。水霧噴到LNG中可以增大蒸發(fā)率和火焰高度。①等級：1—滅LNG火的最好方法；2—可以滅LNG火災(zāi)；3—不能滅火，但可以控制。第六節(jié)基礎(chǔ)設(shè)施的安全要求在考慮LNG裝置的基礎(chǔ)設(shè)施時，應(yīng)充分考慮裝置對附近交通、周邊環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。從設(shè)備的角度，應(yīng)防止LNG從系統(tǒng)中漏泄或溢出，同時還必須考慮意外情況下萬一發(fā)生LNG漏泄或溢出時，配套相應(yīng)的防范措施，如在LNG儲罐周圍設(shè)置圍堰或蓄液區(qū)。即使發(fā)生LNG的漏泄或溢出的事故，可燃液體可被限制在蓄液區(qū)內(nèi)，不會四處流淌。圍堰區(qū)的作用除了控制可燃液體四處流淌以外，如果發(fā)生火災(zāi)，還能阻止火焰蔓延到周邊地區(qū)。可以將事故產(chǎn)生的危害降低到最小。圍堰或蓄液區(qū)的最小容積，可按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。6.1LNG儲罐的最小距離LNG儲罐之間需要有適當(dāng)?shù)耐ǖ?，便于設(shè)備的安裝、檢查和維護(hù)，按照美國消防協(xié)會NFPA—59A的標(biāo)準(zhǔn)。儲罐之間的最小間距應(yīng)符合表8-8規(guī)定。容量在0.5m3以上的液化天然儲罐不應(yīng)放置在建筑物內(nèi)。表8-8儲罐與邊界和儲罐之間的距離儲罐容量（水容積）/m3從圍堰邊緣到邊界線的最短距離/m儲罐之間的最短距離/m3.8～7.64.61.57.6～56.87.61.556.8～114151.5114～26523相鄰儲罐直徑總和的1/4（最小1.5m）﹥265儲罐直徑的0.70倍，但不小于31m6.2汽化器等工藝設(shè)備和安裝距離汽化器和工藝設(shè)備距離控制室、辦公室、車間和場地邊界也需要離開一定的距離。用于管道輸送的液化天然氣裝卸碼頭，離附近的橋梁至少30m以上。液化天然氣裝卸用的連接裝置，距工藝區(qū)、儲罐、控制大樓、辦公室、車間和其它重要的裝置至少在15m以上。用于處理液化天然氣的建筑物和圍墻，應(yīng)采用輕質(zhì)的、不可燃的非承重墻。有LNG流體的工作間、控制室或車間之間墻體至少有2層，而且能承受4.8kpa的靜壓，墻體上不能有門和其它連的通道，墻體還需要有足夠的防火能力。有LNG流體的建筑物內(nèi)，應(yīng)當(dāng)具有良好的通風(fēng)，防止可燃?xì)怏w或蒸氣聚集而產(chǎn)生燃爆。6.3LNG儲罐的防震在設(shè)計(jì)LNG儲罐及其管路系統(tǒng)時，應(yīng)該考慮它的地震負(fù)荷（抗震性）。對所選的地址要進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，以獲得有關(guān)的地震特性和地質(zhì)信息，如地震活動性、地質(zhì)條件、預(yù)期的頻率和最大振幅等重要信息。按照“鍋爐和壓力容器規(guī)范”設(shè)計(jì)和制造的LNG儲罐，支承系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)垂直方向和水平方向的加速度來設(shè)計(jì)。第七節(jié)LNG儲存中的安全問題液化天然氣在儲存期間，無論隔熱效果如何好，總要產(chǎn)生一定數(shù)量的蒸發(fā)氣體。儲罐容納這些氣體的數(shù)量是有限的，當(dāng)儲罐內(nèi)的工作壓力達(dá)到允許最大值時，蒸發(fā)的氣體繼續(xù)增加，會使儲罐內(nèi)的壓力上升。LNG儲罐的壓力控制對安全儲存有非常重要意義。涉及到LNG的安全充注數(shù)量，壓力控制與保護(hù)系統(tǒng)和儲存的穩(wěn)定性等諸多因素。液化天然氣儲存安全技術(shù)主要有以下幾方面：1）儲罐材料。材料的物理特性應(yīng)適應(yīng)在低溫條件下工作，如材料在低溫工作狀態(tài)下的抗拉和抗壓等機(jī)械強(qiáng)度、低溫沖擊韌性和熱膨脹系數(shù)等。2）LNG充注。儲罐的充注管路設(shè)計(jì)應(yīng)考慮在頂部和底部均能充灌，這樣能防止LNG產(chǎn)生分層，或消除已經(jīng)產(chǎn)生的分層現(xiàn)象。3）儲罐的地基。應(yīng)能經(jīng)受得起與LNG直接接觸的低溫，在意外情況下萬一LNG產(chǎn)生漏泄或溢出，LNG與地基直接接觸，地基應(yīng)不會損壞。4）儲罐的隔熱。隔熱材料必須是不可燃的，并有足夠的牢度，能承受消防水的沖擊力。當(dāng)火蔓延到容器外殼時，隔熱層不應(yīng)出現(xiàn)熔化或沉降，隔熱效果不應(yīng)迅速下降。5）安全保護(hù)系統(tǒng)。儲罐的安全防護(hù)系統(tǒng)必須可靠，能實(shí)現(xiàn)對儲罐液位、壓力的控制和報警，必要時應(yīng)該有多級保護(hù)。7.1LNG儲罐的充注條件對于任何需要充注LNG或其它可燃介質(zhì)的儲罐（或管路），如果儲罐（或管路）中是空氣，不能直接輸入LNG，需要對儲罐（或管路）進(jìn)行惰化處理，避免形成天然氣與空氣的混合物。如儲罐（包括管路系統(tǒng)）在首次充注LNG之前和LNG儲罐在需要進(jìn)行內(nèi)部檢修時，修理人員進(jìn)去作業(yè)之前，也不能直接將空氣充入充滿天然氣氣氛的儲罐內(nèi)，而是在停止使用以后，先向儲罐內(nèi)充入惰化氣體，然后再充入空氣。操作人員方能進(jìn)入儲罐內(nèi)進(jìn)行檢修。惰化的目的是要用惰性氣體將儲罐內(nèi)和管路系統(tǒng)內(nèi)的空氣或天然氣轉(zhuǎn)換出來，然后才能充注可燃介質(zhì)。儲罐在首次充注LNG之前，必須經(jīng)過惰化處理，惰化處理是將惰性氣體置換儲罐內(nèi)的空氣，使罐內(nèi)的氣體中的含氧量達(dá)到安全的要求。用于惰化的惰性氣體，可以是氮?dú)?、二氧化碳等。通?？梢杂靡簯B(tài)氮或液態(tài)二氧化碳汽化來產(chǎn)生惰性氣體。LNG船上則設(shè)置惰性氣體發(fā)生裝置。通常采用變壓吸附、氨氣裂解和燃油燃燒分離等方法制取惰性氣體。表8-9列出了常見的氮?dú)庵迫》椒?。?-9常見的氮?dú)庵迫》椒ㄖ迫》椒ㄔ系捏w積分?jǐn)?shù)（%）空氣低溫分離空氣99.5以上膜分離空氣99.0變壓吸附分離空氣99.0氨氣裂解氨氣99.4燃油燃燒分離燃油99.7充注LNG之前，還有必要用LNG蒸氣將儲罐中的惰化氣體置換出來，這個過程稱為純化。具體方法是用氣化器將LNG氣化并加熱至常溫狀態(tài)，然后送入儲罐，將儲罐中的惰性氣體置換出來，使儲罐中不存在其它氣體。純化工作完成之后，方可進(jìn)入冷卻降溫和LNG的加注過程。為了使惰化效果更好，惰化時需要考慮惰化氣體密度與儲罐內(nèi)空氣或可燃?xì)怏w的密度，以確定正確的送氣部位。天然氣各組分與空氣的相對密度見表8-10。表8-10天然氣各組分與空氣的相對密度介質(zhì)名稱相對分子質(zhì)量相對密度（以空氣為基準(zhǔn)）著火溫度/℃燃燒范圍（%）甲烷160.556325～15乙烷301.044723～12.5丙烷441.524922.2～9.5丁烷582.014081.9～8.5有關(guān)LNG的管路等設(shè)備也同樣需要進(jìn)行惰化處理，處理方法是一樣的。7.2LNG儲罐的最大充裝容量低溫液化氣體儲罐必須留有一定的空間，作為介質(zhì)受熱膨脹之用，不得將儲罐充滿。充灌低溫液體的數(shù)量與介質(zhì)特性，與設(shè)計(jì)的工作壓力有關(guān)，LNG儲罐的最大充注量對安全儲存有著非常密切的關(guān)系?？紤]到液體受熱后的體積將會膨脹，可能引起液位超高，而液位超高容易引起LNG溢出，因此，必須留有一定的空間。究竟留多大的膨脹空間，需要根據(jù)儲罐安全排放閥的設(shè)定壓力和充注時LNG的具體情況來確定。LNG充灌數(shù)量最主要通過儲罐內(nèi)的液位來控制。在LNG儲罐中設(shè)置了液位指示裝置，是觀測儲罐內(nèi)部液位的“眼睛”，對儲罐的安全至關(guān)重要。液化天然氣儲罐應(yīng)當(dāng)裝備有二套獨(dú)立的液位測量裝置時，應(yīng)考慮密度變化對液位的影響。液位計(jì)的更換應(yīng)在不影響儲罐正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行。以保證隨時可以對儲罐內(nèi)的液位進(jìn)行檢測。除了液位測量裝置以外，儲罐還應(yīng)裝備高液位報警器，使操作售貨員有充足的時間停止充注，不致于使液位超過允許的最大淤高度。報警器應(yīng)安裝在操作人員能夠聽到的地方。NFPA—59A規(guī)定：對于容量比較小的儲罐（265m3以下），允許裝備一個液位測試閥門來代替液位報警器，通過人工手動的方法來控制，當(dāng)液位達(dá)到淤測試閥門時，手動切斷進(jìn)料。LNG儲罐的壓力控制LNG儲罐的內(nèi)部壓力是最重要的防護(hù)措施之一，必須控制在允許的壓力范圍之內(nèi)。罐內(nèi)壓力高或過低（出現(xiàn)負(fù)位），對儲罐都是潛在的危險。影響儲罐壓力的因素很多，諸如熱量進(jìn)入引起液體的蒸發(fā)、充注期間液體的快速閃蒸、大氣壓下降或錯誤操作，都可能引起罐內(nèi)壓力上升。另外，如果以非?？斓乃俣葟膬尴蛲馀乓夯虺闅猓锌赡苁构迌?nèi)形成負(fù)壓。LNG儲罐內(nèi)壓力的形成主要是液態(tài)天然氣受熱引起蒸發(fā)所致，過多的蒸發(fā)氣體（BOG）會使儲罐內(nèi)的壓力上升。必須有可靠的壓力控制裝置和保護(hù)裝置來保障儲罐的安全。使罐內(nèi)的壓力在允許范圍之內(nèi)。在正常操作時，壓力控制裝置將儲罐內(nèi)過多的蒸發(fā)氣體輸送到儲蓄所管網(wǎng)、再液體系統(tǒng)或燃料供應(yīng)系統(tǒng)。但在蒸發(fā)氣體驟增或外部無法消耗這些蒸發(fā)氣體的意外情況下，壓力安全保護(hù)裝置應(yīng)能自動開啟，將蒸發(fā)氣體送到火炬燃燒或放空。因此，LNG儲罐的安全保護(hù)裝置必須具備足夠的排放能力。此外，有些儲罐還應(yīng)安裝有真空安全裝置。真空安全裝置能感受儲罐內(nèi)的壓力和當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?，能夠判斷罐?nèi)是否出現(xiàn)真空。如果出現(xiàn)真空，安全裝置應(yīng)能及時地向儲罐內(nèi)部補(bǔ)充LNG蒸氣。安全裝置（安全閥）不僅用于LNG儲罐的防護(hù)，在LNG系統(tǒng)中，LNG管路、LNG泵、氣化器等所有可能產(chǎn)生超壓的地方，都應(yīng)該安裝足夠的安全閥。安全閥的排放能力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)條件下的排放要求。安全排放所需的排放按下式計(jì)算：Qv=49.5*A/r*式中，Qr為相對于空氣的流量（m3/h）（在15.5℃、101.35KPa條件下）；A為總熱流量（KW）;r為儲存液體的氣化潛熱（KJ/KG）；T為氣體在安全閥進(jìn)口處的熱力學(xué)溫度（K）；Mr為氣體的相對分子質(zhì)量。為了維修或其它目的，在安全閥和儲罐之間安裝有截止閥，將LNG儲罐和壓力安全閥、真空安全閥等隔開。但截止閥必須處在全開位置，并有鎖定裝置和鉛封。只有在安全閥需要檢修時，截止閥才能關(guān)閉，而且必須由有資質(zhì)的專管人員操作。7．4間歇泉和水錘現(xiàn)象如果儲罐底部有很長的而且充滿LNG的豎直管路，由于管內(nèi)流體受熱，管內(nèi)的蒸發(fā)氣體可能會定期地產(chǎn)生LNG突然噴發(fā)。產(chǎn)生這種突然噴發(fā)的原因，是由于管路蒸發(fā)的氣體不能及時地上升到液面，溫度不斷升高，氣體的密度減小，當(dāng)氣體產(chǎn)生浮力足以；克服LNG液柱高度產(chǎn)生的壓力時，氣體會突然噴發(fā)。氣體上升時，將管路中的液體也推到儲罐內(nèi)，由于這部分氣體溫度比較高，上升時與液體進(jìn)行交換，液體大量的閃蒸。使儲罐內(nèi)的壓力的壓力迅速升高。如果豎直管路的底部又是比較長的水平管路，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。在管內(nèi)液體被推到儲罐的過程中，管內(nèi)部分窨被排空，儲罐中的液體迅速補(bǔ)充到管內(nèi)，又重新開始?xì)馀莸姆e聚，過一段時間以后，再次形成噴發(fā)。這種間歇式的噴發(fā)，稱這為間歇泉現(xiàn)象。儲罐內(nèi)的壓力驟然上升，有可能導(dǎo)致安全閥的開啟。因此，儲罐底部豎直管路比較長時，有可能出現(xiàn)間歇泉。上面提及的系統(tǒng)被周期性的減壓和增壓，則該處形成液體不斷地排空和充注。管路中產(chǎn)生的甲烷蒸氣被重新注入的液體冷凝。形成水錘現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的瞬間高壓。這種高壓有可能造成管路中的墊圈和閥門損壞。第八節(jié)管路和閥件的安全要求管道系統(tǒng)的材料應(yīng)不僅能夠正常運(yùn)行溫度，還應(yīng)能承受可能遇到的緊急善時的極限溫度。管道系統(tǒng)應(yīng)有良好的絕熱或其它措施，防止管道在極端溫度下出現(xiàn)的損壞。在緊急情況下，若管路暴露在燃燒的環(huán)境中，應(yīng)將其與火焰隔離并截?cái)喙軆?nèi)流體流動。對于儲罐的輸液管線、冷箱等部件，損壞后有可能釋放出大量的可燃流體，應(yīng)該有防火材料保護(hù)。管路接頭處一般不采用鋁、銅、銅合金等材料。管道系統(tǒng)不允許使用F型接管、螺旋焊接結(jié)構(gòu)和對接焊的焊接結(jié)構(gòu)。鑄鐵類的管道也不允許使用。與容器連接的管路，如果口徑大于25mm，并有液體經(jīng)過的接頭處，應(yīng)當(dāng)裝備至少一個能自動關(guān)閉的閥門，或能遠(yuǎn)程控制的快速截止閥。LNG管道支架對安全也有非常重要影響。它們可能遭遇明火或接觸到溢出的低溫液體時，應(yīng)當(dāng)有足夠的承受能力，或有相應(yīng)的保護(hù)措施來避免其不受火災(zāi)或溢出的低溫液體的破冰。用于LNG或低溫流體管道的管架，在設(shè)計(jì)時應(yīng)注意避免產(chǎn)生過高的熱量傳導(dǎo)，引起結(jié)冰或支架材料的脆裂。管徑小于等于50mm的管路，可以采用螺紋、焊接或法蘭等密封結(jié)構(gòu)。而50mm以上的LNG管咱，接頭不能使用壓緊式法蘭或螺紋連接的密封結(jié)構(gòu)?？刹捎煤附拥姆ㄌm接頭，焊接材料的熔點(diǎn)應(yīng)在540℃以上。工作溫度低于-30℃的管路，其支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)量減少傳熱，避免結(jié)冰。在低溫下工作的波紋形膨脹節(jié)內(nèi)部應(yīng)有絕熱措施，避免在波紋上形成冰。第九節(jié)裝卸作業(yè)進(jìn)行LNG裝卸作業(yè)時，應(yīng)有具有資格認(rèn)證的操作人員始終參與操作。操作說明不僅應(yīng)標(biāo)明正常的操作方法，也應(yīng)標(biāo)明緊急狀態(tài)的應(yīng)急措施。進(jìn)行LNG輸送時，裝卸區(qū)域應(yīng)杜絕一切火源，如焊接、火