大型LNG储罐安全性分析与控制的措施

大型LNG储罐安全性分析与控制的措施

许东来 ,向雪尔 ,白瑞雨

中国建筑第二工程局有限公司， 广东 深圳 518034

 摘要：由于LNG具有热值大、性能高等特点，因此越来越多LNG通过储罐的形式投入到各大生产活动之中。大型的储罐来进行储藏LNG，属于一个重大的危险源，一旦在运输过程中发生事故，将造成严重的环境污染以及人员伤亡等难以弥补的后果。因此对于大型LNG储罐设备进行风险评估以及安全性的分析和控制十分重要，可以在源头上减少事故的发生率。本文主要介绍LNG储罐的发展背景和安全性问题分析，通过分析大型LNG储罐设备存在的风险来进行探讨，并提出相关的安全控制措施。

  关键词：大型LNG储罐；安全性分析；控制措施

   引言：天然气是油气田挖掘出来的一种可燃气体，在后期低温处理之后，液化为液体，形成LNG，液化处理起到了方便运输的效果，而且LNG无色、无味、无毒、无腐蚀性，因此是一种较为环保型的资源，为生产起到了清洁、高效的效果。由于LNG能够有助于能源消费国来实现能源供应的多元化，有效保障能源供应问题，因此天然气资源在众多国家的生产生活中都起到了至关重要的作用，天然气主要以LNG的形式运输，可以保证运输过程中的安全性。

一、LNG的发展背景

  近些年在国家能源结构优化产业升级，以及环境治理工作的推动作用下，LNG作为较为清洁、高效的能源，迅速占领了国家能源消费市场。为了满足我国各行各业对LNG的需求，我国相继在上海、广东、福建、江苏、山东等地方建立了LNG接收站，但是由于LNG具有易燃易爆的性质，所以LNG储罐作为LNG储存的主要设备也成为在生产以及运输过程中的重大危险源。在LNG的发展历史上发生过很多事故，虽然由于LNG储罐原因引起的事故相对较少，但这种事故一旦发生，尤其是储罐爆炸的发生，将会造成巨大的人员伤亡和经济损失。例如，美国俄亥俄州克利夫兰市储罐事故，是1944年10月20号下午2:30，当地的LNG调峰站工程，LNG储罐突然爆裂，溢出1,200,000加仑的液态天然气引发爆炸，伤亡涉及14个街区，财产损失巨大，同时造成136人丧生。我国LNG的开采和发展工作起步较晚，尤其是天然气在人们日常生活中的应用，大概持续了有10年左右的时间，所以我国关于这方面的标准比较少，但LNG的储罐储存工作十分重要，因此需要加强重视。

二、安全性问题分析

  LNG以甲烷作为主要原料，被公认是地球上最干净的化石能源，为了方便天然气的运输，需要在－162摄氏度下进行低温处理，形成液态形式，如果LNG发生泄漏也会以蒸汽的形式散开，所以当LNG完全汽化之后也不会被人察觉，但是在储存中仍然存在着一定风险。

  （一）在储存过程中的翻滚问题

  LNG在储罐过程中发生翻滚现象十分常见，主要原因是新注入的LNG跟原有的LNG混合不够充分，从而形成两个相对稳定的分层现象，但由于底部的LNG密度相对较高，但随着储罐的传热，储罐内的液体能形成自然循环，从而引起各层LNG的密度变化，当相邻LNG密度相近时就会发生汽化，从而引发事故，当温差达到0.3摄氏度以上就会出现翻滚的现象。

   （二）LNG泄漏问题

  由于LNG是在－162摄氏度下以液态形式储存，所以一旦发生泄漏就会存在很大危险，会造成现场工作人员的冻伤甚至窒息问题。如果泄漏的地方有火苗存在，那么还会引发火灾或者爆炸，会严重威胁当地居民的安全，带来巨大的经济损失。引发泄漏的原因多样化，如焊接问题、阀门处理不当、连接处连接问题等都会造成LNG的泄漏。

  （三）引发火灾、爆炸

  LNG是液态天然气，其燃点为650摄氏度，燃烧范围大约在体积分数5%～15%之间。当LNG与空气相反应，在达到燃点的基础上遇到火焰就会发生爆炸。在生产生活中应该从多方面入手，对于燃烧点、可燃物、助燃物等都要严格做好把控，特别是储存和运输LNG的地段要做好严格管理。虽然LNG可能会引发爆炸、火灾，但由于LNG的燃点过高，并且泄漏时LNG会迅速挥发，因此很难达到燃烧的条件，所以即使发生泄漏现象，LNG也很难引发爆炸和火灾。

三、相关控制措施

  （一）防翻滚控制

  LNG在储罐运输过程中发生翻滚现象是由于温差导致，所以为了减少储罐过程中LNG发生翻滚现象，要从温差方面入手。每台储罐设备都应该安装一套监测仪，用于检测密度和温度，尤其是储罐内上下的密度和温度，所以检测设备需要在罐内上下移动，测量可以采用人工和自动相结合的方法，通过检测设备反馈的信息，工作人员可以初步了解储罐内上下的密度差和温度差，再通过相关理论来推断罐内是否会发生翻滚。同时，防止翻滚现象还可以从原料方面入手，在上下密度差、温度差达到一定值时，可以通过注入新的LNG来缓和这些差值，从而减少翻滚。

  （二）控制LNG泄漏问题

  LNG泄漏问题也是引发爆炸、火灾的严重隐患，因此为了提高大型LNG储罐的安全性，需要从控制LNG泄漏方面解决，一般情况下，控制LNG泄漏有两种方法：被动防护法和主动防护法。

  首先是被动防护法，这个方法主要是为了减少LNG的蒸发表面积，建立高的防火堤可以有效控制LNG的泄漏以及泄漏后的扩散问题，防火堤可以继续用斜坡等划分为更好的区域，这些小区域里可以设计较深的沟渠，这样可以起到减少LNG蒸发面积的作用。如果受当地政策影响不能建筑高的防火堤时，也可以通过在矮的防火堤增加水幕，这样也能通过减少辐射热度，从而保护相关储存设备。

  其次是主动防护法，这个方法主要涉及一个重要系统的采用——高倍数泡沫系统，这个系统的使用主要有两种功能：其一是有蒸汽驱散的功能。当LNG发生泄漏但并未引发火灾时，可以用该系统来有效地驱散汽化的LNG，从而降低地面的天然气浓度，减少爆炸的可能性。其二是灭火控制，这是在泄漏情况下出现燃烧现象的应用，采用该系统可以进行灭火，同时不仅防止了更大的火灾的发生，同时还能通过降低燃烧气流对于周边建筑物的影响。

  （三）控制火源，减少火灾、爆炸的发生

  （1）防明火与火星

  严格遵守明火的作业要求，严禁非法用火，在可燃物的焊接过程中需要充分做好隔离工作和防护工作。在罐内作业中要进行通风，防止在罐内滞留可燃气体，而且也要有阶段性的对罐内气体进行采样检测。防止火星的出现。在气田、油田的周围设置为禁火区域，严禁工作人员或者当地居民带入火种进入该区域，同时需要结合测量仪设备来帮助测量罐内的温度，严禁电器插头的乱放置，避免不必要的事故。

  （2）防静电措施

   首先是大型储罐的防静电处理措施。1）通过接地装置来减少静电，通过接地装置可以在一起程度上减少静电，但所接电阻的规格有一些要求，所以在采用过程中要做完合理使用。2）储罐内壁的各金属构件也要进行接地处理。3）在对储罐内壁涂抹防腐漆时要使防腐漆料的电阻率小于所储存液体的电阻率。

  其次管道也要进行防静电处理。1）管道中所采用的接地装置要专业化，同时也可以利用相关电器来保护接地装置。接地的总电阻要在109以内。2）罐内的接触电阻应小于等于0.032，如有特殊要求的可通过加金属来连接。

  最后是人体的防静电处理。在油田或气田工作的人在工作岗位上需要穿戴防静电的工作服、工作手套、工作鞋子，禁止穿化纤衣物。对于小型的LNG站可以在罐区内配置避雷针。

四、结束语

  本文从LNG的背景展开讨论，通过分析其存在的安全隐患，在防翻滚、防泄漏、防火灾等方面提出相关措施，从而更好地保证气田、油田的安全性。而且LNG的发展前景十分广阔，所以保证使用中的安全是广泛使用天然气的前提。

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