從LNG事故淺談LNG站安全管理
作者：趙原偉 呂達(dá) 羅冬林
評(píng)論： 更新日期：2012年08月11日
摘要：本文針對(duì)LNG的可燃性、低溫性、擴(kuò)散性等特性引起的事故類型，分析了幾種LNG典型事故形成的機(jī)理以及相應(yīng)的防范措施，為日常LNG氣化站安全管理工作提供借鑒。
關(guān)鍵詞：LNG儲(chǔ)存分層；翻滾；冷爆炸；低溫麻醉；三聚酯
??? 近年來(lái)，LNG在國(guó)內(nèi)發(fā)展非?？?，但相關(guān)LNG的安全管理制度還較滯后，由于液化天然氣除具有天然氣可燃性外，還具有低溫性、擴(kuò)散性，其這些特性都有可能引起相應(yīng)的安全隱患，其可燃性可引起火災(zāi)、爆炸，LNG屬于低溫液體(溫度一般為-162℃)，能使相關(guān)設(shè)備脆性斷裂和遇冷收縮，從而損壞設(shè)備和低溫凍傷操作者，如果人長(zhǎng)時(shí)間暴露在LNG氣氛環(huán)境下，會(huì)引起意識(shí)模糊和窒息。另外LNG站泄漏后，由于其擴(kuò)散性，能迅速揮發(fā)擴(kuò)散，遇火源產(chǎn)生火災(zāi)等。因此LNG事故類型較多，主要體現(xiàn)為L(zhǎng)NG儲(chǔ)存分層及翻滾、快速相變(也叫冷爆炸)、間歇泉、低溫灼傷、低溫麻醉、窒息、火災(zāi)及爆炸等。
??? 近幾年隨著世界LNG市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，同時(shí)也伴隨著重大事故，舉例美國(guó)1994年俄亥俄州克夫蘭市LNG調(diào)峰站的爆炸事故、阿爾及利亞LNG液化廠爆炸事故、英國(guó)1993年曼徹斯特附近BG公司LNG調(diào)峰站儲(chǔ)摧發(fā)生翻滾事故、意大利La Spezia，SNAM有終端按收站儲(chǔ)罐發(fā)生分層翻滾事故等，通過(guò)這些事故案例經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析LNG典型事故的特征、機(jī)理以及防范措施。結(jié)合目前我司負(fù)責(zé)運(yùn)行的LNG場(chǎng)站，分析LNG站幾種典型事故的機(jī)理及防范措施來(lái)談?wù)凩NG站的安全管理。
1 LNG分層及翻滾
??? 當(dāng)不同組分的LNG站混裝或LNG站長(zhǎng)期儲(chǔ)存上層LNG發(fā)生“老化”時(shí)，可能形成兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的液面層，當(dāng)外界熱量傳入罐內(nèi)時(shí)，兩個(gè)液相層引發(fā)傳質(zhì)和傳熱并相互混合，液層表面也開始蒸發(fā)，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過(guò)熱”狀態(tài)。當(dāng)二液相層密度接近時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量LNG蒸發(fā)氣體，使罐內(nèi)壓力急劇上升有可能引發(fā)爆炸。
? ??事故案例：1971年8月，意大利La Spezia，SNAM的LNG終端接收站，儲(chǔ)罐充裝完畢后18小時(shí)發(fā)生翻滾事故。儲(chǔ)罐最高壓力沖至94.7kPa，通過(guò)安全閥等正常的放散途徑高速排放，直至槽內(nèi)壓力下降至24kPa時(shí)恢復(fù)正常。整個(gè)過(guò)程歷時(shí)2小時(shí)。事故后果導(dǎo)致排放損失LNG181.44t。事故原因，充裝的新LNG的密度比存液的密度大。形成分層；充裝的新LNG的溫度比存液的溫度高。帶入了較多熱量，促進(jìn)層間混合；充裝量比存液量大得多；充裝時(shí)間短，僅為18小時(shí)；在翻滾發(fā)生前4小時(shí)，由于控制閥的故障使槽內(nèi)壓力下降，增加了上層的蒸發(fā)量，使上層的密度加大，促進(jìn)了兩層的混合加快。
??? 因此為了防止LNG儲(chǔ)罐發(fā)生分層及翻滾情況，主要的防范措施有：
??? ① 采用定期內(nèi)部攪拌或輸出部分液體的方法來(lái)消除分層；
??? ② 控制裝入儲(chǔ)罐LNG組分和密度的變化范圍；
??? ③ 盡量使用一個(gè)儲(chǔ)罐僅儲(chǔ)存同一氣源的LNG。
??? 目前我司運(yùn)行有五個(gè)LNG場(chǎng)站，其中鹽田L(fēng)NG氣化站、大工業(yè)區(qū)LNG氣化站、梅林LNG應(yīng)急調(diào)峰站、華美LNG站經(jīng)常向管網(wǎng)供氣，LNG站儲(chǔ)存時(shí)間較短，發(fā)生LNG“老化”的概率較少，但是為了防止儲(chǔ)罐LNG出現(xiàn)分層，日常運(yùn)行安排供氣時(shí)，應(yīng)輪換安排所有儲(chǔ)罐供氣，防止某一個(gè)儲(chǔ)罐儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)生“老化”現(xiàn)象，同時(shí)值班人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐壓力的監(jiān)控、儲(chǔ)罐安全放散系統(tǒng)的維護(hù)等安全防范措施。而永豐源LNG站目前長(zhǎng)時(shí)間不向管網(wǎng)供氣，LNG儲(chǔ)存的時(shí)間較長(zhǎng)，為防止發(fā)生LNG分層現(xiàn)象，應(yīng)定期組織向管網(wǎng)供氣，或定期進(jìn)行倒罐等操作，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG站進(jìn)行攪動(dòng)。另外目前供往LNG站的氣源較多，分別有新疆廣匯、海燃、大鵬澳大利亞等氣源，由于LNG站組份不同，易產(chǎn)生分層現(xiàn)象，盡量不應(yīng)混裝，必須混裝時(shí)，應(yīng)注意采用正確的充裝方法。特別對(duì)組分差異較大的氣源(例如海南LNG)，如果儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，要求用獨(dú)立的儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。
2 間歇泉、水錘現(xiàn)象
??? LNG充裝管線較長(zhǎng)，管路閥門處會(huì)有較多的漏冷，管內(nèi)產(chǎn)生的BOG需要積聚到一定的壓力上升到儲(chǔ)罐液面，這部分BOG溫度較高，上升時(shí)與液體進(jìn)行熱交換，液體大量閃蒸，使儲(chǔ)罐內(nèi)壓力驟然上升，有可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐安全閥開啟。在管內(nèi)液體被BOG推向儲(chǔ)罐的同時(shí)，管內(nèi)空間被排空，罐內(nèi)液體會(huì)迅速補(bǔ)充到管內(nèi)，又重新開始BOG的積聚過(guò)程，一段時(shí)間后再次形成噴發(fā)，這種間歇時(shí)噴發(fā)成為間歇泉；管內(nèi)液體被BOG排空與重注形成水錘現(xiàn)象。
??? 因此要有效消除間歇泉、水錘現(xiàn)象，改善低溫管線的保溫效果措施明顯，我國(guó)早期氣化站低溫管線采取聚氨酯PU保溫材料，它的極限耐冷溫度只有-65℃，在LNG的運(yùn)行溫度下其物理特性非常脆弱，它只能啟到隔冷的作用。而現(xiàn)在新型保溫材料三聚酯(PIR聚異三聚氰酸酯)其極限耐冷溫度為-200℃，低溫情況下物理性質(zhì)穩(wěn)定保溫效果非常明顯。目前，國(guó)內(nèi)某些氣化站已采用真空管保溫，其保溫效果更加突出，但由于其成本較高及施工難度較大只是在關(guān)鍵部位采用。三聚酯(PIR)與聚氨酯PU之間的9項(xiàng)物性比較，詳見表1。
