內(nèi)容提要：本文探討了LNG在儲(chǔ)運(yùn)和使用過(guò)程中的安全問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決措施，對(duì)我市今后在LNG的運(yùn)行和管理方面有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：安全、LNG、BOG、翻滾現(xiàn)象、應(yīng)急搶險(xiǎn)救援預(yù)案

一、前言
??? 隨著我市經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，能源需求量猛增，根據(jù)天津城市發(fā)展規(guī)劃，2010年用氣量達(dá)25億M³，2015年達(dá)45億M³，2020年用氣量達(dá)65億M³，而2006年我市的供氣量約為8億M³，如此巨大的缺口只能靠LNG來(lái)彌補(bǔ)。目前塘沽在建LNG接收站一期為300萬(wàn)噸，二期為500萬(wàn)噸，LNG即將在我市獲得了廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)末以來(lái)，我國(guó)的LNG技術(shù)研究及應(yīng)用發(fā)展較快，隨著中原油田、新疆、LNG生產(chǎn)工廠的建成投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)的LNG供氣站已有幾十個(gè)，現(xiàn)在廣東、上海、福建LNG接收基地項(xiàng)目正在緊鑼密鼓的實(shí)施，為今后我國(guó)LNG的較大規(guī)模應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的供應(yīng)基礎(chǔ)。由于我國(guó)目前還沒(méi)有相應(yīng)的LNG技術(shù)設(shè)計(jì)、防火規(guī)范，對(duì)LNG某些深層次的技術(shù)問(wèn)題研究不深，LNG站建成后，如何實(shí)施有效地管理和控制，保證LNG站的安全運(yùn)行，成為擺在我們?nèi)細(xì)夤ぷ髡呙媲暗男抡n題。本文結(jié)合天津市LNG的發(fā)展，談?wù)剬?duì)此問(wèn)題的看法。

二、LNG的固有特性和潛在的危險(xiǎn)性
??? 1、LNG的固有特性
??? 液化天然氣是以CH₄為主的液態(tài)混合物，常壓下的沸點(diǎn)溫度約為-162℃，氣液比約為600:1，其液體密度約為426kg／m³。LNG是非常冷的液體，在泄漏或溢出的地方，會(huì)產(chǎn)生明顯的白色蒸氣云。白色蒸氣云的形成，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(shí)，其密度為1.5kg／m³。氣體溫度上升到-107℃時(shí)，氣體密度與空氣的密度相當(dāng)。意味著LNG氣化后溫度高于-107℃時(shí)，氣體的密度比空氣小，容易在空氣中擴(kuò)散。爆炸極限為5%～15%（體積%），燃點(diǎn)約450℃等。

LNG是天然氣儲(chǔ)存和輸送的一種有效的方法，在實(shí)際應(yīng)用中，LNG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(wèn)題時(shí)，不僅要考慮天然氣所具有的易燃易爆的危險(xiǎn)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(wèn)題。

(1)低溫的危險(xiǎn)性：人們通常認(rèn)為天然氣的密度比空氣小，LNG泄漏后可氣化向空氣飄散，較為安全。但事實(shí)遠(yuǎn)非如此，當(dāng)LNG泄漏后迅速蒸發(fā)，然后降至某一固定的蒸發(fā)速度。開(kāi)始蒸發(fā)時(shí)其氣體密度大于空氣的密度，在地面形成一個(gè)流動(dòng)層，當(dāng)溫度上升到約-110℃以上時(shí)，蒸氣與空氣的混合物在溫度上升過(guò)程中形成了密度小于空氣的“云團(tuán)”。同時(shí)，由于LNG泄漏時(shí)的溫度很低，其周圍大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團(tuán)”，然后LNG再進(jìn)一步與空氣混合過(guò)程中完全氣化。LNG的低溫危險(xiǎn)性還能使相關(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。

(2)BOG的危險(xiǎn)性：雖然LNG存在于絕熱的儲(chǔ)罐中，但外界傳入的能量均能引起LNG的蒸發(fā)，這就是BOG（Boil of Gas）蒸發(fā)氣體。故要求LNG儲(chǔ)罐有一個(gè)極低的蒸發(fā)率，要求儲(chǔ)罐本身設(shè)有合理的安全放空系統(tǒng)，否則BOG將大大增加，嚴(yán)重者使罐內(nèi)溫度、壓力上升過(guò)快，直至儲(chǔ)罐破裂。
??? （3)著火的危險(xiǎn)性：天然氣在空氣中百分含量在5%～15%（體積%）時(shí)，遇明火可產(chǎn)生爆燃。因此，必須防止可燃物、點(diǎn)火源、氧化劑（空氣）這三個(gè)因素同時(shí)存在。
??? (4)翻滾的危險(xiǎn)性：通常儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG長(zhǎng)期靜止將形成兩個(gè)穩(wěn)定的液相層，下層密度大于上層密度。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(kāi)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)生大量氣體，使罐內(nèi)壓力急劇上升，這就是翻滾現(xiàn)象。
??? （5）對(duì)人生理上的影響：人暴露在體積分?jǐn)?shù)為9％以上的CH₄氣氛中會(huì)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(jué)。如果持續(xù)地暴露在這樣的氣氛環(huán)境下，會(huì)引起意識(shí)模糊和窒息。甲烷是一種普通的窒息性物質(zhì)。

雖然LNG蒸氣是無(wú)毒的，如果吸進(jìn)純的LNG蒸氣，人迅速失去知覺(jué)，幾分鐘后死亡。當(dāng)大氣中的氧的含量逐漸減少時(shí)，工作人員有可能察覺(jué)不到，慢慢地窒息，待到發(fā)覺(jué)時(shí)已經(jīng)很晚了。LNG緩慢窒息的過(guò)程分成4個(gè)階段，見(jiàn)表1。

表1??? LNG對(duì)人窒息的生理特征

當(dāng)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)低于10％，天然氣的體積分?jǐn)?shù)高于50％，對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生永久傷害。在這情況下，工作人員不能進(jìn)入LNG蒸氣區(qū)域。

LNG溢出能使現(xiàn)場(chǎng)的人員處于非常危險(xiǎn)的境地。這些危害包括低溫灼燒、凍傷、體溫降低、肺部傷害、窒息等。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(shí)間內(nèi)將產(chǎn)生大量的蒸氣，與空氣形成可燃的混合物，并將很快擴(kuò)散到下風(fēng)處。于是在LNG溢出的附近區(qū)域均存在發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性。LNG的溢出可分溢出到地面和水面兩種類型。

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的溫差，LNG將吸收地面的熱量迅速氣化。這是一個(gè)非常快速的氣化過(guò)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，汽化速率才開(kāi)始下降。另外，周圍空氣的傳導(dǎo)和對(duì)流，以及太陽(yáng)輻射也會(huì)增加LNG的汽化速率。在考慮系統(tǒng)或設(shè)施的安全性問(wèn)題時(shí)，應(yīng)考慮兩方面的問(wèn)題：首先是設(shè)備本身，在萬(wàn)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)施(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(chǔ)罐發(fā)生泄漏時(shí)，防止LNG擴(kuò)散的設(shè)施。圍堰內(nèi)的容積應(yīng)足夠容納儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)天然氣。在某些設(shè)計(jì)中，則在儲(chǔ)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(lái)，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(shí)，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(lái)自空氣的熱量，降低LNG蒸氣產(chǎn)生的速率。目前有一些新的設(shè)計(jì)理念，儲(chǔ)罐周圍不設(shè)圍堰，LNG儲(chǔ)罐安裝在一鋼筋混凝土的外殼內(nèi)，內(nèi)罐通常使用9Ni鋼制造。如果內(nèi)罐發(fā)生溢出或泄漏，溢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(duì)很小，氣體產(chǎn)生的速度比LNG在圍堰內(nèi)要小得多。