浅谈LNG加气站的安全问题.doc

1、1浅谈 LNG 加气站的安全问题摘 要 随着 LNG 汽车的推广，LNG 加气站的建设也在不断增加，在加气站运行过程中人们对其安全问题非常重视。LNG 泄露造成的冷灼伤及其爆炸和火灾危险性是 LNG 加气站安全问题的主要原因，文章针对这些方面总结 LNG 加气站设计及安全运行应注意的事项。 关键词 液化天然气；LNG 加气站；安全运行 DOI 10.13939/ki.zgsc.2016.28.106 天然气作为清洁能源，是汽车的优质代用燃料。近年来，它已被世界许多国家重视和推广。按照天然气的储存方式不同，天然气汽车大致分为 CNG 汽车（压缩天然气汽车） 、LNG 汽车（液化天然气汽车） 。目

2、前我国对天然气汽车的发展也非常重视。用 LNG 作为汽车燃料特别值得推广，与 CNG 相比具有明显的优点，如汽车续驶里程长、储存能量大、压力低、噪声低、更清洁等。目前，我国在将 LNG 用于汽车运输、水上运输等方面积累了许多经验。 1 概 述 LNG 加气站工艺流程为 LNG 由 LNG 槽车运至站区后，用潜液泵和增压器联合将槽车中的 LNG 卸至 LNG 储罐中；加气时通过潜液泵，将 LNG 储罐中的 LNG 通过加气机送入汽车的车载气瓶里。站内物料主要为液化天然气（LNG） ，LNG 是以甲烷为主的液态混合物，常压储存温度约为-163。泄漏后通过吸热蒸发，会生成白色蒸气云。当气体温度继续被

3、空气加热2时，会在空气中快速扩散，LNG 液态密度约为准状态下气态体积的 600 倍。天然气与空气混合后，体积百分数在一定的范围内会形成爆炸范围， 其爆炸下限约为 4.6%，上限约为 14.57%。由于 LNG 的低温特性，大量泄漏后由于不能及时蒸发会对其周边设施形成危害，同时低温液体也会对人员产生低温灼烧、冻伤等危害。故 LNG 加气站主要存在的危险危害为：LNG 泄漏后气化与空气混合有可能产生火灾爆炸危险；泄漏后可能对人体造成冷灼伤或冻伤；LNG 泄漏后在空气中浓度过大时可能对人体造成窒息。 2 危险性分析 2.1 装置的危险性 LNG 储罐通常采用真空粉末绝热形式，双层结构，内筒为 0C

4、r18Ni9奥氏体不锈钢，外筒为碳钢板材制造，内外筒之间用珠光砂填充并抽真空绝热，最大的危险性在于真空破坏，绝热性能下降。从而使储罐内的LNG 因受热而大量气化，储罐内压力快速上升。 LNG 潜液泵进、出口可能因连接管道的密封失效产生泄漏。 LNG 加气机直接给汽车加气，其接口为软管连接。接口处容易漏气，也可能因脱落或软管爆裂而泄漏。 2.2 工艺管道的危险性 2.2.1 保冷失效 LNG 液相管道为低温深冷管道，采用聚氨酯发泡保温绝热或真空管绝热，当绝热层由于其他原因使绝热性能下降时，液相管道内压力会上升。32.2.2 管道振动 在 LNG 加气过程中，由于加气车辆的间断性，加气装置需反复开

5、停，液相管道内的液体流速发生变化使液体的动量改变，反映在管道内的压强迅速上升或下降，同时伴有液体水击的声音，这种现象叫作液击现象（或称水锤或水击） 。水击现象严重时会造成管道局部受力不均使其爆裂，有时也可能造成管道振动。 在 LNG 的液相管道中，管内液体在流动的同时，由于吸热、摩擦等原因，有部分液体要汽化为气体，这种有相变的两相流因流体的体积发生突然的变化，流体的流型和流动状态也受到扰动，管道内的压力可能增大，这种情况可能激发管道振动。 当汽化后的气体在管道中以气泡的形式存在时，有时形成“长泡带” ；当气体流速增大时，气泡随之增大，其截面可增至接近管径，液体与气体在管子中串联排列形成所谓“液

6、节流” ，这两种流型都有可能激发管道振动，尤其是在流经弯头时振动更为剧烈。 2.2.3 管道中蒸发气体可能造成“间歇泉”现象 与 LNG 储罐连接的液相管道中的液体可能吸热而产生气体，当气体量小时压力较小，不能及时地上升到液面，随着吸热的不断增加，蒸发气体增大，压力增大克服储罐中的静压时，气体会突然喷发，喷发时将管路中的液体也推向储罐内，管道中气体、液体与储罐中的液体进行热交换，储罐中液面发生闪蒸现象，储罐压力迅速升高，当管道中的液体被推向储罐后管内部分空间被排空，储罐中的液体又迅速补充到管道中，管道中的液体又重新受热而产生蒸发，一段时间后又再次形成喷发，重4复上述过程，这种间歇式的喷发有如泉

7、水喷涌，故称为“间歇泉”现象，这种现象使储罐内压力急剧上升，致使安全阀开启。 2.3 生产过程中的危险性 2.3.1 储罐液位超限 LNG 储罐在生产过程中要防止液位超限，进液超限可能使多余液体从溢流阀流出，此时，监测报警系统会启动，并连锁关闭阀门，避免事故发生。 2.3.2 LNG 设施的预冷 LNG 储罐在进液前需预冷，工艺管道每次使用前需要预冷，如预冷速度过快或者不进行预冷，有可能使设备发生脆性断裂和冷收缩引发泄漏事故，易使现场操作人员冷灼伤，或者大量泄漏导致更大灾难发生。 3 防范措施 3.1 防火安全设计 3.1.1 控制防火间距 加气站主要设备与站外建、构筑物的防火间距，加气站内主

8、要设施与建、构筑物之间的防火间距严格按照现行汽车加油加气站设计与施工规范进行设计，不小于规范要求的间距。工艺设施界区内如储存区（拦蓄区）采用不发火地面。 3.1.2 设置拦蓄区 拦蓄区由防护堤（也称围堰）构成，根据规范要求 LNG 储罐的周围应设置拦蓄区，拦蓄区的作用是在发生泄漏时，为防止液体流淌蔓延，将液体限制在一定区域内。 53.1.3 出入口分开设置 站区内加油、加气车辆的出入口分开设置，方便消防车辆的出入。 3.1.4 装置露天化、敞棚化 LNG 气体泄漏后扩散、挥发迅速，与空气混合后容易形成爆炸混合物。密闭房间内部易积聚气体，易引发火灾爆炸事故。因此站内装置露天化、敞棚化，如 LNG

9、 储罐采用露天化布置，加气区是经常性工作场所，采用四周完全敞开的罩棚。 3.2 系统设计 （1）工艺设备如 LNG 储罐、管道设置安全阀，系统超压时进行集中放散。 （2）系统设置紧急停车系统，系统在不正常情况下或不受控制情况下立即切断液源，紧急停车。 （3） 系统监测仪表及自动控制。储罐、管道、潜液泵进出口、加气机等工艺装置设计有压力、液位、温度、流量等监测仪表。储罐和加气区附近设置有可燃气体泄漏报警器。 上述仪表均可现场显示并远传到控制系统，并根据预先设置的程序进行判断，预先报警，紧急自动停车。 （4）电气设计。所有电气设备外壳一律接地，防止人身触电。按规范对储罐、管道、钢结构进行防雷接地，

10、防止雷电引起火灾爆炸事故。 3.3 事故抢救、疏散和应急措施 站内配置防冷灼伤、冻伤药物。配置防护、防毒面具，以便事故抢修。培训教育职工，学习自救、互救常识，如人工呼吸等。站内平时注6意通道畅通，便于疏散。制订事故应急方案，平时注意演练。 4 结 论 天然气作为一种清洁能源，必将成为未来能源发展的方向，天然气汽车及加气站也将得到进一步推广。因此，加气站的安全运行就显得更加重要，深入理解和重视安全问题在加气站运行中的重要性，将大大提高加气站运行的可靠性。 参考文献： 1敬加强，梁光川，蒋宏业.液化天然气技术问答 M.北京：化学工业出版社，2006. 2顾安忠.液化天然气技术M.北京：机械工业出版社，2015. 作者简介 崔静（1984） ，女，汉族，天津人，工学学位本科，天津市化工设计院工程师。研究方向：城镇燃气。