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第四章液化天然气安全技术第一节概述天然气属于易燃易爆介质,在天然气的应用中,安全问题始终放在非常重要的位置液化天然气是天然气储存和运输的一种有效的方法,在实际应用中,液态天然气也是要转变为气态使用,因此,在考虑LNG设备或工程的安全问题时,不仅要考虑天然气所具有的易燃易爆的危险性,还要考虑由于转变为液态以后,其低温特性和液体特征所引起的安全问题在考虑LNG系统的安全问题时,首先要了解液化天然气的特性及其潜在的危险性,针对这些潜在的危险性,充分考虑对人员、设备、环境等可能造成的危害,考虑相应的防护要求和措施其次是要了解相关标准,我国液化天然气工业起步较晚,相关的标准还不太健全,对于不同的LNG系统,还必要参照一些液化天然气工业比较发达的国家标准如美国的NFPA59A、NFPA
57、加拿大的49CFR
193、英国的EN-
1473、国际海事组织的(IMO)关于液化天然气体船运规定等对于液化天然气的生产、储运和气化供气各个环节,主要考虑的安全问题,就是围绕如何防止天然气泄漏,与空气形成可燃的混合气体,消除引发燃烧的基本条件以及LNG设备的防火剂消防要求;防止低温液化天然气设备超压,引起超压排放或爆炸;由于液化天然气的低温特性,对材料选择和设备制作方面的相关要求;在进行LNG操作时,操作人员的防护等多年来,LNG在世界上已经大量应用,如发电、民用燃气、汽车或火车的燃料等在城市里布有天然气的输配管线,数以千计的LNG槽车在美国的高速公路上运输,没有发生过重大事故与LNG或CNG作燃料的汽车,虽然发生过一些碰撞事故,但LNG燃料系统没有发生重大损害,没有引起LNG的泄漏和火灾作为汽车燃料,从某种角度上说,LNG比汽油和柴油还安全一些当然,LNG的温度很低,极易产生气化,会引发一些低温液化气体带来的安全问题无论是设计还是操作,都应该像对待所有的易燃介质那样小心了解和掌握天然气不同相态的物理特性及其燃烧特性,可有助于天然气的安全使用第二节液化天然气的有关安全特征液化天然气是以甲烷为主的液态混合物,常压下的沸点温度约为-162℃,密度大约为424㎏/m3LNG是非常冷的液体,在泄漏或溢出的地方,会产生明显的白色蒸汽云白色蒸汽云的形成,是空气中的水蒸气被溢出的LNG冷却所致当LNG转变为气体时,其密度为
1.5kg/m3气体密度上升到-107℃时,气体密度与空气密度相当意味着LNG气化后,温度高于-107℃时,气体的密度比空气小,容易在空气中扩散液态天然气的容积大约是气态的1/625天然气无毒、无味、无色,泄露到空气中不易发觉,因此,通常在天然气管网系统中,有意地加入一种难闻的气味,即加臭处理,以便气体泄漏时易于发觉
2.1燃烧(爆炸)范围天然气与空气的混合物在一定条件下是可燃的众所周知,产生燃烧需同时具备三个条件可燃物、点火源、氧化剂(空气)必须尽量防止三个条件同时存在,如果三个条件同时出现,将产生燃烧,在密闭的空间内的燃烧还有可能引起爆炸燃烧范围是指可燃气体与空气形成混合物,能够产生燃烧或爆炸的浓度范围通常用燃烧下限(LEL)和燃烧上限(UEL)来界定其燃烧范围,只有当燃料在空气中的比例在燃烧范围内,混合物才可能产生燃烧对于天然气,在空气中达到燃烧的比例范围比较窄,其燃烧范围大约在体积分数为5%-15%之间,即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧由于不同产地的天然气组分会有所差别,燃烧范围的值也会略有差别LNG的燃烧下限明显高于其它燃料,柴油在空气中的含量只需要达到体积分数
0.6%,点火就会燃烧在-162℃的低温条件下,其燃烧范围为体积分数6%-13%另外,天然气的认识速度相对比较慢(大约为
0.3m/s)所以在敞开的环境条件下,LNG和蒸汽一般不会因燃烧引起爆炸天然气燃烧产生的黑烟很少,导致热辐射也少LNG组分的物性见表6-1,碳氢化合物的燃烧极限比甲烷的低如果LNG中碳氢化合物的含量增加,将使LNG的燃烧范围的下限降低天然气与汽油、柴油等燃料的特征比较见表8-2LNG与其它燃料的比较见表8-3表8—1LNG主要组分物性气体名称相对分子质量沸点/℃密度(kg/m3)液/气密度比气/空密度比汽化热
④/(kj/kg)气体
①蒸气
②液体
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.
522425.891常温常压条件下(20℃,
0.1Mpa)
2、
④常压下的沸点(
0.1Mpa)3在空气中的体积分数表8-2天然气与汽油、柴油燃烧特性比较燃料气种类天然气汽油柴油燃烧极限(%)(体积分数)5-
151.4-
7.
60.6-
5.5自然温度/℃450300230空气中的最小点火能/10-3J
0.
2850.
2430.243火焰峰值温度/℃188419772054表8-3LNG与其它燃料的比较名称LNG丙烷柴油汽油甲醇乙醇着火温度/℃538493252257464423燃烧极限(%)(体积分数)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着火温度与燃烧速度自动着火温度是指可燃气体混合物,在达到某一温度后,能够自动点燃着火的最低温度自动着火温度并不是一个固定值,它和空气与燃料的混合浓度和混合气体的压力有关在大气压条件下,纯甲烷的平均自动着火温度为650℃如果混合气体的温度高于自动着火点,则在很短的时间内,气体将会自动点燃如果温度比着火点高得多,气体将立即点燃LNG的自动着火点温度随着组分的变化而变化,例如,若LNG中碳氢化合物的重组分比例增加,则自动着火温度降低除了受热点火外,天然气也能被火花点燃如衣服上的静电,也能产生足够的能量点燃天然气因此,工作人员不能穿化纤(晴纶、尼纶等)类的衣服操作天然气,化纤布比天然纤维更容易产生静电燃烧速度是火焰在空气-燃料的混合物中的传递速度燃烧速度也称为点燃速度或火焰速度天然气燃烧速度较低,其最高燃烧速度只有
0.3m/s随着天然气在空气中的比例增加,燃烧速度亦增加
2.3LNG的低温特性LNG既有可燃的特性,又有低温的特性低温特性的处理和操作并不是一门新的技术在许多标准中,低温设备的操作有比较明确的要求对于安全的考虑,主要是在低温条件下一些材料会变脆、易碎使设备产生损坏,引起LNG的泄露如今低温液体应用较为广泛液氮液氧的应用更为广泛LNG的温度还没有液氮和液氧的温度低从低温介质安全操作的角度,与液氮和液氧的安全考虑基本是一致的,主要是防止低温条件下材料的脆性断裂和冷却收缩对设备引起的危害操作时主要是防止低温流体对人体的低温灼伤
2.4对生理上的影响曾经有过报道,人员暴露在甲烷的体积分数为9%的气氛中没有什麼不良反应如果吸入含量更高的气体,会引起前额和眼部有压迫感,但只要恢复呼吸新鲜空气,就可消除这种不适的感觉如果持续地暴露在这样的气氛环境下,会引起意识模糊和窒息,甲烷是一种普通的窒息物质LNG与外露的皮肤短暂地接触,不会产生什麼伤害,可是持续的接触,会引起严重的低温灼伤和组织损坏天然气在空气中的体积分数大于40%时,如果吸入过量的天然气会引起缺氧窒息如果吸入的是冷气体,对健康是有害的若是短时间内吸入冷气体,会使呼吸不舒畅,而长时间的呼吸冷气体,将会造成严重的疾病虽然LNG蒸汽是无毒的,如果吸进纯的LNG蒸汽,会迅速失去知觉,几分钟后死亡当大气中的氧的含量逐渐减少时,工作人员有可能警觉不到,慢慢的窒息,待到发觉时已经晚了缓慢窒息的过程分成四个阶段,见表8-4表8-4窒息的生理特征的四个阶段第一阶段氧气的体积分数14%-21%,脉搏增加,肌肉跳动影响呼吸第二阶段氧气体积分数10-14%,判断失误,迅速疲劳,对疼痛失去知觉年第三阶段氧气体积分数6%-10%,恶心,呕吐,虚脱,造成永久性脑部伤害第四阶段氧气体积分数<6%痉挛,呼吸停止,死亡当空气中氧气体积分数低于10%,天然气的体积分数高于50%,对人体会产生永久性的伤害在这种情况下,工作人员不能进入LNG蒸汽区域第三节LNG安全检测设备在有可燃气体、火焰、烟、高温、低温等潜在危险存在的地方,安装一些必要的探测器,对危险状况进行预报,可以使工作人员能及时采取警级处理措施LNG工厂中通常用以下几种检测器甲烷气体检测器,火焰检测器,高低温检测器,烟火检测器除了低温检测器外,其它几种检测器都是必备的设备每一个检测器都要与自动停机系统相连,在发现危险时能自动起作用
3.1可燃气体检测器(CGD)防火控制系统必须对LNG的泄露进行检测可以通过观察、检测仪器或两者综合使用白天LNG发生溢出,可以通过产生的蒸汽云团看见然而,在晚上或照明不好的情况下就不容易看清楚如果仅仅靠人工观察来检测泄露,显然是不够的对于比较大的LNG装置,应当安装可燃气体检测装置,对系统进行连续的检测在最有可能发生泄露的地方安装传感器当检测系统探测到空气中可燃气体的含量达到最低可燃范围下限(LFL)的10%-25%时,将向控制室发出警报控制室的人员确定应对措施并发出控制命令在一些关键的地方,当含量达到燃烧下限(LFL)的25%时,会自动切断整个系统考虑到LNG装置有限的人员配备和可燃气体的存在,有必要设置适时的检测系统,连续的进行监控,消除人为的疏忽和大意的可能性对于比较小的装置,由于系统相对简单,产生泄露的可能性较小,因此没有必要安装过多的自动报警系统经验证明,工作人员的误操作,经常引起这些系统误报警,发出一些不必要的报警应正确分析报警器及传感器的安装位置和可燃气体源的位置,并对报警系统进行有效的定期保养每一个可燃气体检测系统发出的报警,控制室或操纵台的工作人员都要能听得到或看得见,除此以外,气体泄漏的区域也应能听得报警声气体检测系统安装后要进行测试,并符合有关的要求有LNG设备或管道等设施的建筑都应安装可燃气体检测系统,当可燃气体在空气中的含量达到一定的程度就能发出警报可燃气体传感器的灵敏度要有合适的等级安装区域和相关的检测器灵敏度等级分类如下1)没有可燃气体设备的区域主要是办公区这些区域的检测器应当非常灵敏,当检测到可燃气体后发出报警2)可能含有被检测气体的区域这里的传感器在较低含量下(最低可燃极限的10%-20%)发出报警这种区域主要是在一般操作时,可能含有可燃气3很有可能含有被检测气体的区域在这些区域中,当气体达到危险程度(最低可燃极限的20%-50%)时发出报警该工作区可能有自动切断系统,因此在检测到可燃性气体后有两种选择每隔30s发出一声报警,并切断整个设备运行;或者只是发出报警,警告工作人员这些区域主要是安装压缩机的气体涡轮机的厂区、LNG车补给燃料处和汽车发动机等部位在一些危险性比较大的区域,应合理地安装检测器,这些区域如下1)靠近LNG或天然气的设备特别是容易发生泄漏的设备周围2)靠近火源或火源的空气入口处,如建筑和锅炉的进风口3)地势较低区域受热的LNG蒸汽将聚集在这些地方,LNG蒸汽在受热上升前,将向地形较低的区域聚集4)地势高的区域受热的LNG蒸汽将聚集在这些地方,包括泄露设备上方的封闭区域的天花板下主要是靠近有LNG或LNG蒸汽泄露危险的区域因此建筑物应没有空气不易流通的死角
3.2火焰检测器火焰检测器有紫外线(UV)火焰检测器和海王星(IR)火焰检测器,检测热辐射产生的热量火焰产生的辐射能通过紫外线和红外线探测器的波长信号来检测当辐射达到一定的程度后,会发出报警应该注意的是某些光源可能导致误报警,如焊接产生的电弧光和太阳光的反射等,也能产生紫外线或红外线解决误报警的方法如下1)使用不同类型的检测器如同时使用紫外线和红外线检测器来检测检测系统中,信号必须通过两种波长的同时确认这样可减少误报警2)多点检测在危险区域内设置的传感器,有可能被一个辐射源激活,但该辐射源不能激活多个传感器还有一种情况是工作人员接到一个报警信号,但自动切断和消防系统不起作用,只能收到确认信号后才能动作确认信号是通过多数的检测器的检测结果来确定的3)延迟报警检测系统在有连续的火焰信号后,才能发出报警
3.3高温检测器高温检测器对固定温度和温度上升的速度都很灵敏检测器对温度上升速度的检测,可以避免由于温度波动产生的误报警高温检测器中有一个可熔化的钢丝,在高温下熔化(如82℃)熔化后可以触发报警、使设备关闭、或启动消费系统这些检测器直接安装在有着火危险的区域或设备上危险性高的设备不仅安装高温检测器,有时还需安装可燃气体检测器
3.4低温检测器低温检测器在LNG或冷蒸汽泄露时发出报警这些检测器的传感器主要是热电偶或热电阻随着温度的变化,其电特性也会变化,因此可以间接的测量温度低温检测器安装在LNG设备的底部,以及产生溢流后,可能聚集液体和蒸汽的底部位置
3.5烟火检测器烟火检测器主要是来检测烟雾和火焰LNG蒸汽燃烧时产生的烟很少因此,这些检测器主要用来检测电器设备和仪器是否着火这些设备着火是会产生烟除了高温检测器外,采用烟火检测器是因为少量的烟火,有可能产生不了足够的热量来触发高温检测器主要用于防止火焰延伸到LNG设备烟火检测器通常安装在控制室的电器设备和其它有可能产生烟火的设备上面
3.6缺氧检测设备可采用多通道的气体检测系统,对不同区域是否缺氧进行检测气体检测器使用一个内置式的取样泵,抽取来自不同区域的气体样品,通过气体成分分析,指示是否缺氧及缺氧的程度检测系统应具有同时指示可燃气体含量和缺氧状况的功能第四节LNG溢出或泄漏LNG溢出能使现场的人员处于非常危险的境地这些危险包括低温灼伤、冻伤、体温降低、肺部伤害、窒息等当蒸汽云团被点燃发生火灾时,热辐射也将对人体造成伤害在意外情况下,如果系统或设备发生LNG溢出或泄漏,LNG在短时间内将产生大量的蒸汽,与空气形成可燃的混合物,并将很快扩散到下风处于是,产生LNG溢出的附近区域均存在发生火灾的危险性LNG蒸汽受热以后,密度小于空气,有利于快速扩散到高空大气中蒸汽扩散的距离与初始溢出的数量、持续的时间、风速和风向、地形,以及大气温度和湿度有关从对LNG溢出的研究表明风速比较高时,能很快地驱散LNG蒸汽云团;风速较低(或无风)时,蒸汽云团主要聚集在溢出附近移动的蒸汽云团容易产生燃烧的区域,主要是在可见气云团的周围,因为这些区域内的部分混合气体处于燃烧范围之内LNG溢出或泄漏是属于一种比较严重的事故,由设备的损坏或操作失误等原因引起正确评估LNG的溢出,以及蒸汽云团的产生与扩散,是有关安全的一个重要问题溢出的LNG蒸发速度非常快,形成大量的蒸汽云蒸汽云将四面扩散,比较危险的情况是遇到火源产生火灾因为蒸汽的数量多,溢出的LNG能不断地蒸发和扩散在蒸发和扩散过程中,如果遇到有风的情况,火灾可能迅速蔓延而且火灾本身也能产生强劲的空气对流因此,在考虑人员和设备的安全问题时,应重视风和火的相互作用的影响最危险的情况是由于燃烧产生强烈的空气对流,能对LNG设备造成进一步的损坏,扩大事故的严重性LNG的溢出可分为溢出到地面和水面两种类型
4.1LNG溢出到地面主要是指陆地上的LNG系统,因设备或操作原因,使LNG泄漏到地面由于LNG与地面之间存在较大温差,LNG将吸收地面的热量而迅速气化,这是一个非常快速的气化过程,初期的气化率很高,只有当土壤中的水分被冻结以后,土壤传递给LNG的热量逐渐地减少,气化速率才开始下降另外,周围空气的传导和对流,以及太阳辐射也会增加LNG的气化速率在考虑系统或设备的安全问题时,应考虑两方面的问题首先是设备本身,在万一发生泄漏的情况下,设备周围应具备有限制LNG扩散的设备(围堰或蓄液池),应使LNG影响的范围尽可能缩小;其次是LNG溢出后,抑制气体发生的速率及影响的范围围堰是用于液化天然气储罐发生泄漏时,防止LNG扩散的设施围堰内的容积应足够容纳储罐内的液态天然气在某些设计中,则在储罐周围的地面采用低热导率的材料,如用具有隔热作用的水泥围起来,以减少蒸发的速率另一种减少蒸发速率的安全措施是围绕围堰,安装有固定的泡沫发生器,在发生LNG溢出时,泡沫发生器喷出泡沫,泡沫覆盖在围堰中的LNG上面,即可以减少来自空气的热量,降低了LNG蒸发产生的速率目前有一些新的设计理念,储罐周围不设围堰LNG储罐安装在一钢筋混凝土的外壳上,内罐通常使用9Ni钢制造如果内罐发生溢出或泄漏,逸出的液体包含在水泥外壳的内部,液体表面暴露于空气的面积相对很小,气体产生的速度比LNG围堰内要小得多比较危险的是LNG气体在飘散的过程中,可能遇到点火源,然后产生燃烧,火焰顺着蒸汽云往回蔓延到蒸汽发生点,对设施具有潜在的毁坏作用
4.2LNG溢出到水面LNG溢出到水面上时,水面会产生强烈的扰动,并形成少量的冰气化的情况与LNG溢出到地面差不多,当然,溢出到水面的蒸发速度要快的多而且水是一个无限大的热源,水的流动性为LNG的气化提供了稳定的热量有关的LNG工业机构和航运安全代理机构,对LNG在水上溢出的情况进行了深入的研究根据有关报道,LNG溢出到水面的蒸发速率为
0.18㎏/m
3.s基本上不受时间的影响LNG溢出到水面上,最重要的安全问题是蒸汽云的形成和引起火灾的可能性在空旷的地方,LNG产生的蒸汽云一般不会产生爆炸,但有可能引起燃烧和快速蔓延的火灾蒸汽云产生以后,主要有两个方面的问题一是随着蒸汽云的扩散方向,如果在下风向存在高温热源或火源,就有可能点着这些可燃气体云团;二是天然气云团被点着以后,火焰的扩散及火焰产生的热流,点燃飘逸的天然气云团蒸汽云团在大气中的扩散是个令人关注的问题一旦发生类似的事故以后,需要利用气象学方面的技术,对可能扩散到的区域,提前进行预报,预先采取防火和防空气污染的措施表8-5LNG和液氮在水面上的蒸发量和热流范围蒸发条件蒸发率/(㎏/㎡.s)热流密度/(103W/㎡)最大值平均值最大值平均值LNG在水面蒸发
0.229-
0.
3030.146-
0.
159132.5-
176.
684.9-
113.3LNG在冰上蒸发
0.332-
0.
7320.171-
0.
190192.4-
328.
199.1-
123.0LN2在水面蒸发
0.151-
0.
3420.063-
0.
17130.3-
68.
112.62-
34.
14.3LNG储罐处于火灾情况下的传热计算在设计时,要充分考虑火灾情况下对储罐的影响,绝热储罐周围发生火灾时绝热结构要经得起消防灭火剂的冲击,不会有移动,温度高达5380C时不溶化,如果绝热材料不能满足这些标准,将不能允许用作储罐的绝热当LNG储罐暴露在火灾条件下,为防止储罐内的压力过高,应释放储罐内的气体气体排放的量按照传热进行估算这种特殊情况下的总热流可按下列公式计算=71000FA
0.82+式中为总的流量W;为液化天然气储罐的正常热损失W;A为储罐所暴露的湿表面面积M2;F为环境系数见表8-
6.表8-6环境系数基础环境系数有地基的储罐
1.0有水的设备
1.0减压或放空的设备
1.0地下储罐0有热保护的设备F=K904-Tf/71000注:K为绝热系统在Tf至9040C温度之间的平均传热系数[W/M
2.K];TFw为储罐内的介质在排气条件下的温度0C.排气量按下式计算:Qm=B/r式中,qm为排气量;r为排气时的压力和温度条件下的气化潜热
4.4LNG泄漏或溢出后的蒸汽扩散对LNG的溢出,希望能够预测LNG蒸汽量与溢出距离和溢出时间的函数关系这样可以通过用溢出的流量和时间来预测可能产生危险的区域预测首先要估计溢出发生时产生的蒸汽量,有突然溢出和逐步溢出之分.突然溢出后LNG的蒸发速率随着时间的增加而减少.逐步溢出的LNG则像在溢出到没有限制的水面上一样蒸发很快.特别要考虑温度较低的蒸气因密度比空气大流出围堰后会四处弥散.LNG蒸气充满围堰后然后会流出围堰所需的时间要等于或大于达到稳定蒸发的时间.蒸气在达到稳定蒸流出围堰区.蒸气也有可能在充满围堰前密度就已经减小能上升扩散到空气中这是比较理想的情况.溢出后蒸气量与溢出距离和溢出时间的关系有下类因素决定:1LNG蒸气的产生速率.2围堰等限制建筑的结构形式.3大气条件包括风速、垂直温度梯度及湿度LNG蒸气的扩散与空气的情况有关无风条件下的扩散,比较重的LNG蒸气受热上升前,只有少量的LNG蒸气与空气混合蒸气从与之接触的地面、太阳辐射获取能量,同时冷凝和冻结大气中的水分湿空气形成了可见的蒸气团在无风条件下模拟LNG蒸气扩散的数学模型显示高含量的LNG蒸气聚集在溢出点附近,随后由于温度上升,密度减少,空气的浮力作用使之扩散溢出流量比较小的情况下,蒸气逐渐扩散和消失,而溢出流量很大是,蒸气扩散越来越严重当蒸七受热后,开始上升,在上升过程中与空气混合有风的条件下扩散时,LNG蒸气团被流动的空气带走,向下风方向移动空气将LNG蒸气从溢出处带走的过程很复杂在大气中,空气与温度很低的LNG蒸气混合,以及LNG蒸气被空气加热和混合气体变轻的过程也是很复杂的,和风速、垂直温度梯度、障碍物情况有关虽然过程比较复杂,但也可以用数学模型来模拟有些研究人员用数学模型模拟了大型围堰去LNG溢出后,产生的蒸气顺风扩散的情况同样,在水面上的无限制溢出的情况也可以模拟风俗和垂直温度梯度的共同作用,影响LNG蒸气的水平和垂直的扩散LNG蒸气在扩散的过程中,温度倒置(指空气上部的温度不靠近地面的温度高),较低的风速将使混合过程变慢,并增加顺风方向的漂移距离4.5LNG泄露或溢出的预防焊缝、阀门、法兰和与储罐壁连接的管路等,是LNG容易产生泄露的地方当LNG从系统中泄露时,冷流体将周围的空气冷却至露点以下,形成可见雾团通过可见的蒸气云团可以观测和判断有LNG的泄露当发现泄露后,应当迅速判断装置是否需要立即停机,还是在不停机的情况下可将泄露处隔离和修复,事先应当制定评估泄露的标准并决定相应的措施另外,安全规程中必须防止人员接近泄露的流体或冷蒸气,并尽量减少蒸气接近火源工厂应当安装栅栏、警告标志、可燃气体检测器等设备1.管路阀门的泄露阀门是比较容易泄露的部件虽然LNG系统的阀门都是根据低温条件特殊设计的,但当系统在工作温度下冷却后,金属部分会产生严重的收缩,管路阀门可能产生泄露需要充分考虑这种泄露的可能性应对措施,并安装必需的设备另外,为了在冷却过程中操作调节这些部件,应当准备相应的工具和服装总之,暴露在外部的LNG设备上的阀门,可以通过阀门上异常结霜来判断是否出现泄露日常的检测可以有效地防止液的泄露2.输送软管和连接处的泄露LNG从容器向外输送时,LNG在管路中流动,并有蒸气回流由于温度很低,造成管路螺纹或法兰连接处的泄露在使用软管输送LNG的情况下,软管本身也可能产生泄露柔软的软管必须通过相关标准的压力测试,并在使用前对每一根管路进行检查,尽量减少泄露发生的可能性当输送管万一发生发生泄露时,应当采取适当的措施将泄露处堵住,或切断输送,更换泄露部件同时,个人安全保护和防止蒸气点燃等措施也要同时启动3.气相管路的泄露在天然气液化、存储、汽化等流程中,液化流程使用的制冷也有可能产生泄露连接液化部分和储罐的管路、气体回流管路及汽化环路都可能产生漏泄当汽化器及其控制系统出现故障,冷气体和液体进入普通温度下运行的管路,造成设备的损坏应当采取预防措施,使其能够迅速隔离产生泄露的管路和汽化器,同时采取紧急控制措施,阻止液体继续流入汽化器冷气体的泄露主要发生在焊缝、阀门、法兰、接头和容器与管路的连接处在一个封闭空间中大量的泄露有可能是工作人员产生窒息的危险当冷气体泄露后,应当像处理液体泄露一样采取应对措施这些措施包括关闭系统、隔绝泄露区域、保护人身安全、隔离火源并尽快将蒸气云团驱散在离火源很近的区域(如使用燃烧设备的汽化器),应当设置快速关闭系统除了安装自动装置防止冷气体或液体进入外输管路系统外,汽化器还应当安装可燃气体检测器、燃烧传感器、自动干粉灭火器等设备第五节LNG溢出与防火技术5.1概述通过制定行之有效的安全计划和强化操作人员的意识,将大大减少发生事故的可能性然而,尽管有预防措施,事故有时还是有可能发生操作人员应当受到应付紧急情况的训练工作人员必须对LNG的特性和紧急处理措施有个基本的了解,尽量减少人员伤害和财产损失控制LNG的安全排放和控制火灾,需要有良好的组织和计划流程图应当标志清楚需要关闭的阀门、危险检测器位置、撤离路线、安全设备和紧急物资的安放地点定期演练紧急情况的应对措施应急设备和物资应放置在很容易取用的地方工厂应该与当地消防部门、安全部门、急救部门和医疗部门保持联络如果只是少量的LNG泄漏或排放,将很快地蒸发,有时甚至形成不了可见的蒸气雾团,不会产生积聚当LNG的排放量大于LNG的蒸发量时,纯液体会喷出来,接触到地面后会产生剧烈的沸腾地面变冷后,LNG的汽化率逐渐下降,最后稳定在较低的气化率状态汽化率主要由空气和地面的温度、风速、溢流液体流过的距离、液体聚集后的表面积所决定通常LNG溢出后危险最大的时刻是在最初的几分钟内在这几分钟内,冷液体接触的是热表面,汽化速率很快5.2紧急状态的应对措施为了控制LNG溢出和预防火灾,紧急反应主要有探测、设备停机、控制及灭火四个方面1.探测快速鉴定LNG排放(液体或蒸气)的类型、溢出位置、溢出后的扩散情况、LNG蒸气或火势的移动方向,这些都是很重要的可以通过人工检查或探测器确定LNG泄漏,另外通过声音(液体或气体的流动)、沸腾、结霜、气味(如果加了气味的话)可以帮助工作人员检查到LNG的泄漏2.设备停机当LNG系统发生泄漏时,停止设备运转可以阻止LNG进一步泄漏当检测系统发出警报时,设备会自动关闭或由工作人员关闭,并控制不要产生点火源发生事故的区域要进行隔离3.控制控制排放出的LNG或火势,可以减少财产的损失和人员的伤亡排放出的LNG应当被引到没有点火源和不会受低温液体伤害的区域可以通过围堰、壕沟、坡槽或其它方法来控制LNG的排放用高膨胀率的泡沫可以控制LNG的汽化率4.消防消防的主要目的是扑灭火源或防止火焰扩散消防设备主要使用化学干粉灭火器、高膨胀泡沫灭火器或其它装备5.3LNG溢出的控制方法如果LNG蒸气在室内发生泄漏,通风和消除点火源是首要的措施LNG工厂中使用通风机连续的通风,将LNG蒸气排出除了引出蒸气外,风机可以使用蒸气与周围的空气加速混合,因此促进了蒸气团的受热与扩散在封闭区域,当使用CO2灭火系统进行灭火时,要关闭通风的风机维护结构和溢流通道可以抑制蒸气的扩散LNG溢出如果发生,应该首先控制溢出的液体和闪蒸的蒸气,控制LNG液体的迁移和抑制已点燃的火源的扩散维护结构和溢流通道的设计,由溢流区域和溢流产生危险的可能性来确定当LNG蒸气云团中没有气源,操作人员和设备只有被低温液体损害的危险,这是种比较理想的情况如果LNG流到未包复防护材料的设备或构件表面,将快速气化LNG在表面流动几分钟后,物体被冷却以后,LNG的蒸发率会有所降低还可以采用混凝土或泥土等材料建造围堰,或修成沟渠,或其它型式的防护结构,将溢出的LNG限制在一定在范围内,不让其任意流淌,可以大幅度地减少LNG的蒸发溢出的LNG被限制在围堰或沟渠之内,减少暴露的LNG表面与空气的对流换热,也可以降低LNG表面的气化率LNG的气化速度降低,可以减小可燃气体覆盖的范围然而,采用这些方法以后,也将延长LNG存在的时间根据溢出的LNG是否靠近火源和是否会产生一些潜在的低温伤害等因素,综合考虑是否有必要采用泡沫灭火剂在少数场合,溢出的LNG数量较多的情况下,如果周围是比较安全的地带,也许有必要特意将它们点燃,使它们快速气化当然需要分析清楚短期加速气化和长期缓慢气化不同的危险性
5.4有关消防保护防火的首要措施是控制可燃物,防止其扩散这主要依靠LNG工厂的设计、建造和安全操作其次是在LNG溢流发生后与控制管理人员联系,启动消防系统使用高膨胀率、低密度的泡沫减少LNG蒸气的扩散减少空气与LNG蒸气混合形成的可燃物通常情况下,气体产生的大火(包括LNG)在燃料源未被切断前,产生应该设法切断燃料源在大火不会再次造成破坏的情况下,应当让大火烧完然而,当人员处于危险境地、气体阀门处在火焰中或大火的热量能通过设备传热对人体造成间接伤害时,应当将火立即扑灭将火扑灭可以减少火灾产生的损失及防止火焰的扩散对于小型设备,如LNG的容量少于400L的设备,如果发生火灾,在火灾被扑灭之前,溢出的LNG就可能燃烧得差不多了对于大型设备产生的火灾,首要的目的是控制火焰的传播天然气在点着的瞬间,火焰很大,在开始燃烧后,火焰的大小由气化率决定在某些场合,控制LNG的火焰比灭火的效果好,使其不能再点燃更大的天然气云团应在上风口的位置控制火焰,灭火剂顺着风向向火焰流动,并使消防人员远离火焰灭火可以减少火灾造成的损失,扑灭的时间越短,造成的损害越少化学干粉灭火剂和二氧化碳灭火剂,都可以用于扑灭LNG产生的火焰泡沫和水灭不了LNG产生的大火对化学干粉灭火剂进行了广泛的实验研究,LNG工厂中用得最多的是化学干粉灭火剂在一些大型的、固定的工厂中,都安装了便携式化学干粉灭火剂在大型工厂中,也有移动式或车装载的化学干粉灭火设备使用灭火剂扑灭LNG产生的火灾时,灭火剂必须快速工作,灭火剂的量要根据对火灾可规模的预计来确定灭火剂的量
5.5灭火剂
1.化学干粉灭火化学干粉灭火是通过干粉与火焰接触时产生的物理化学作用灭火干粉颗粒以雾状形式喷向火焰,大量吸收火焰中的活性基团,使燃烧反应的活性基团急剧减少,中断燃烧的连锁反应,从而使火焰熄灭干粉喷向火焰时,象浓云似的罩住火焰,减少热辐射干粉受高温作用,会放出结晶水或产生分解,不仅可以吸收火焰的部分热量,还可以降低燃烧区内的氧含量在封闭和开放的区域,可以用化学干粉灭火剂扑灭LNG产生的火灾,但使用需要有一定的技巧化学干粉灭火剂喷到火焰上后,可以破坏燃烧链如果化学干粉灭火剂喷到了不均匀的表面,LNG液面有可能再次被点燃操作化学干粉灭火剂时,应站在火焰的上风口,将灭火剂均匀喷洒到火焰上将整个房间或封闭区域都喷上灭火剂,可以将LNG产生的火焰扑灭但应防止再次点燃残存的LNG蒸气使用化学干粉灭火剂扑灭LNG产生的火灾时,灭火剂应当有足够的量灭火剂的数量与火焰燃烧时间的长短、火灾区建筑物结构等因素的有关操作人员如果对灭火器的操作比较熟练,一个30L化学干粉灭火器能扑灭2m2范围内的火焰化学干粉灭火器也可以用来扑灭其它气体产生的火灾,但这要看火灾的形势和操作人员的能力化学干粉灭火方法不大适合于规模很大的火灾可以移动的350L化学干粉灭火器,可扑灭14m2范围的大火然而,操作人员必须受过良好的训练,在操作灭火器时没有障碍或不会将火星喷出火焰区由于这些灭火剂喷出后存在时间较短,当灭火剂扩散后,火焰有可以回扑灭火剂扩散或耗尽后,暴露的设备由于被火焰加热了,因而有足够的热量将可燃气或LNG重新点燃对于一些重点防火的地方,需要安装固定的灭火系统固定的灭火系统可以迅速起动灭火,而移动的灭火器则有一定的操作时间灭火剂也有可能对人员产生伤害,如降低可视度、造成短暂的呼吸困难虽然在使用灭火器的时候,这不是一个重要的问题,但对于固定灭火系统,当控制区域内有人员时,就不得不考虑这个问题一般是先发出警报,灭火系统适当延迟启动,使人员有时间撤离不得的是损失了灭火的最好时间,因为火灾发生后,灭火越早扑灭越容易在考虑LNG设备和装置的灭火系统时,必须充分考虑到灭火系统的能力化学干粉灭火系统可以作为一种辅助的灭火方法而不是主要的和首选的灭火方法
2.高膨胀率Hi-Ex泡沫灭火高膨胀率的泡沫可用来抑制LNG产生的火焰扩散,并降低火焰的辐射该灭火剂最好的膨胀效果是6001当泡沫喷到液态天然气表面后,LNG的蒸发率会有所增长蒸气不断受热并穿过泡沫上升,而不是在地面扩散在使用高膨胀率泡沫后,LNG蒸气扩散范围可明显减小发泡沫喷到已点燃的LNG表面时,它能抑制热量的传递,降低蒸发率和火焰的规模使火焰变小,辐射热减少,灭火的难度也可以相应降低高膨胀率泡沫系统必须应在特殊的场合如用来保护LNG储罐围堰、输送管线、泵、液化和气化用的换热器、LNG输送区等高膨胀率泡沫并不是扑灭LNG火灾的最好办法,它只能减少LNG火灾的危害而且在安装、调试、维修等方面受容量和价格的限制
3.二氧化碳和水二氧化碳和水可用来控制LNG产生的大火,但不是灭火如果将水喷到液态天然气的表面,会使LNG的蒸发率增大,从而使LNG的火势增强因此,不能用水来直接喷淋到LNG或LNG蒸气上用水的目的主要是将尚未着火而火焰有可能经过的地方弄湿,使其不容易着火最常用的控制LNG火焰的方法是利用水雾吸收热量安装喷淋系统,需要像安装灭火系统一样,要涵盖整个所需要的区域然而,与灭火系统的目的不同的是,水喷淋系统主要用来延长时间、保护财产,整个系统简便、可靠安装水喷淋系统通常是用于保护设备财产水喷淋系统在大型工厂中都有使用,大型的LNG储罐或冷箱可以在外部安装水喷淋系统专家推荐LNG工厂应该安装供水系统对于容量大于266m3以上的LNG储罐,要求安装供水和输送系统水系统可用于控制火势,除了可以吸热和保护暴露在火焰下的建筑使之不致于很快着火外,还可用来保护个人安全人工操作的便携式CO2灭火器适合于较小的电器发生的火灾,小型的气体火灾它们在灭小型的A级火灾时并不是很有效这些灭火器的使用仅限于几平方米的区域或室内,风力不大,不会吹散CO2的封闭区域表8-7列出了LNG火灾的灭火方式表8-7LNG火灾的灭火方式灭火方式等级使用方法说明化学干粉灭火(碳酸甲)1应用在火的根源决不能直接喷到火焰上利用化学反应来灭火需要熟练的操作如果有障碍物的话,灭火是不可能的化学干粉灭火(碳酸钠)2应用在火的根源决不能直接喷到火焰上利用化学反应来灭火需要熟练的操作如果有障碍物的话,灭火是不可能的卤化氢(卤的气体化合物)N/A紧用于封闭区域应用在火的根源决不能直接喷到LNG中在中控室、LNG车上使用利用化学反应或是使火焰缺氧熄灭在扑灭LNG产生的火灾时,需要熟练的操作如果有障碍物的话,灭火是不可能的周围的环境有可能使灭火剂失效高膨胀率泡沫(Hi-Ex)3直接喷到火和未点燃的LNG上面,以减少LNG溢流并发生点燃懂得机会使LNG与火焰隔绝,减小火焰大小,从而使蒸发率减小二氧化碳(CO2)水3在火上方使用,不要直接喷在火焰上可以控制但不能灭火直接喷到LNG上将增大蒸气和火焰的高度对于没有气体的火灾比较合适水3仅用来保护临近的财产设备和在附近的人员不能喷到LNG上面可以以水雾形式喷到热蒸气中,帮助LNG蒸气团的缩小控制没有气体源的火焰也可以用来冷却部分的设备水雾喷到LNG中可以增大蒸发率和火焰高度
①等级1—灭LNG火的最好方法;2—可以灭LNG火灾;3—不能灭火,但可以控制第六节基础设施的安全要求在考虑LNG装置的基础设施时,应充分考虑装置对附近交通、周边环境可能产生的影响从设备的角度,应防止LNG从系统中漏泄或溢出,同时还必须考虑意外情况下万一发生LNG漏泄或溢出时,配套相应的防范措施,如在LNG储罐周围设置围堰或蓄液区即使发生LNG的漏泄或溢出的事故,可燃液体可被限制在蓄液区内,不会四处流淌围堰区的作用除了控制可燃液体四处流淌以外,如果发生火灾,还能阻止火焰蔓延到周边地区可以将事故产生的危害降低到最小围堰或蓄液区的最小容积,可按照有关的标准规定进行设计
6.1LNG储罐的最小距离LNG储罐之间需要有适当的通道,便于设备的安装、检查和维护,按照美国消防协会NFPA—59A的标准储罐之间的最小间距应符合表8-8规定容量在
0.5m3以上的液化天然储罐不应放置在建筑物内表8-8储罐与边界和储罐之间的距离储罐容量(水容积)/m3从围堰边缘到边界线的最短距离/m储罐之间的最短距离/m
3.8~
7.
64.
61.
57.6~
56.
87.
61.
556.8~
114151.5114~26523相邻储罐直径总和的1/4(最小
1.5m)﹥265储罐直径的
0.70倍,但不小于31m
6.2汽化器等工艺设备和安装距离汽化器和工艺设备距离控制室、办公室、车间和场地边界也需要离开一定的距离用于管道输送的液化天然气装卸码头,离附近的桥梁至少30m以上液化天然气装卸用的连接装置,距工艺区、储罐、控制大楼、办公室、车间和其它重要的装置至少在15m以上用于处理液化天然气的建筑物和围墙,应采用轻质的、不可燃的非承重墙有LNG流体的工作间、控制室或车间之间墙体至少有2层,而且能承受
4.8kpa的静压,墙体上不能有门和其它连的通道,墙体还需要有足够的防火能力有LNG流体的建筑物内,应当具有良好的通风,防止可燃气体或蒸气聚集而产生燃爆
6.3LNG储罐的防震在设计LNG储罐及其管路系统时,应该考虑它的地震负荷(抗震性)对所选的地址要进行详细的调查,以获得有关的地震特性和地质信息,如地震活动性、地质条件、预期的频率和最大振幅等重要信息按照“锅炉和压力容器规范”设计和制造的LNG储罐,支承系统应根据垂直方向和水平方向的加速度来设计第七节LNG储存中的安全问题液化天然气在储存期间,无论隔热效果如何好,总要产生一定数量的蒸发气体储罐容纳这些气体的数量是有限的,当储罐内的工作压力达到允许最大值时,蒸发的气体继续增加,会使储罐内的压力上升LNG储罐的压力控制对安全储存有非常重要意义涉及到LNG的安全充注数量,压力控制与保护系统和储存的稳定性等诸多因素液化天然气储存安全技术主要有以下几方面1)储罐材料材料的物理特性应适应在低温条件下工作,如材料在低温工作状态下的抗拉和抗压等机械强度、低温冲击韧性和热膨胀系数等2)LNG充注储罐的充注管路设计应考虑在顶部和底部均能充灌,这样能防止LNG产生分层,或消除已经产生的分层现象3)储罐的地基应能经受得起与LNG直接接触的低温,在意外情况下万一LNG产生漏泄或溢出,LNG与地基直接接触,地基应不会损坏4)储罐的隔热隔热材料必须是不可燃的,并有足够的牢度,能承受消防水的冲击力当火蔓延到容器外壳时,隔热层不应出现熔化或沉降,隔热效果不应迅速下降5)安全保护系统储罐的安全防护系统必须可靠,能实现对储罐液位、压力的控制和报警,必要时应该有多级保护
7.1LNG储罐的充注条件对于任何需要充注LNG或其它可燃介质的储罐(或管路),如果储罐(或管路)中是空气,不能直接输入LNG,需要对储罐(或管路)进行惰化处理,避免形成天然气与空气的混合物如储罐(包括管路系统)在首次充注LNG之前和LNG储罐在需要进行内部检修时,修理人员进去作业之前,也不能直接将空气充入充满天然气气氛的储罐内,而是在停止使用以后,先向储罐内充入惰化气体,然后再充入空气操作人员方能进入储罐内进行检修惰化的目的是要用惰性气体将储罐内和管路系统内的空气或天然气转换出来,然后才能充注可燃介质储罐在首次充注LNG之前,必须经过惰化处理,惰化处理是将惰性气体置换储罐内的空气,使罐内的气体中的含氧量达到安全的要求用于惰化的惰性气体,可以是氮气、二氧化碳等通常可以用液态氮或液态二氧化碳汽化来产生惰性气体LNG船上则设置惰性气体发生装置通常采用变压吸附、氨气裂解和燃油燃烧分离等方法制取惰性气体表8-9列出了常见的氮气制取方法表8-9常见的氮气制取方法制取方法原料氮所的体积分数(%)空气低温分离空气
99.5以上膜分离空气
99.0变压吸附分离空气
99.0氨气裂解氨气
99.4燃油燃烧分离燃油
99.7充注LNG之前,还有必要用LNG蒸气将储罐中的惰化气体置换出来,这个过程称为纯化具体方法是用气化器将LNG气化并加热至常温状态,然后送入储罐,将储罐中的惰性气体置换出来,使储罐中不存在其它气体纯化工作完成之后,方可进入冷却降温和LNG的加注过程为了使惰化效果更好,惰化时需要考虑惰化气体密度与储罐内空气或可燃气体的密度,以确定正确的送气部位天然气各组分与空气的相对密度见表8-10表8-10天然气各组分与空气的相对密度介质名称相对分子质量相对密度(以空气为基准)着火温度/℃燃烧范围(%)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有关LNG的管路等设备也同样需要进行惰化处理,处理方法是一样的
7.2LNG储罐的最大充装容量低温液化气体储罐必须留有一定的空间,作为介质受热膨胀之用,不得将储罐充满充灌低温液体的数量与介质特性,与设计的工作压力有关,LNG储罐的最大充注量对安全储存有着非常密切的关系考虑到液体受热后的体积将会膨胀,可能引起液位超高,而液位超高容易引起LNG溢出,因此,必须留有一定的空间究竟留多大的膨胀空间,需要根据储罐安全排放阀的设定压力和充注时LNG的具体情况来确定LNG充灌数量最主要通过储罐内的液位来控制在LNG储罐中设置了液位指示装置,是观测储罐内部液位的“眼睛”,对储罐的安全至关重要液化天然气储罐应当装备有二套独立的液位测量装置时,应考虑密度变化对液位的影响液位计的更换应在不影响储罐正常运行的情况下进行以保证随时可以对储罐内的液位进行检测除了液位测量装置以外,储罐还应装备高液位报警器,使操作售货员有充足的时间停止充注,不致于使液位超过允许的最大淤高度报警器应安装在操作人员能够听到的地方NFPA—59A规定对于容量比较小的储罐(265m3以下),允许装备一个液位测试阀门来代替液位报警器,通过人工手动的方法来控制,当液位达到淤测试阀门时,手动切断进料
7.3LNG储罐的压力控制LNG储罐的内部压力是最重要的防护措施之一,必须控制在允许的压力范围之内罐内压力高或过低(出现负位),对储罐都是潜在的危险影响储罐压力的因素很多,诸如热量进入引起液体的蒸发、充注期间液体的快速闪蒸、大气压下降或错误操作,都可能引起罐内压力上升另外,如果以非常快的速度从储罐向外排液或抽气,有可能使罐内形成负压LNG储罐内压力的形成主要是液态天然气受热引起蒸发所致,过多的蒸发气体(BOG)会使储罐内的压力上升必须有可靠的压力控制装置和保护装置来保障储罐的安全使罐内的压力在允许范围之内在正常操作时,压力控制装置将储罐内过多的蒸发气体输送到储蓄所管网、再液体系统或燃料供应系统但在蒸发气体骤增或外部无法消耗这些蒸发气体的意外情况下,压力安全保护装置应能自动开启,将蒸发气体送到火炬燃烧或放空因此,LNG储罐的安全保护装置必须具备足够的排放能力此外,有些储罐还应安装有真空安全装置真空安全装置能感受储罐内的压力和当地的大气压,能够判断罐内是否出现真空如果出现真空,安全装置应能及时地向储罐内部补充LNG蒸气安全装置(安全阀)不仅用于LNG储罐的防护,在LNG系统中,LNG管路、LNG泵、气化器等所有可能产生超压的地方,都应该安装足够的安全阀安全阀的排放能力应满足设计条件下的排放要求安全排放所需的排放按下式计算Qv=
49.5*A/r*式中,Qr为相对于空气的流量(m3/h)(在
15.5℃、
101.35KPa条件下);A为总热流量(KW);r为储存液体的气化潜热(KJ/KG);T为气体在安全阀进口处的热力学温度(K);Mr为气体的相对分子质量为了维修或其它目的,在安全阀和储罐之间安装有截止阀,将LNG储罐和压力安全阀、真空安全阀等隔开但截止阀必须处在全开位置,并有锁定装置和铅封只有在安全阀需要检修时,截止阀才能关闭,而且必须由有资质的专管人员操作7.4间歇泉和水锤现象如果储罐底部有很长的而且充满LNG的竖直管路,由于管内流体受热,管内的蒸发气体可能会定期地产生LNG突然喷发产生这种突然喷发的原因,是由于管路蒸发的气体不能及时地上升到液面,温度不断升高,气体的密度减小,当气体产生浮力足以;克服LNG液柱高度产生的压力时,气体会突然喷发气体上升时,将管路中的液体也推到储罐内,由于这部分气体温度比较高,上升时与液体进行交换,液体大量的闪蒸使储罐内的压力的压力迅速升高如果竖直管路的底部又是比较长的水平管路,这种现象更为严重在管内液体被推到储罐的过程中,管内部分窨被排空,储罐中的液体迅速补充到管内,又重新开始气泡的积聚,过一段时间以后,再次形成喷发这种间歇式的喷发,称这为间歇泉现象储罐内的压力骤然上升,有可能导致安全阀的开启因此,储罐底部竖直管路比较长时,有可能出现间歇泉上面提及的系统被周期性的减压和增压,则该处形成液体不断地排空和充注管路中产生的甲烷蒸气被重新注入的液体冷凝形成水锤现象,产生很大的瞬间高压这种高压有可能造成管路中的垫圈和阀门损坏第八节管路和阀件的安全要求管道系统的材料应不仅能够正常运行温度,还应能承受可能遇到的紧急善时的极限温度管道系统应有良好的绝热或其它措施,防止管道在极端温度下出现的损坏在紧急情况下,若管路暴露在燃烧的环境中,应将其与火焰隔离并截断管内流体流动对于储罐的输液管线、冷箱等部件,损坏后有可能释放出大量的可燃流体,应该有防火材料保护管路接头处一般不采用铝、铜、铜合金等材料管道系统不允许使用F型接管、螺旋焊接结构和对接焊的焊接结构铸铁类的管道也不允许使用与容器连接的管路,如果口径大于25mm,并有液体经过的接头处,应当装备至少一个能自动关闭的阀门,或能远程控制的快速截止阀LNG管道支架对安全也有非常重要影响它们可能遭遇明火或接触到溢出的低温液体时,应当有足够的承受能力,或有相应的保护措施来避免其不受火灾或溢出的低温液体的破冰用于LNG或低温流体管道的管架,在设计时应注意避免产生过高的热量传导,引起结冰或支架材料的脆裂管径小于等于50mm的管路,可以采用螺纹、焊接或法兰等密封结构而50mm以上的LNG管咱,接头不能使用压紧式法兰或螺纹连接的密封结构可采用焊接的法兰接头,焊接材料的熔点应在540℃以上工作温度低于-30℃的管路,其支撑结构应量减少传热,避免结冰在低温下工作的波纹形膨胀节内部应有绝热措施,避免在波纹上形成冰第九节装卸作业进行LNG装卸作业时,应有具有资格认证的操作人员始终参与操作操作说明不仅应标明正常的操作方法,也应标明紧急状态的应急措施进行LNG输送时,装卸区域应杜绝一切火源,如焊接、火焰,以及一般性的电气设备运行装卸区还应有“禁止吸烟”的警示牌进行LNG输送作业时,应先对储罐内的液位进行检查所有阀门也应检查和调整,开始时启动应缓慢如果压力或温度有异常,应立即停止操作直到查明原因并予以纠正在输送操作过程中,应严密关注压力和温度的变化情况LNG输送管道应安装液体和气体的排放接头,使输送管在卸开连接之前,排空内部的残液,排放口应连通到比较安全的地方在LNG输送作业期间,整个系统不得进行重大的维修槽车在进行装卸作业时,周围禁止车辆通行输液管连接到槽车之前,汽车应用垫块垫稳并刹车并按要求设立警示牌或警示灯关闭槽车发动机发动机只能在槽车输送管路断开以后,并且在所有排出的蒸气都彻底散开后才能启动把LNG装到一个不是专门用于LNG运输的车辆之前,应对储罐内的含氧量进行测定当LNG专用槽车内的压力出现负压时,也需要测试含氧量,防止空气被吸入到系统内如果氧的体积分数超过2%时,应对储罐进行置换,直到氧的体积分数低于2%后,才可用来运输LNG用与输送LNG的软管应能承受可能遇到的温度和压力其承受能力至少是工作压力的5倍以上当设计的工作温度低于-51℃时,应用金属软管或旋转接头装卸用的管路应有足够的支撑装置,非绝热型软管上需要考虑到输送LNG时形成的冰所产生的载荷对输送管应定期的检查是否存在损坏或缺陷,一般至少每年检查一次,检查压力为最大工作压力第十节消防和防护为了将可燃介质泄漏造成的危害降到最低应设置有消防安全设备,以及泄漏和溢出的控制装置,同时还包括工厂安全保障的基本措施所有的LNG设施均应配备消防设备防护的范围需要对实际情况进行分析和评估评估包括下列内容1)可燃介质的泄漏检测及控制所需要的设备类型、数量和位置2)非工艺性火险情和电气产生的火灾所需要的检测和控制设备类型、数量和位置3)保护设备和建筑免受火灾影响的必要方法4)消防用水系统5)灭火及其它火势控制设施6)紧急关闭系统(ESD)中的设备和工作过程7)紧急关闭系统必要的传感器的类型和位置8)紧急情况下厂区人员的职责,以及外部接应人员应采取的应急措施9)执行紧急责任人员所需的保护装置和特别训练不管火灾是否发生,都应准备详细的事故处理措施,防止潜在的隐患发展成为事故这些措施包括(但不限于)以下内容1设备的关闭或隔离措施,确保切断可燃流体的流失或尽可能减少流失2消防设施的使用3急救4工作人员的职责操作控制室中应常备故障处理手册故障处理手册应根据设备或工序的改变而不断更新内容所有的工作人员应针对他们在故障处理手册中分工的职责进行培训负责使用消防设备的或其它设备的人员,应经过培训,并至少每年训练一次通常由可燃气体引发的火灾(包括LNG引起的火灾),应在燃料源切断后才能扑灭控制区内禁止吸烟和非工艺性火源焊接、切割及类似的操作只能在特别批准的时间和地点进行有潜在火源的车辆或其它运输工具禁止进入围堰区,与装有LNG或可燃液体的储罐和设备的距离至少在15m以上除非经过特别批准,并有全程保护和监视的地区或用在特殊目的的装卸货物的地区对于那些可能发生的可燃气体积集和LNG泄漏而引发火灾的地区,应进行监控监控的内容主要有低温和可燃气体能进行连续监控的低温传感器或可燃气体检测系统,应能在工作场所或经常有操作人员的地方发出警报但监控的气体含量超过其燃烧下限的25%时,检测系统应启动一个可听见或可视的报警信号同时应有完备的消防用的水系统,提供足够的水来保护暴露的设备,冷却储罐的表面、管道和阀件,并控制火焰向未着火的地方蔓延LNG设施内和槽车上的关键位置,应有便携式或轮式灭火器,应能扑灭气体发生的火灾如果使用机动或移动式灭火器,则不得将它们用于其它目的进入场区的机动车辆最少应配备一个便携式干粉灭火器,其容量不低于9kg以下设施应有外层防护栏、围墙等这些设施包括1LNG储罐2可燃制冷剂储罐3可燃液体储罐4其它危险物的存放区域5室外的工艺设备区域6有工艺设备或控制设备的建筑7沿岸的装卸设施第十一节紧急关闭系统每个LNG设备都应装上一个紧急关闭系统(ESD),可进行LNG来源的隔离或切断操作,并关闭一些设备紧急关闭系统(ESD)系统可控制LNG的连续释放产生的危害,如果设备的关闭会引起另外的危险或导致重要部件的损坏,这些设备或铺助设备的关闭可不包括在ESD系统中如果储存LNG的储罐没有保护措施,当它暴露在火灾中时,可能会受到金属过热的影响并造成灾难性的损坏,应有紧急泄放系统减压ESD系统本身也应有失效保护装置,使紧急情况时失控的可能性降到最小没有失效保护的ESD系统,距离所要控制的设备在15m之内安装在不可能被火焰直接燃烧到地方,即使被火焰包围,至少应能安全运行10min以上ESD系统的启动可以是手动、自动的或两者兼有紧急关闭系统本身应有良好的保护系统,避免在紧急状态下不起作用第十二节人员安全与救护工作人员应进行定期的培训,使他们了解LNG的特性及LNG暴露在外能产生的危害和影响,防护用品的作用和正确的使用方法紧急情况下需要进入对健康有害的大气中时,工作人员除了应具备必须的防护衣外,还应装备头盔、面罩、手套和靴子应配备完备的呼吸用具由于工艺设备中的LNG及其蒸气都没有味道,凭嗅觉检测不到它们的存在时,需要安装有合适的可燃气体指示器。