从LNG事故浅谈LNG站安全管理

作者：赵原伟吕达罗冬林　　评论：　更新日期：2012年08月11日

摘要：本文针对LNG的可燃性、低温性、扩散性等特性引起的事故类型，分析了几种LNG典型事故形成的机理以及相应的防范措施，为日常LNG气化站安全管理工作提供借鉴。

关键词：LNG储存分层；翻滚；冷爆炸；低温麻醉；三聚酯

近年来，LNG在国内发展非常快，但相关LNG的安全管理制度还较滞后，由于液化天然气除具有天然气可燃性外，还具有低温性、扩散性，其这些特性都有可能引起相应的安全隐患，其可燃性可引起火灾、爆炸，LNG属于低温液体(温度一般为-162℃)，能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而损坏设备和低温冻伤操作者，如果人长时间暴露在LNG气氛环境下，会引起意识模糊和窒息。另外LNG站泄漏后，由于其扩散性，能迅速挥发扩散，遇火源产生火灾等。因此LNG事故类型较多，主要体现为LNG储存分层及翻滚、快速相变(也叫冷爆炸)、间歇泉、低温灼伤、低温麻醉、窒息、火灾及爆炸等。

近几年随着世界LNG市场的不断扩大，同时也伴随着重大事故，举例美国1994年俄亥俄州克夫兰市LNG调峰站的爆炸事故、阿尔及利亚LNG液化厂爆炸事故、英国1993年曼彻斯特附近BG公司LNG调峰站储摧发生翻滚事故、意大利La Spezia，SNAM有终端按收站储罐发生分层翻滚事故等，通过这些事故案例经验教训，分析LNG典型事故的特征、机理以及防范措施。结合目前我司负责运行的LNG场站，分析LNG站几种典型事故的机理及防范措施来谈谈LNG站的安全管理。

1 LNG分层及翻滚

当不同组分的LNG站混装或LNG站长期储存上层LNG发生“老化”时，可能形成两个相对稳定的液面层，当外界热量传入罐内时，两个液相层引发传质和传热并相互混合，液层表面也开始蒸发，下层由于吸收了上层的热量，而处于“过热”状态。当二液相层密度接近时，可在短时间内产生大量LNG蒸发气体，使罐内压力急剧上升有可能引发爆炸。

事故案例：1971年8月，意大利La Spezia，SNAM的LNG终端接收站，储罐充装完毕后18小时发生翻滚事故。储罐最高压力冲至94.7kPa，通过安全阀等正常的放散途径高速排放，直至槽内压力下降至24kPa时恢复正常。整个过程历时2小时。事故后果导致排放损失LNG181.44t。事故原因，充装的新LNG的密度比存液的密度大。形成分层；充装的新LNG的温度比存液的温度高。带入了较多热量，促进层间混合；充装量比存液量大得多；充装时间短，仅为18小时；在翻滚发生前4小时，由于控制阀的故障使槽内压力下降，增加了上层的蒸发量，使上层的密度加大，促进了两层的混合加快。

因此为了防止LNG储罐发生分层及翻滚情况，主要的防范措施有：

① 采用定期内部搅拌或输出部分液体的方法来消除分层；

② 控制装入储罐LNG组分和密度的变化范围；

③ 尽量使用一个储罐仅储存同一气源的LNG。

目前我司运行有五个LNG场站，其中盐田LNG气化站、大工业区LNG气化站、梅林LNG应急调峰站、华美LNG站经常向管网供气，LNG站储存时间较短，发生LNG“老化”的概率较少，但是为了防止储罐LNG出现分层，日常运行安排供气时，应轮换安排所有储罐供气，防止某一个储罐储存时间较长，发生“老化”现象，同时值班人员应加强对储罐压力的监控、储罐安全放散系统的维护等安全防范措施。而永丰源LNG站目前长时间不向管网供气，LNG储存的时间较长，为防止发生LNG分层现象，应定期组织向管网供气，或定期进行倒罐等操作，对储罐内的LNG站进行搅动。另外目前供往LNG站的气源较多，分别有新疆广汇、海燃、大鹏澳大利亚等气源，由于LNG站组份不同，易产生分层现象，尽量不应混装，必须混装时，应注意采用正确的充装方法。特别对组分差异较大的气源(例如海南LNG)，如果储存时间较长，要求用独立的储罐储存。

2 间歇泉、水锤现象

LNG充装管线较长，管路阀门处会有较多的漏冷，管内产生的BOG需要积聚到一定的压力上升到储罐液面，这部分BOG温度较高，上升时与液体进行热交换，液体大量闪蒸，使储罐内压力骤然上升，有可能导致储罐安全阀开启。在管内液体被BOG推向储罐的同时，管内空间被排空，罐内液体会迅速补充到管内，又重新开始BOG的积聚过程，一段时间后再次形成喷发，这种间歇时喷发成为间歇泉；管内液体被BOG排空与重注形成水锤现象。

因此要有效消除间歇泉、水锤现象，改善低温管线的保温效果措施明显，我国早期气化站低温管线采取聚氨酯PU保温材料，它的极限耐冷温度只有-65℃，在LNG的运行温度下其物理特性非常脆弱，它只能启到隔冷的作用。而现在新型保温材料三聚酯(PIR聚异三聚氰酸酯)其极限耐冷温度为-200℃，低温情况下物理性质稳定保温效果非常明显。目前，国内某些气化站已采用真空管保温，其保温效果更加突出，但由于其成本较高及施工难度较大只是在关键部位采用。三聚酯(PIR)与聚氨酯PU之间的9项物性比较，详见表1。