液化天然氣(簡稱LNG)氣化站主要為非管輸天然氣(簡稱NG)的城市城鎮居民提供生活用氣,也可作為補充氣源或調峰氣源,一般包括氣站一座、相應的輸配管網及配套的公用工程,運行的介質為LNG。
由于LNG具有易燃易爆、有毒有害危險性,而且罐區中的冷卻、輸送等設備的使用、維護具有一定的火災、爆炸危險。以下從工程技術措施和安全管理措施兩個方面,對液化天然氣氣站火災爆炸危險性和安全對策進行探討。
一、概述
LNG氣化站的工藝流程如圖1所示(略):
LNG由低溫槽車運來,在卸車臺用槽車自帶的增壓器增壓,在壓差的作用下,通過卸車臺的管道進入低溫儲罐儲存,儲存壓力為0.3MPa(g),溫度為-145℃。低溫儲罐內的LNG用自增壓器增壓到0.5MPa(g),自流進入空溫式氣化器,在氣化器中,LNG與空氣換熱,發生相變轉化為氣態并升高溫度,夏季可達15℃以上(冬季還必須使用水浴式氣化器),直接經過調壓器調壓至0.2MPa(g)。由于天然氣是無味的,為了加強安全性,還必須進行加臭,加臭劑選用四氫噻吩,加臭后進入中壓管網,送給各用戶。
低溫真空絕熱儲罐的日蒸發率一般為0.3%,這部分氣化了的氣體(簡稱BOG)如不排出,會使儲罐上部氣相空間的壓力升高。為保證儲罐安全,設降壓調節閥,可根據壓力自動排出罐頂氣體。另外,為回收槽車儲罐中的天然氣,設置了BOG加熱器,用以回收BOG,并入輸氣管網。
LNG儲罐裝有高、低液位報警設施,內罐高壓力報警,超壓自動排放BOG的調節閥以及安全閥,以保證儲罐的安全。在儲罐入、出口的LNG管線上設自動切斷閥,當有緊急情況發生時會自動關閉閥門,以保證系統的安全。
天然氣出站至輸氣管網的管線上設有自動切斷閥,當管網有緊急情況發生時,會自動關閉閥門,以保證系統的安全。
當LNG供應出現情況時,采用備用氣源。壓縮天然氣(簡稱CNG)用槽車運至氣化站,即利用該槽車作為容器,經卸車臺經管線輸送至CNG調壓站,經二級調壓至0.2MPa(g),計量加臭后并入輸氣管網。
二、LNG氣化站火災爆炸危險條件
從可燃物、助燃物、點火源三個方面來分析LNG氣化站項目的火災爆炸危險條件。
(1)可燃物。LNG是深冷液體,很容易被周圍的空氣加熱成為NG。當LNG大量泄漏時,來不及與周圍空氣進行熱交換,其蒸氣云的密度就會比空氣低,會順著地面流動或向低處蔓延,一旦遇到火源就會燃燒,甚至回燃引起爆炸。
導致LNG泄漏的情況主要有以下三種:
①LNG與某些材料(氟、氯等)接觸后會發生劇烈的反應,變脆、易碎、冷收縮,使設備損壞后泄漏導致火災;
②LNG本身沒有太大的腐蝕性,但儲罐由于本身所存在的缺陷(應力腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕等),加上積存雨水,儲罐金屬外殼、管線等與土壤等接觸會產生電解,導致大面積點腐蝕,造成LNG泄漏;
③生產或儲運裝置的設計施工出現問題,不能滿足正常生產要求或不能及時探測到異常情況的發生。
(2)助燃物。主要助燃物為空氣。液化設備中低溫循環工作液體的溫度低于空氣液化的溫度,其表面上的空氣會凝縮形成富氧氣氛,形成助燃物。
(3)點火源。在有空氣和LNG存在情況下,任何熱源均有可能成為引爆物。這些潛在的熱源和引爆物主要包括以下幾種:①明火及火星;②靜電火花;③防雷電設施或接地損壞、失效可能遭受雷擊,產生雷電火花;④電氣線路或電氣設備安裝操作不當、保養不善及接地、接零損壞或失效等,有可能造成漏電。
三、LNG氣化站火災爆炸危險性分析
1.物質危險性分析
LNG的主要成分是甲烷,屬易燃易爆氣體,遇明火、高溫極易發生燃燒和爆炸現象。NG與空氣混合能形成爆炸性混合物,爆炸下限為3.6~6.5%,上限為13~17%,與氟、氯等能發生劇烈的化學反應。低溫時的LNG蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇明火會引著回燃。常溫下,NG密度較空氣小,在空氣中可迅速擴散。
2.工藝危險性分析
(1)原料和產品為可燃物質,站內大部分區域為爆炸危險2區,運行過程中,LNG儲罐等設備損壞將造成NG泄漏,發生火災爆炸事故。
(2)高速轉動設備(泵等)的使用可能產生火花,形成點火源,有爆炸的可能。
(3)維修人員在維修、檢查工作中若不嚴格按照規定和操作規程執行,易形成火星等點火源。
(4)鍋爐的使用可能造成物理爆炸。
(5)原材料及成品運輸主要以車輛運輸為主,若排氣管上沒有帶上防火帽,則可能形成火花,造成火災爆炸。在卸車的時候,在卸車軟管沒有分離的情況下啟動車輛,會拉壞卸車軟管,從而導致LNG泄漏形成可燃物。