液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題與安全技術(shù)管理探討

楊曉波 韓洪非 馬文立

摘要：石油這一自然資源在全球范圍內(nèi)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，但是這種資源在使用過(guò)后是不可再生的，因此其儲(chǔ)存量就會(huì)逐漸變少，就需要去尋找一種可以替代石油的新能源供人類去使用，而且還要求這種能源能夠彌補(bǔ)石油缺點(diǎn)，在這種背景下液化天然氣就得以發(fā)展了。但是液化天然氣在運(yùn)輸過(guò)程中是極其危險(xiǎn)的，其所含有的成分很容易致使爆炸發(fā)生，因此做好安全管理工作就顯得十分重要了。

關(guān)鍵詞：液化天然氣；儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題；安全技術(shù)；管理

1液化天然氣概述

1.1主要液化天然氣的構(gòu)成及處理

液化天然氣（LiquefiedNaturalGas），簡(jiǎn)稱LNG，其被稱為世界上最干凈的能源之一，主要成分是甲烷（CH4），甲烷是一種較為特殊的氣體，本身具有較強(qiáng)的壓縮性能，而且密度較小，且無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，常溫下沸點(diǎn)為-162℃，其處于液態(tài)形狀時(shí)，相對(duì)密度為0.43-0.48，空氣中的爆炸極限約在5%-15%之間。液化天然氣的主要構(gòu)成成分為甲烷，也存在著其它物質(zhì)，包括乙烷、丙烷和NZ等。

1.2液化天然氣的特性

要解決液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)安全問(wèn)題，必須了解液化天然氣的特性，其主要特性有以下幾點(diǎn)：易燃。液化天然氣具有易燃的特性，當(dāng)溫度在-160℃時(shí)，其燃燒速度和體積都不容忽視，具有很大的危害性，但是一般在低溫狀態(tài)下很少會(huì)發(fā)生燃燒而爆炸，但是如果周圍空間小，天然氣在與空氣混合的過(guò)程中達(dá)到爆炸極限時(shí)，就可能發(fā)生燃燒爆炸；低溫。因?yàn)橐夯烊粴庠诘蜏氐臓顟B(tài)下是相對(duì)比較安全的，因此液化天然氣在存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用均是在低溫下進(jìn)行的。因此不僅要注意液化天然氣儲(chǔ)存環(huán)境的低溫，同時(shí)也要注意用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)墓艿啦牧系牡蜏匦阅埽_保這些材料能夠耐受低溫；其次，要注意低溫環(huán)境下產(chǎn)生的翻騰問(wèn)題；最后要注意系統(tǒng)的冷溫控制、BOG處理以及低溫泄露，因?yàn)楣摅w在超低溫環(huán)境下，可能發(fā)生熱脹冷縮，所以也要加強(qiáng)重視。

2LNG儲(chǔ)存技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1地下LNG儲(chǔ)氣庫(kù)

地下儲(chǔ)氣庫(kù)雖然比地上儲(chǔ)氣庫(kù)在環(huán)境保護(hù)、成本費(fèi)用等方面有較大的優(yōu)勢(shì)，但LNG的液化溫度為-162℃，低溫會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)庫(kù)圍巖的巖體發(fā)生破碎，進(jìn)而造成大量LNG泄漏和蒸發(fā)，所以地下洞室穩(wěn)定度較差對(duì)LNG儲(chǔ)存也較難。當(dāng)前國(guó)外也只有少數(shù)用不銹鋼保溫層作LNG的密封層地面儲(chǔ)存槽來(lái)對(duì)LNG進(jìn)行儲(chǔ)存的實(shí)例。我國(guó)在這方面的研究比較空白。

2.2地下LNG儲(chǔ)罐

地下LNG儲(chǔ)罐的保溫層和內(nèi)壁基本上類似于地上儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐內(nèi)壁常用的材料有9%鎳鋼、鋁合金或不銹鋼，保溫層常用的材料為硬質(zhì)聚氨酯泡沫和珍珠巖。地下LNG儲(chǔ)罐的占地較少，不易溢出儲(chǔ)存液體，具有強(qiáng)抗震性、高安全性和耐久性的特征，在該領(lǐng)域我國(guó)并沒(méi)有相關(guān)研究成果。

2.3地上LNG金屬混凝土儲(chǔ)罐

按照不同的內(nèi)壁材料，主要包括薄膜型儲(chǔ)罐和預(yù)應(yīng)力混凝土型儲(chǔ)罐。通常大型的儲(chǔ)罐采用的都是預(yù)應(yīng)力混凝土型，外殼和內(nèi)筒材料主要是預(yù)應(yīng)力混凝土和低溫金屬材料。薄膜型的儲(chǔ)罐內(nèi)筒材料包括不銹鋼和殷瓦鋼兩種。相比較于眾多發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的LNG儲(chǔ)罐大部分是中小型的壓力罐，當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)具有對(duì)大型LNG低溫常壓儲(chǔ)罐進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和建造的能力。

3LNG運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1槽車運(yùn)輸

槽車運(yùn)輸主要有鐵路槽車運(yùn)輸和公路運(yùn)輸兩種。通過(guò)研究得出，運(yùn)輸距離范圍在1000km甚至更短時(shí)可選擇公路運(yùn)輸，如果運(yùn)輸距離大于1000km，比較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸應(yīng)選擇鐵路油罐車。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，完全達(dá)到國(guó)產(chǎn)化。單輛的槽車，液化天然氣具有最大的水容積，已經(jīng)發(fā)展至52.8m3，最大工作壓力為0.7MPa，充裝天然氣最大量為3.3×104m3，槽車行駛的平均速度為60km/h。通過(guò)跟車測(cè)量得出，在運(yùn)輸過(guò)程中LNG槽車的儲(chǔ)罐內(nèi)有穩(wěn)定的壓力，在緊急停車情況下壓力會(huì)上升約0.02MPa，停車時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)安全閥泄漏的情況，沒(méi)有損失LNG。而在安全方面，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中很多LNG槽車為了使罐容得到提升，在罐壁外放置徑向支撐結(jié)構(gòu)，盡管使罐內(nèi)的儲(chǔ)存容積增大，但卻導(dǎo)致儲(chǔ)存容器的穩(wěn)定程度降低，使其存在較大的安全隱患。

3.2管道輸送

當(dāng)前LNG管道只用于LNG裝卸操作設(shè)施和天然氣液化裝置，還沒(méi)有對(duì)LNG進(jìn)行長(zhǎng)距離管道輸送的實(shí)例。通過(guò)研究得出，采用長(zhǎng)距離管道對(duì)LNG進(jìn)行輸送在技術(shù)上是可行的，但建設(shè)LNG長(zhǎng)輸管道的關(guān)鍵問(wèn)題是選用的材料在低溫條件下其良好的性能是否能保持，為了避免產(chǎn)生閃蒸汽（BOG），應(yīng)該在中間設(shè)置LNG冷泵站。所以，長(zhǎng)距離輸送LNG的管道初期回收率較低，在建設(shè)中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。隨著海底低溫管道技術(shù)的逐步發(fā)展，運(yùn)輸LNG的距離已經(jīng)達(dá)到了32km，充分說(shuō)明長(zhǎng)距離對(duì)LNG進(jìn)行管輸有其技術(shù)的可行性，并且近些年天然氣的需求量越來(lái)越大，管道輸送也逐漸變成一種發(fā)展趨勢(shì)。

4液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)

4.1液化天然氣的存儲(chǔ)

上文中指出液化天然氣的特性，其超低溫的特性也使其存儲(chǔ)和運(yùn)輸較為便利。液化天然氣常見(jiàn)的存儲(chǔ)容器有四種類型：地上罐：這種存儲(chǔ)罐一般為雙層的容器，容器的內(nèi)層為含鎳9%的鋼板，而容器的外層則為碳鋼外殼，中間一般填充氮?dú)獾恼渲閹r絕熱層；地下罐：地下罐顧名思義，一般是指直接在泥土深挖，然后采用高強(qiáng)度的混凝土填筑，再利用由不銹鋼板制成的內(nèi)壁組成；半地下罐：這種存儲(chǔ)容器在現(xiàn)實(shí)生活中也使用較多，它可以兼顧地上罐和低下罐的優(yōu)勢(shì)。一般也是兩層容器，內(nèi)罐采用含鎳9%的鋼板，外罐采用高強(qiáng)度的混凝土填筑。這類儲(chǔ)罐一般不需要在周圍建護(hù)堤；地下洞穴儲(chǔ)罐：地下洞穴儲(chǔ)罐一般需要特殊的地理位置，選擇低溫的地下洞穴儲(chǔ)存。這種洞穴可以是天然的也可以是人造的。

4.2液化天然氣的運(yùn)輸

我們所知道的液化天然氣常見(jiàn)的運(yùn)輸方式主要有3種類型：槽車運(yùn)輸：其是液化天然氣早年的重點(diǎn)運(yùn)輸方式，就是槽車的運(yùn)輸方式。這種運(yùn)輸方式是將天然氣運(yùn)送到用戶手中的樞紐，意義重大。采用這種運(yùn)輸方式的主要是距離較近、運(yùn)量不大的液化天然氣。尤其是近些年來(lái)，的鐵路網(wǎng)迅猛發(fā)展，鐵路槽車運(yùn)輸將迎來(lái)更大的發(fā)展前景；船舶運(yùn)輸：也就是我們通常所說(shuō)的船運(yùn)，船運(yùn)一直以來(lái)就是貨物運(yùn)輸?shù)闹饕侄危哂邪踩愿?、運(yùn)量大、運(yùn)輸路線長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，也是液化天然氣的主要運(yùn)輸手段。隨著航運(yùn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，液化天然氣的運(yùn)輸成本不斷降低，在未來(lái)，其運(yùn)輸能力還有巨大的發(fā)展?jié)摿?；管道輸送：管道運(yùn)輸雖然從客觀上看是一種便捷且實(shí)用的運(yùn)輸方式，但管道運(yùn)輸也受到一些限制。

5液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的安全技術(shù)管理要點(diǎn)

5.1儲(chǔ)運(yùn)機(jī)器以及材料的選擇

為了保證天然氣能夠被安全的運(yùn)輸?shù)矫恳粋€(gè)需要它的地方去，運(yùn)送過(guò)程中一定要做好安全保障工作，對(duì)于液化天然氣來(lái)說(shuō)，它的儲(chǔ)運(yùn)條件就是必須要在低溫的環(huán)境下進(jìn)行，而且要慎重選擇容器，并控制好罐內(nèi)的壓力。同時(shí)儲(chǔ)運(yùn)材料必須能夠承受住溫度的考驗(yàn)。

5.2安全運(yùn)輸要點(diǎn)

液化天然氣在運(yùn)輸過(guò)程中一定要將隔熱工作做好。目前隔熱方式有很多種，根據(jù)情況的不同可以選擇合適的一種，同時(shí)還要設(shè)計(jì)好儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的每一項(xiàng)工作，將安全管理工作做好。對(duì)于容器來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵诓煌闆r下容器的使用是會(huì)發(fā)生變化的，因此就要可以設(shè)置再液化裝置，從而控制好其內(nèi)外壓強(qiáng)。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液化天然氣是一種非常理想的燃料，它具有許多實(shí)用優(yōu)點(diǎn)，具有著非常好的應(yīng)用前景，但其在儲(chǔ)運(yùn)時(shí)還要特別的注意做好控制工作，保證能夠安全使用。

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（作者單位：河南安彩高科股份有限公司）