淺析液化天然氣儲(chǔ)罐安全防護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展

杜鑫

摘要：作為一種清潔燃料，天然氣在人們的工作、生活以及出行方面都發(fā)揮著相應(yīng)的價(jià)值。但這種能源具有易燃易爆的特點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要做好安全防護(hù)工作?；诖耍疚膶?duì)液化天然氣儲(chǔ)罐安全防護(hù)技術(shù)的研究情況進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：液化天然氣;儲(chǔ)罐安全防護(hù)技術(shù);進(jìn)展

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)能源的需求量不斷提升。其中液化天然氣，簡(jiǎn)稱LNG，相對(duì)于天然氣存儲(chǔ)方便，受到眾多工業(yè)企業(yè)的青睞。在LNG存儲(chǔ)規(guī)模不斷擴(kuò)大的今天，液態(tài)天然氣存儲(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)也不斷增加。這種風(fēng)險(xiǎn)的影響因素較多，需要采取有效的安全措施，避免對(duì)群眾和公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成傷害。

1、液化天然氣的事故類型

LNG的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，有可能發(fā)生泄漏、火災(zāi)、爆炸以及翻滾等情況，具有較高的事故風(fēng)險(xiǎn)性。LNG一旦泄漏，一小部分將會(huì)快速汽化成蒸氣，遇到火源就會(huì)燃燒，濃度過(guò)高時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。

翻滾情況主要指的是，天然氣儲(chǔ)罐存儲(chǔ)時(shí)，由于外界與液體之間存在溫差，導(dǎo)致LNG分層被破壞，最終使上層液體與下層液體的密度出現(xiàn)差異。另一方面，天然氣儲(chǔ)罐通過(guò)外界吸熱，上層液體更容易蒸發(fā)導(dǎo)致密度增加。下層液體的溫度較低，因此密度較大，當(dāng)上層液體的密度增加到與下層液體密度接近時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象。

2、液化天然氣儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)技術(shù)

2.1保溫絕熱的防護(hù)措施

LNG儲(chǔ)罐內(nèi)液體與外界環(huán)境之間存在較大溫度差，因此絕熱保冷設(shè)計(jì)是保證存儲(chǔ)安全的重要措施。當(dāng)前，對(duì)于小型的LNG儲(chǔ)罐通常會(huì)采用真空絕熱或者真空粉末絕熱的方式。大中型以及特大型的LNG儲(chǔ)罐通常會(huì)使用堆積絕熱的方式。當(dāng)前，在材料技術(shù)不斷發(fā)展的今天，新型材料逐步被應(yīng)用到絕熱保冷設(shè)計(jì)中，這對(duì)于提升防護(hù)效果具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2壓力防護(hù)措施

LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定性也是保證存儲(chǔ)安全的重要前提，壓力過(guò)高過(guò)低都容易發(fā)生事故。對(duì)此，在LNG儲(chǔ)罐正常運(yùn)行時(shí)，可以利用BOG壓縮機(jī)將壓力控制在一定的范圍內(nèi)，保證存儲(chǔ)的安全性。另一方面，為了有效避免閥座結(jié)冰問(wèn)題，影響安全閥的安全開啟，需要使用先導(dǎo)式安全閥，并且將安全閥的進(jìn)口管道伸到吊頂以下。

具體工作流程如下：當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力過(guò)低時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥可以向灌內(nèi)注入一定的干燥天然氣或者氮?dú)?，如果壓力持續(xù)降低，真空閥將會(huì)打開，進(jìn)一步調(diào)節(jié)內(nèi)部的壓力。安全閥和真空閥是維持LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力處于正常范圍的重要防線。需要注意的是，安全閥的功能過(guò)于單一，因此需要配合其他的安全措施共同使用。

2.3利用惰性氣體做好防爆處理

惰性氣體防爆措施是常用的一種手段，考慮到LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的蒸發(fā)氣體，為避免氣體混合物達(dá)到爆炸極限，可以提前對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行處理，利用氮?dú)庵脫Q罐內(nèi)的氣體，能夠改善防爆效果。

2.4預(yù)防LNG翻滾的措施

由于LNG的密度差造成的分層是導(dǎo)致翻滾事故發(fā)生的根本原因，因此需要做好以下方面的措施，避免翻滾問(wèn)題的出現(xiàn)。

第一，選擇正確的充注方法，通常情況下，頂部充注和底部充注是常用的兩種方式，當(dāng)新充注的LNG密度比儲(chǔ)罐內(nèi)原有的LNG密度大時(shí)，可以采用頂部充注的方式。如果新充注的LNG密度小于原有的密度，可以采用底部充注的方式。第二，在充注時(shí)，管道和噴嘴應(yīng)該分別采用多孔管和混合噴嘴方式，使新舊LNG得到充分混合。第三，在儲(chǔ)罐的內(nèi)壁設(shè)置相應(yīng)的探測(cè)器裝置，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)LNG液位、溫度以及密度的變化，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，需要立即啟動(dòng)循環(huán)泵，及時(shí)消除分層現(xiàn)象。

3、液化天然氣儲(chǔ)罐被動(dòng)安全防護(hù)技術(shù)

3.1圍護(hù)措施

通過(guò)圍堰處理，能夠更好地處理泄漏的LNG，并且抑制蒸發(fā)氣的擴(kuò)散。當(dāng)前，LNG儲(chǔ)罐按照結(jié)構(gòu)的不同可以劃分為單容罐、雙容罐，對(duì)于單容罐而言需要單獨(dú)進(jìn)行圍堰處理。在進(jìn)行維護(hù)處理的過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵循我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證措施的有效性。

3.2消防冷卻水防護(hù)措施

LNG儲(chǔ)罐著火、爆炸的危害非常嚴(yán)重，其產(chǎn)生的熱輻射會(huì)影響人體健康以及周邊設(shè)施設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。罐體處于高溫環(huán)境中，將會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致開裂，因此需要嚴(yán)格控制好蒸發(fā)氣體的濃度，有效做好火災(zāi)的防火工作。使用消防冷卻水的過(guò)程中，可以選擇水幕、水噴淋、水噴霧、固定消防水炮以及室外消火栓等形式。

3.3泡沫覆蓋的措施

LNG儲(chǔ)罐的集液池或者圍堰應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠有效驅(qū)散蒸發(fā)氣體，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，快速形成泡沫覆蓋層，減少熱量的傳遞，減慢蒸發(fā)的速度。LNG儲(chǔ)罐的高倍數(shù)泡沫防護(hù)系統(tǒng)具體包括高倍數(shù)原液罐、過(guò)濾器、控制閥、管道、泡沫比例混合器、泡沫發(fā)生器以及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等組成。關(guān)于相關(guān)參數(shù)比例的設(shè)置，需要結(jié)合LNG儲(chǔ)罐的實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)踐的方式做好數(shù)據(jù)分析工作，保證泡沫覆蓋措施的有效性。

3.4干粉滅火措施

就當(dāng)前的LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)內(nèi)部氣壓過(guò)大時(shí)，安全閥將會(huì)發(fā)揮作用，將超壓氣體排出，此時(shí)安全閥周圍就會(huì)存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。為進(jìn)一步提升儲(chǔ)罐的安全性，需要在安全閥出口位置設(shè)置相應(yīng)的滅火系統(tǒng)。干粉滅火就是很好的一種選擇。干粉滅火系統(tǒng)通常包括干粉罐、氮?dú)馄?、減壓閥、干粉輸送管道以及噴頭等部分組成。對(duì)于LNG儲(chǔ)罐安全閥位置處的干粉滅火系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)前并沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

3.5隔震減震措施

對(duì)于LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)，需要重視抗震能力的設(shè)計(jì)，通過(guò)采用相應(yīng)的隔震減震措施能夠進(jìn)一步提升儲(chǔ)罐的抗震水平，降低地震對(duì)儲(chǔ)罐的影響，提升安全水平。就當(dāng)前而言，在儲(chǔ)罐上可以采用物理隔震減震的方式，橡膠支座就是一種常用的處理方式。但這種處理方式也具有一定的缺點(diǎn)，對(duì)于周期較長(zhǎng)的水平振動(dòng)容易出現(xiàn)共振問(wèn)題。由于缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，橡膠支座的應(yīng)用依然存在一定的不確定性。因此對(duì)于隔震減震措施的應(yīng)用還需要加大研究力度，充分利用現(xiàn)代設(shè)備裝置以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提升防護(hù)效果，改善安全性。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，LNG儲(chǔ)罐本身具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，為進(jìn)一步做好安全生產(chǎn)工作，需要做好隱患排查，充分利用主動(dòng)防護(hù)措施和被動(dòng)防護(hù)措施，減少事故發(fā)生概率，使天然氣能源發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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