液化天然气(简称LNG)气化站主要为非管输天然气(简称NG)的城市城镇居民提供生活用气,也可作为补充气源或调峰气源,一般包括气站一座、相应的输配管网及配套的公用工程,运行的介质为LNG。
由于LNG具有易燃易爆、有毒有害危险性,而且罐区中的冷却、输送等设备的使用、维护具有一定的火灾、爆炸危险。以下从工程技术措施和安全管理措施两个方面,对液化天然气气站火灾爆炸危险性和安全对策进行探讨。
一、概述
LNG气化站的工艺流程如图1所示(略):
LNG由低温槽车运来,在卸车台用槽车自带的增压器增压,在压差的作用下,通过卸车台的管道进入低温储罐储存,储存压力为0.3MPa(g),温度为-145℃。低温储罐内的LNG用自增压器增压到0.5MPa(g),自流进入空温式气化器,在气化器中,LNG与空气换热,发生相变转化为气态并升高温度,夏季可达15℃以上(冬季还必须使用水浴式气化器),直接经过调压器调压至0.2MPa(g)。由于天然气是无味的,为了加强安全性,还必须进行加臭,加臭剂选用四氢噻吩,加臭后进入中压管网,送给各用户。
低温真空绝热储罐的日蒸发率一般为0.3%,这部分气化了的气体(简称BOG)如不排出,会使储罐上部气相空间的压力升高。为保证储罐安全,设降压调节阀,可根据压力自动排出罐顶气体。另外,为回收槽车储罐中的天然气,设置了BOG加热器,用以回收BOG,并入输气管网。
LNG储罐装有高、低液位报警设施,内罐高压力报警,超压自动排放BOG的调节阀以及安全阀,以保证储罐的安全。在储罐入、出口的LNG管线上设自动切断阀,当有紧急情况发生时会自动关闭阀门,以保证系统的安全。
天然气出站至输气管网的管线上设有自动切断阀,当管网有紧急情况发生时,会自动关闭阀门,以保证系统的安全。
当LNG供应出现情况时,采用备用气源。压缩天然气(简称CNG)用槽车运至气化站,即利用该槽车作为容器,经卸车台经管线输送至CNG调压站,经二级调压至0.2MPa(g),计量加臭后并入输气管网。
二、LNG气化站火灾爆炸危险条件
从可燃物、助燃物、点火源三个方面来分析LNG气化站项目的火灾爆炸危险条件。
(1)可燃物。LNG是深冷液体,很容易被周围的空气加热成为NG。当LNG大量泄漏时,来不及与周围空气进行热交换,其蒸气云的密度就会比空气低,会顺着地面流动或向低处蔓延,一旦遇到火源就会燃烧,甚至回燃引起爆炸。
导致LNG泄漏的情况主要有以下三种:
①LNG与某些材料(氟、氯等)接触后会发生剧烈的反应,变脆、易碎、冷收缩,使设备损坏后泄漏导致火灾;
②LNG本身没有太大的腐蚀性,但储罐由于本身所存在的缺陷(应力腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等),加上积存雨水,储罐金属外壳、管线等与土壤等接触会产生电解,导致大面积点腐蚀,造成LNG泄漏;
③生产或储运装置的设计施工出现问题,不能满足正常生产要求或不能及时探测到异常情况的发生。
(2)助燃物。主要助燃物为空气。液化设备中低温循环工作液体的温度低于空气液化的温度,其表面上的空气会凝缩形成富氧气氛,形成助燃物。
(3)点火源。在有空气和LNG存在情况下,任何热源均有可能成为引爆物。这些潜在的热源和引爆物主要包括以下几种:①明火及火星;②静电火花;③防雷电设施或接地损坏、失效可能遭受雷击,产生雷电火花;④电气线路或电气设备安装操作不当、保养不善及接地、接零损坏或失效等,有可能造成漏电。
三、LNG气化站火灾爆炸危险性分析
1.物质危险性分析
LNG的主要成分是甲烷,属易燃易爆气体,遇明火、高温极易发生燃烧和爆炸现象。NG与空气混合能形成爆炸性混合物,爆炸下限为3.6~6.5%,上限为13~17%,与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。低温时的LNG蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。常温下,NG密度较空气小,在空气中可迅速扩散。
2.工艺危险性分析
(1)原料和产品为可燃物质,站内大部分区域为爆炸危险2区,运行过程中,LNG储罐等设备损坏将造成NG泄漏,发生火灾爆炸事故。
(2)高速转动设备(泵等)的使用可能产生火花,形成点火源,有爆炸的可能。
(3)维修人员在维修、检查工作中若不严格按照规定和操作规程执行,易形成火星等点火源。
(4)锅炉的使用可能造成物理爆炸。
(5)原材料及成品运输主要以车辆运输为主,若排气管上没有带上防火帽,则可能形成火花,造成火灾爆炸。在卸车的时候,在卸车软管没有分离的情况下启动车辆,会拉坏卸车软管,从而导致LNG泄漏形成可燃物。