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LNG分层及翻滚事故问题分析

发布时间:2018-11-09

  由于LNG的低温特性、蒸发特性、易燃易爆特性等,如果加气站的设备不能满足LNG的低温要求等,再加上LNG加气站周围复杂的环境,对LNG加气站的管理不够完善,会导致危险事故的发生。LNG加气站应预防发生的事故类型有储罐内LNG的翻滚和间歇泉事故,急冷和水击,快速相变,LNG的泄露和燃烧,对人体的低温冻伤、低温麻醉。
分层翻滚现象是LNG储罐容易发生的液体剧烈蒸发的失稳储存现象,自从20世纪70年代LNG工业兴起以来,已发生过多起翻滚引发的事故。1971年8月21日意大利LaSpezia的SNAM储配站在储罐充装完毕18小时后,压力陡增,大量液体被汽化,安全阀打开放散气体,导致181.44吨LNG被排空。1993年10月英国燃气公司的一座LNG储配站发生翻滚事故,储罐内压力急速上升,紧急放散阀开启,导致大约150吨LNG被排空。翻滚事故导致储罐内LNG剧烈蒸发,压力急剧增大,导致安全放散阀打开,不仅造成LNG资源的浪费,而且有可能引发燃烧爆炸等事故,对LNG加气站及其周边环境的安全造成威胁。
分层是导致翻滚现象发生的直接原因,而导致储罐内LNG分层原因主要有两个:一是外界的热量的渗入,使得靠近储罐壁的液体温度升高,形成热边界层,热量的不断漏入使边界层厚度增加,在储罐内形成自然分层,当上下层的密度差趋于0时,大量液体蒸发引起翻滚现象。同时,随着LNG的老化,甲烷和氮的率先蒸发也会导致储罐内发生分层现象。二是向储罐中充注与原有LNG温度、组成有较大差异的新LNG,会引起储罐内充注分层。分层后下层液体的密度大,温度高:上层液体的温度低,密度小,储罐内形成自然对流循环,两层之间不断进行热交换密度和温度逐渐接近,当密度接近相等时则迅速混合,液体迅速剧烈蒸发,发生翻滚现象。
我国LNG加气站数量在迅速增加,但是一些己建设的LNG加气站长期处于无汽车加气或者加气量很少的状态,由于环境热量的不断传入,导致储罐内液体温度升高,储罐内压力升高导致安全阀打开,大量气体被放散,同时储罐内可能发生翻滚事故。
针对储罐内的老化分层问题,除了保证储罐良好的绝热性能外,还需要对储罐内LNG状态进行监测,设置自动监控系统,监控储罐的压力、温度和液位。沿储罐的高度设置测温点,监控各位置的温差,当温差达到-14℃时就有可能出现翻滚现象。储罐内出现分层现象后,就启动循环泵搅拌LNG,消除储罐内的密度差,降低翻滚现象发生的可能性。
针对向储罐内充注新LNG引起的翻滚现象,尽量选用组分相同的LNG气源作为加气站的气源,降低由十新旧LNG温度和密度不同造成翻滚现象发生的概率。LNG加气站的同一个储罐不能同时进行卸车和加气环节。由LNG槽车向储罐内卸气时应该分析气源的物性与储罐内剩余液体的物性差异,选择正确的充注方法。卸气时应按照以下原则进行:槽车内LNG的密度比储罐内剩余液体密度大时选择顶部充装;槽车内LNG密度较小或者两者密度相近时则选用底部充装的方法,这样使得LNG与剩余液体充分混合,减小储罐内的分层密度差。
LNG储罐内如果发生了分层翻滚现象,储罐内将产生大量蒸发气体,为防止储罐超压,需要设置安全放散系统、火炬系统和气体回收系统,将产生的气体回收,或者不能回收时则通过火炬系统将其燃烧,以免翻滚现象对储罐安全造成威胁。