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许润能源

LNG加气站工艺流程为LNG由LNG槽车运至站区后,用潜液泵和增压器联合将槽车中的LNG卸至LNG储罐中;加气时通过潜液泵,将LNG储罐中的LNG通过加气机送入汽车的车载气瓶里。站内物料主要为液化天然气(LNG),LNG是以甲烷为主的液态混合物,常压储存温度约为-163℃。泄漏后通过吸热蒸发,会生成白色蒸气云。

当气体温度继续被空气加热时,会在空气中快速扩散,LNG液态密度约为准状态下气态体积的600倍。天然气与空气混合后,体积百分数在一定的范围内会形成爆炸范围, 其爆炸下限约为4.6%,上限约为14.57%。由于LNG的低温特性,大量泄漏后由于不能及时蒸发会对其周边设施形成危害,同时低温液体也会对人员产生低温灼烧、冻伤等危害。

 

LNG加气站


故LNG加气站主要存在的危险危害为:
①LNG泄漏后气化与空气混合有可能产生火灾爆炸危险;
②泄漏后可能对人体造成冷灼伤或冻伤;
③LNG泄漏后在空气中浓度过大时可能对人体造成窒息。
1 危险性分析
1.1 装置的危险性
  LNG储罐通常采用真空粉末绝热形式,双层结构,内筒为0Cr18Ni9奥氏体不锈钢,外筒为碳钢板材制造,内外筒之间用珠光砂填充并抽真空绝热,最大的危险性在于真空破坏,绝热性能下降。从而使储罐内的LNG因受热而大量气化,储罐内压力快速上升。
  LNG潜液泵进、出口可能因连接管道的密封失效产生泄漏。
  LNG加气机直接给汽车加气,其接口为软管连接。接口处容易漏气,也可能因脱落或软管爆裂而泄漏。
1.2 工艺管道的危险性

 

LNG加气站


1.2.1 保冷失效
  LNG液相管道为低温深冷管道,采用聚氨酯发泡保温绝热或真空管绝热,当绝热层由于其他原因使绝热性能下降时,液相管道内压力会上升。
1.2.2 管道振动
  在LNG加气过程中,由于加气车辆的间断性,加气装置需反复开停,液相管道内的液体流速发生变化使液体的动量改变,反映在管道内的压强迅速上升或下降,同时伴有液体水击的声音,这种现象叫作液击现象(或称水锤或水击)。水击现象严重时会造成管道局部受力不均使其爆裂,有时也可能造成管道振动。
  在LNG的液相管道中,管内液体在流动的同时,由于吸热、摩擦等原因,有部分液体要汽化为气体,这种有相变的两相流因流体的体积发生突然的变化,流体的流型和流动状态也受到扰动,管道内的压力可能增大,这种情况可能激发管道振动。
  当汽化后的气体在管道中以气泡的形式存在时,有时形成“长泡带”;当气体流速增大时,气泡随之增大,其截面可增至接近管径,液体与气体在管子中串联排列形成所谓“液节流”,这两种流型都有可能激发管道振动,尤其是在流经弯头时振动更为剧烈。
1.2.3 管道中蒸发气体可能造成“间歇泉”现象
  与LNG储罐连接的液相管道中的液体可能吸热而产生气体,当气体量小时压力较小,不能及时地上升到液面,随着吸热的不断增加,蒸发气体增大,压力增大克服储罐中的静压时,气体会突然喷发,喷发时将管路中的液体也推向储罐内,管道中气体、液体与储罐中的液体进行热交换,储罐中液面发生闪蒸现象,储罐压力迅速升高,当管道中的液体被推向储罐后管内部分空间被排空,储罐中的液体又迅速补充到管道中,管道中的液体又重新受热而产生蒸发,一段时间后又再次形成喷发,重复上述过程,这种间歇式的喷发有如泉水喷涌,故称为“间歇泉”现象,这种现象使储罐内压力急剧上升,致使安全阀开启。

 

LNG加气站


1.3 生产过程中的危险性
1.3.1 储罐液位超限
  LNG储罐在生产过程中要防止液位超限,进液超限可能使多余液体从溢流阀流出,此时,监测报警系统会启动,并连锁关闭阀门,避免事故发生。
1.3.2 LNG设施的预冷
  LNG储罐在进液前需预冷,工艺管道每次使用前需要预冷,如预冷速度过快或者不进行预冷,有可能使设备发生脆性断裂和冷收缩引发泄漏事故,易使现场操作人员冷灼伤,或者大量泄漏导致更大灾难发生。
2 防范措施
2.1 防火安全设计
2.1.1 控制防火间距
  加气站主要设备与站外建、构筑物的防火间距,加气站内主要设施与建、构筑物之间的防火间距严格按照现行《汽车加油加气站设计与施工规范》进行设计,不小于规范要求的间距。工艺设施界区内如储存区(拦蓄区)采用不发火地面。
2.1.2 设置拦蓄区
  拦蓄区由防护堤(也称围堰)构成,根据规范要求LNG储罐的周围应设置拦蓄区,拦蓄区的作用是在发生泄漏时,为防止液体流淌蔓延,将液体限制在一定区域内。
2.1.3 出入口分开设置
  站区内加油、加气车辆的出入口分开设置,方便消防车辆的出入。

LNG加气站


2.1.4 装置露天化、敞棚化
  LNG气体泄漏后扩散、挥发迅速,与空气混合后容易形成爆炸混合物。密闭房间内部易积聚气体,易引发火灾爆炸事故。因此站内装置露天化、敞棚化,如LNG储罐采用露天化布置,加气区是经常性工作场所,采用四周完全敞开的罩棚。
2.2 系统设计
  (1)工艺设备如LNG储罐、管道设置安全阀,系统超压时进行集中放散。
  (2)系统设置紧急停车系统,系统在不正常情况下或不受控制情况下立即切断液源,紧急停车。
  (3) 系统监测仪表及自动控制。储罐、管道、潜液泵进出口、加气机等工艺装置设计有压力、液位、温度、流量等监测仪表。储罐和加气区附近设置有可燃气体泄漏报警器。
  上述仪表均可现场显示并远传到控制系统,并根据预先设置的程序进行判断,预先报警,紧急自动停车。
  (4)电气设计。所有电气设备外壳一律接地,防止人身触电。按规范对储罐、管道、钢结构进行防雷接地,防止雷电引起火灾爆炸事故。
2.3 事故抢救、疏散和应急措施
  站内配置防冷灼伤、冻伤药物。配置防护、防毒面具,以便事故抢修。培训教育职工,学习自救、互救常识,如人工呼吸等。站内平时注意通道畅通,便于疏散。制订事故应急方案,平时注意演练。
3 结 论
  天然气作为一种清洁能源,必将成为未来能源发展的方向,天然气汽车及加气站也将得到进一步推广。因此,加气站的安全运行就显得更加重要,深入理解和重视安全问题在加气站运行中的重要性,将大大提高加气站运行的可靠性