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LNG加气站危险性分析和预防

LNG加气站危险性分析和预防

一、危险性
    1.LNG自身危险性
    (1)火灾、爆炸特性
    LNG是以甲烷为主的液态混合物,泄漏后由于地面和空气的热量传递,会生成白色蒸气云。天然气比空气轻。会在空气中快速扩散。遇到火源着火后,火焰会扩散到氧气所及的地方。天然气燃烧速度相对于其它可燃气体较慢,大约是0.3m/s,燃烧的蒸气会阻止蒸气云团的进一步形成,然后形成稳定燃烧。
    云团内形成的压力低于5kPa,一般不会造成很大的爆炸危险。当天然气与空气混合比例在5%-15%(体积百分数)范围内就会产生爆炸。
      LNG火灾特点:
         ------火焰传播速度较快:
         ------质量燃烧速率达大,约为汽油的2倍:
         ------火焰温度高、辐射热强。易形成大面积火灾:
        ------ 具有复燃、复爆性,难于扑灭。
        ·  火灾危险类别
         天然气火灾危险性类别按照《建筑设计防火规范》划为甲类。
        ·  爆炸危险环境分区
    根据我国现行规范《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》规定,天然气的物态属工厂爆炸性气体,分类、分组、分级为:Ⅱ类,B级,T4组,即dⅡBT4,防爆电器应按此选择。
        爆炸性气体环境区域划分为2级区域(简称2区)。即在正常运行时,不可能出现爆炸性气体混合物,即使出现也仅是短时存在的环境。
        此外,LNG泄漏遇水时会产生冷爆炸,水与LNG之间有非常高的热传递速率,LNG遇水会激烈地沸腾并喷出水雾,发生LNG蒸气爆炸。
    (2)低温特性
    LNG在标准大气压下具有极低的温度,泄漏后的初始阶段会吸收地面和周围空气中的热量迅速气化。但到一定地时间后,地面被冻结。周围的空气温度在无对流的情况下会迅速下降。此时气化速度减慢,甚至会发生部分液体来不及气化而被防护堤拦蓄。LNG泄漏后的冷蒸气云或者来不及气化的液体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。
       如果操作人员没有充分保护措施,在低于10℃下持久后,就会有低温麻醉的危险产生,随着体温下降生理功能和智力活动下降,心脏功能衰竭,进一步下降会致人死亡。
       LNG泄漏后的冷蒸气云、来不及气化的液体或喷溅的液体,还会使所接触的一些材料变脆、易碎,或者产生冷收缩,材料脆性断裂和冷收缩,会对加注站设备如储、潜液泵、LNG高压柱塞泵、加气机、加液车造成危害,特别是LNG储罐和LNG槽车储罐可能引起外筒脆裂或变形,导致真空失效,保冷性能降低失效,从而引起内筒液体膨胀造成更大事故。
    (3)窒息
    尽管LNG本身没有毒性,但是在封闭的区域内因为通风不好可以导致窒息。由于纯洁的天然气无色、无味、无嗅,人体不能靠自身的器官来感觉天然气的存在(由于各地天然气的组分不同,如液化天然气中含有苯或者其他物质,所以可能会有异味)。如果没有良好的通风环境,天然气可将空气中的氧气置换掉,形成不能生存的缺氧空气。此外,惰性气体(如氮气)在有限空间内大量聚集,并且超过了一定浓度,也会导致人员窒息事故。
       正常情况下,空气中的氧气含量为21%,不论因为燃烧还是因氧气被置换形成的缺氧空气,对人体都是有害的,因此LNG加气站应有相应的预防措施。
       当人处于含氧量仅为8-12%的空气中时,人的神经系统将会受到伤害。事实上,人在根本没有警觉的情况下,立即失去知觉。
       当空气中的氧含量低于16%时,通常燃烧的火焰会熄灭。含氧量再低时,人就会丧失方位感。一系列的症状为嗜睡、疲倦、无方向感、错觉,以及产生莫名的兴奋等,进而丧失对危险的警觉。
       一旦人处于含氧量为12%或更低的空气中时,就立即失去知觉,也无法救助。含氧量的剧变或氧气逐渐消耗均可以导致这种情况发生。虽然LNG蒸气没有毒,但其中的氧含量低,容易使人窒息。如果吸入纯净LNG蒸气而不迅速脱离,很快就会失去知觉,几分钟后便死亡。
    大多数工作在缺氧条件下的人们,一般将“同伴互救”的方法作为有效的保护方法。很明显,若施救的人员没有配相应氧气供给系统,一旦进入该危险区域,也会发生同样的事情。最好的办法就是携带小型氧气供给系统,再实施救护。如果设备区域通风良好,不配氧气供给系统也可进行同伴互救。假如不能判断该区域是否缺氧,应该遵守下列操作程序:
        ◆在进入该区域前,在同伴监视的条件下,应使用便携式氧气检测器检测氧含量,合格后,其它人方可进入。
        ◆同伴互救,在紧急情况下,如果需要救助一个人,应多于一人进行施救。
        ◆配氧气呼吸器,进行操作。
        ◆注意:回收放空的天然气进入燃料系统,如果不能回收放空的天然气,则必须设置一适当的放空集管,直接将天然气引向高空放空。
    2装置的危险性
    (1)LNG储罐
       储罐最大的危险性在于真空破坏,绝热性能下降,从而使低温深冷储存的LNG因受热而气化,储罐内压力剧增,储罐破裂导致大量LNG泄漏。采取的预防措施是在储罐顶部安装安全放散阀,当储罐压力升高到一定值,采用手动把压力降低,即使因为工作疏忽忘记排压,安全放散阀也会自动开启,通过集中放散管释放压力。
      其次可能发生的危险性是储罐进去液管道或者内罐泄漏,如果内罐泄漏,防爆盖就会打开,从而降低内外的压力,不会引发储罐爆裂。
    (2)潜液泵、增压气化器
       潜液泵和增压气化器在正常运行时,两设施与LNG储罐之间的阀门是开启相通的。泵的进出口会出现密封失效,产生LNG泄漏。增压气化器的进口是LNG储罐或LNG槽车的液相出口,出后是气体,同样会因密封失效产生LNG泄漏。
       LNG潜液泵和增压气化器的泄漏可以通过关闭储罐阀门或LNG槽车液相阀门来处理,一般泄漏量微小。
    (3)储气瓶
       储气瓶为压力容器,最大的危险性在于介质储存压力过大而发生物理爆炸。
       通过在储气瓶进气口设置压力变送器、潜液泵与紧急切断阀进行联锁,当储气瓶超压时自动切断进气口并停止泵的运行。
     (4)LNG高压柱塞泵/高压空温式气化器
     LNG高压柱塞泵及高压空温式气化器是L-CNG加气站的核心设备。工作压力高达25MPa,可能因为密封失效或超压泄漏而产生危险。
     LNG高压柱塞泵后置有压力变送器,当压力超过工艺设定值时,自动切断泵的运行;空温式气化器后设置有温度传感器,当出口温度达不到设定值时,自动切换运行另一组气化器以达到工艺需求。
    (5)LNG加气机、L-CNG加气机
       LNG加气机、L-CNG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。也可能因接口脱落或者软管爆裂而泄露,在关闭了储罐出液口、储气瓶出气口或者泵停止工作后,泄漏量一般很小。

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