關(guān)于液化天然氣儲存及應(yīng)用技術(shù)的研究

南武強

摘 要：本文首先分析了液化天然氣特性，接著分析了液化天然氣儲運模式，最后對液化天然氣儲運的安全技術(shù)應(yīng)用舉例進行了探討。希望能夠為相關(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：液化天然氣;儲存;應(yīng)用技術(shù)

引言：

液化天然氣屬于低溫液體，作為重要的自然資源，液化天然氣的儲存、運輸工作十分關(guān)鍵。在整個液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中，無論是生產(chǎn)還是銷售都離不開對液化天然氣進行儲運，若儲運期間出現(xiàn)了天然氣泄漏的情況，就有可能造成火災(zāi)、爆炸等安全事故問題。因此，有必要對液化天然氣的安全儲運工作進行研究。

1液化天然氣特性

1.1易燃特性

天然氣經(jīng)過降溫液化形成的液體便是液化天然氣，所以液化天然氣繼承了天然氣的易燃特征。在-162℃時，液化天然氣的燃燒體積百分比將會達到6%～13%，而燃燒速度大約為0.3/s。在開放條件下，液化天然氣通常并不會在燃燒期間出現(xiàn)爆炸問題，在遭遇火源時，由液化天然氣形成的火焰將會在氧氣的作用下實現(xiàn)快速擴散，云團中的天然氣會進入低速燃燒狀態(tài)，而在云團內(nèi)部所產(chǎn)生的壓力則會小于5kPa，所以并不會產(chǎn)生非常嚴重的爆炸問題。但是在附近空間有限的情況下，則會導(dǎo)致云團內(nèi)部的壓力問題出現(xiàn)大幅上升，當(dāng)液化天然氣與空氣之間的混合濃度達到極限時，便會出現(xiàn)爆炸，進而引發(fā)較為嚴重的事故問題。除此之外。液化天然氣的自燃溫度并不是一成不變的，而是會隨著組分的變化而自動出現(xiàn)改變，其中重?zé)N含量的上升將會導(dǎo)致著火溫度點下降。

1.2低溫特性

液化天然氣在儲存過程中，低溫常壓儲存較為常見，即在儲存期間維持飽和蒸氣壓與常壓溫度之間的平衡，常壓下的液化天然氣其沸點大約處于-162℃，在對其進行儲運時，必須始終將溫度控制在合理范圍內(nèi)，另外還要注意設(shè)備、材料的性能情況，避免在低溫作用下出現(xiàn)脆性斷裂、冷收縮等問題的發(fā)生。在儲運期間，成分不同的低溫液體將會儲存在同一儲罐中，因為吸熱與蒸發(fā)能力的不同，將會出現(xiàn)密度、大小各不相同的雙層液體。兩個液體層在儲罐內(nèi)將會自行實現(xiàn)傳質(zhì)傳熱，并在液層表面實現(xiàn)液體蒸發(fā)。當(dāng)分層液體相互之間的密度逐漸接近平衡時，就會產(chǎn)生對流、混合的情況，此時便會在短時間內(nèi)形成大量氣體，儲罐則會在內(nèi)部壓力的急速變化下，將會出現(xiàn)超壓、損壞的問題。在低溫作用下，金屬部件將會產(chǎn)生收縮。儲槽系統(tǒng)中的焊縫、閥門等部位，此時便有可能出現(xiàn)沸騰蒸發(fā)、泄漏液化天然氣的問題。在儲運期間，儲存容器的長時間振動將會促使泄漏問題的發(fā)生概率變得更高。因此在儲運期間如果出現(xiàn)泄漏，天然氣就有可能在擴散中遇到其他火源，進而引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故。液化天然氣作為一種深冷液體，當(dāng)人體皮膚直接與其進行接觸時，將會直接產(chǎn)生低溫凍傷，如果保護措施存在不足，就會對人體健康帶來非常大的傷害。除此之外，液化天然氣雖然并不具備毒性，但是因為其氧含量非常低，所以人們在吸入液化天然氣蒸汽時，必須及時脫離，否則就會很快失去知覺，進而導(dǎo)致死亡。

2液化天然氣儲運模式概述

2.1陸上液化天然氣存儲的主要模式

2.1.1接收站儲罐

接收站儲罐屬于常壓、低溫大型儲罐，其結(jié)構(gòu)形式有單包容罐、雙包容罐、全包容罐和膜式罐等。接收站儲罐通過低壓輸送泵將液化天然氣從儲罐內(nèi)抽出灌入罐箱或槽車儲罐內(nèi)。

2.1.2加氣站

加氣站儲罐按其所處環(huán)境，主要分為：第一，地上罐，分為臥式和立式，施工難度小。該類儲罐大多采取雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)建，內(nèi)層是含鎳9%的鋼板，并以碳鋼材料作為其外層，中間層填充氮氣。立式罐因安全規(guī)范限制不適用于城市中心區(qū)內(nèi)。第二，地下罐，宜采用臥式儲罐，儲罐須安裝在罐池中，罐池為不燃燒實體防護結(jié)構(gòu)，較地上儲罐更安全，蒸發(fā)量更小，但施工難度大、成本高，對地質(zhì)情況要求也相對較高，內(nèi)壁一般使用不銹鋼板材料。第三，半地下罐，該類型是較為常用的一種存儲模式，其兼顧了上述兩種方式的優(yōu)勢，同樣采取兩層容器結(jié)構(gòu)。半地下罐應(yīng)采取抗浮措施，如無特殊要求不需要圍繞四周建護堤。

2.1.3罐箱、槽車儲罐

第一，罐箱，即罐式集裝箱，是將儲罐固定在集裝箱框架內(nèi)的儲存形式，罐體采用高真空多層絕熱，多用于公路、鐵路和水路儲運，可實現(xiàn)液化天然氣貿(mào)易流程一罐到底的海陸聯(lián)運模式，運輸過程中無需多次倒罐，基本無損耗，安全風(fēng)險環(huán)節(jié)少。第二，槽車儲罐，罐體采用高真空多層絕熱或聚氨酯泡沫方式絕熱，為傳統(tǒng)液化天然氣陸上儲運模式，包含裝、卸二次倒罐過程，安全風(fēng)險環(huán)節(jié)相對較多，裝卸環(huán)節(jié)損耗也較多。

2.2液化天然氣運輸?shù)闹饕Ｊ?/p>

2.2.1公路運輸

即使用槽車和罐箱運輸，是我國目前滿足終端用氣客戶需求的最主要運輸形式，因其靈活便捷的特性適用于短距離、運量不大的運輸業(yè)務(wù)，但在冬季用氣高峰期氣源供應(yīng)緊張的情況下，也會進行遠距離運輸。其缺點是運力小、單位成本高，易受道路交通管制和極端天氣影響。

2.2.2船舶運輸

船舶運輸?shù)膬?yōu)勢之處在于安全系數(shù)高，可滿足大宗運輸需求，運輸路線長，單位運輸成本低，多用于液化天然氣大宗進出口業(yè)務(wù)，其對應(yīng)的接收存儲設(shè)施為液化天然氣接收站。

2.2.3鐵路運輸

以鐵路運輸液化天然氣罐式集裝箱的技術(shù)歷經(jīng)近20年，在日本等少數(shù)發(fā)達國家已經(jīng)發(fā)展較為成熟，在我國尚處于摸索開展階段。其主要形式是以鐵路平板貨車運輸液化天然氣罐箱，優(yōu)點是運量大、低成本，可高效進行遠距離運輸，且較公路運輸更為安全環(huán)保。

3液化天然氣儲運的安全技術(shù)應(yīng)用舉例

3.1監(jiān)測警報系統(tǒng)

依托于現(xiàn)代科技高速發(fā)展，做好液化天然氣的安全儲運工作，可依據(jù)條件需求配置相應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫度監(jiān)測、壓力監(jiān)測等。聯(lián)網(wǎng)警報系統(tǒng)可根據(jù)異常情況進行及時的警報，從而幫助相關(guān)從業(yè)者更精準地展開故障維修和搶險工作，將安全隱患扼殺于萌芽狀態(tài)。此類自動化聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)可以及時有效的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的安全問題，并以警報的方式傳達到相應(yīng)的管理部門，相比起人工形式監(jiān)測，故障的排查及處理工作更加的高效。

3.2泡沫控制蒸氣擴散及輻射裝置

工作原理是通過泡沫的高速膨脹，達到減緩液化天然氣可燃蒸氣擴散的目的。相關(guān)實驗數(shù)據(jù)顯示，泡沫膨脹率約為500∶1，將泡沫鋪設(shè)在液化天然氣之上，在熱量持續(xù)上升的過程中，液化天然氣的氣化率也呈現(xiàn)出逐步增加的趨勢，氣化過后的液化天然氣蒸氣會越出泡沫層，隨著溫度越來越高而向上空飄散，從而降低安全風(fēng)險。

3.3防過度震動裝置

液化天然氣在儲運過程中，始終面臨不確定性因素的影響，儲罐受到震動的情況時有發(fā)生。儲罐如果發(fā)生較大的震動，則可能會伴隨著罐體或運輸車輛傾斜、液化天然氣泄漏等一系列安全隱患問題，因此，加裝防過度震動裝置由為必要。

3.4靜電導(dǎo)出裝置

液化天然氣的裝卸與運輸過程中，液化天然氣會因摩擦產(chǎn)生靜電，而作業(yè)人員在操作過程中也會產(chǎn)生靜電，冬季尤為明顯。靜電極易產(chǎn)生火花，對于液化天然氣的可燃特性是極大的安全隱患，為防患于未然，主動規(guī)避安全風(fēng)險，儲罐和運輸車輛應(yīng)合理設(shè)置靜電導(dǎo)出裝置。

結(jié)束語：

綜上，液化天然氣因其易燃、易爆、超低溫等特性，需要執(zhí)行更為嚴格的儲運安全防護措施，要求相關(guān)從業(yè)工作者必須從日常工作著手，就液化天然氣儲運的各個環(huán)節(jié)及步驟進行科學(xué)化的安排與檢測，力求提升液化天然氣儲運的安全性。

參考文獻：

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