LNG儲罐區泄漏擴散分析及后果評價技術研究

吳旭峰

摘要：隨著我國工業經濟的不斷發展，LNG的需求量越來越高，LNG的行業發展非常迅速，然而在實際運行過程中，安全始終是LNG行業的首要問題。LNG儲罐區內會存在大量的易燃、易爆液化天然氣，一旦LNG儲罐發生泄漏，會對周圍的人員設備環境造成極大危害，因此研究LNG泄漏后的蒸汽擴散規律和主要影響因素，對事故后果進行定量分析，從而實現LNG的安全運用。

關鍵詞：LNG儲罐區;泄漏擴散;評價技術

隨著社會經濟的不斷發展，對LNG的需求不斷增長，所以LNG儲罐區向著大型化的趨勢進行發展，因為LNG的性質不是非常穩定，具有易揮發、易燃、易爆等特點，就會給大型LNG儲罐區造成一定的危險性，安全問題也逐漸暴露出來，在大型LNG儲罐區一旦出現泄漏，就是造成嚴重的人員傷亡和財產損失。所以，對大型LNG儲罐區進行定量風險分析，依據風險分析結果提出有效的措施，對大型LNG儲罐區安全有著非常重要的作用。

1大型LNG儲罐區潛在風險

對LNG儲罐區的危險性進行分析，LNG儲罐區的潛在風險主要包括：

（1）LNG儲罐破裂泄漏

出現這種風險事故的情況主要如下這幾種情況：第一，自然災害的原因造成LNG儲罐結構出現變化，導致儲罐出現破裂;第二，LNG儲罐的保冷層出現裂縫，導致儲罐內壓力增高，防護措施失效，引起儲罐出現破裂;第三，LNG儲罐內罐出現破裂，造成LNG泄漏，引發罐體全面失效。

（2）罐頂全面失效

LNG儲罐內壓增高造成超壓沖頂，也或者是因為LNG儲罐受到外力的影響造成罐頂全面失效。但LNG儲罐的一般都會配有報警裝置和安全閥來調節LNG儲罐內壓力，并且LNG儲罐采用的是混凝土儲罐頂，抗壓性能比較強，所以無需考慮這種風險的出現。

（3）LNG儲罐附件安全閥泄漏

安全閥是在事故狀態下能夠幫助LNG儲罐釋放壓力的一個設備，具有一定要的火災可能性，安全閥失效的概率非常低，并且安全閥影響范圍比較小，即使出現事故，也不會造成其他設備的損壞，事故后果影響比較輕。

2影響LNG泄漏擴散的關鍵因素

2.1大氣環境

大氣環境是影響LNG儲罐泄漏后蒸汽擴散行為的主要影響因素之一，其中主要包括以下幾種：

（1）風場。風場主要包括風速和風向兩個影響因素。風向的不同會影響LNG泄漏之后，LNG蒸氣的擴散方向，風速的大小則影響相對復雜，當風速越大氣流流動就會越快，空氣與LNG之間的對流傳熱會更加劇烈，LNG蒸汽擴散范圍就會變大。但是當風速保持不斷增加時，在一定范圍內的氣體濃度，可能會由于紊流擴散的增加出現下降。當風速越小時LNG蒸氣的擴散范圍就會減小，此時在一定范圍內氣體濃度會逐漸上升。

（2）環境溫度。當LNG泄漏形成液池時，液池中的LNG蒸發速度會與周圍環境的自然溫度有著直接關系，溫度越高LNG的蒸發速度就會越快，蒸汽云團的初始泄漏速度也會逐漸增加，濃度變大。另外LNG泄漏后，蒸氣擴散初期屬于重氣擴散，環境溫度的高低會直接影響到蒸汽與大氣之間的對流換熱，從而影響蒸汽溫度。

（3）大氣濕度。空氣中的含水量越多，空氣密度就會越大，相反空氣越干燥空氣密度就會越小，因此大氣濕度會直接影響到LNG擴散是否屬于重汽擴散。同時大氣濕度對于蒸汽云團與大氣環境之間的換熱也會造成一定影響。

2.2地表環境

（1）地面粗糙度。地面的粗糙程度大小會直接反映出地面的光滑程度，地面粗糙程度越高，對地表附近的蒸汽擴散阻力就會越大，越不利于發生蒸汽擴散行為。

（2）地理形勢：由于LNG泄漏之后，蒸氣擴散初期，表面會形成重氣擴散，行為擴散主要依靠地表進行，因此地形因素對于蒸汽擴散行為有著較大影響。同時大氣湍流程度也有可能由于障礙物的存在受到影響，間接影響LNG蒸汽的擴散行為。

（3）地面坡度：通常情況下，坡度對于LNG蒸氣擴散的影響力度并不大，但是當風速降到很小時，LNG蒸氣會依靠重力的作用，沿著下坡方向蔓延，坡度越大擴散的就會越加迅速。

3LNG儲罐區泄漏典型事故后果

3.1火災

目前我國對于液化天然氣行業的法律法規建設起步較晚，因此對于液化天然氣站場的設計和施工規范，大多是借鑒國外的相關標準，通常情況下，液化天然氣火災類型主要包括以下三種：

（1）池火災： LNG泄漏之后會聚集成液池由液體蒸發或者沸騰所產生的氣體燃燒，進而導致火災的發生。

（2）噴射火災。當壓力管道或者容器發生破裂之后，易燃氣體從小孔或者裂縫噴出遇到明火產生的火災。

（3）蒸汽云火災：蒸汽云團遇到火焰所形成的火災。

5.2爆炸

LNG泄露之后會有可能形成化學爆炸和物理爆炸。蒸汽云爆炸和火球爆炸都屬于化學爆炸。快速相變沸騰液體膨脹所形成的氣體爆炸屬于物理爆炸。化學爆炸所產生的爆炸能量更多影響范圍更大，所帶來的危害性也會更大。

蒸汽云爆炸是由于LNG泄漏之后，揮發的液化天然氣與空氣混合所形成的一種易燃易爆混合氣體，在達到爆炸極限內遇到明火而形成的爆炸。蒸汽云爆炸模型主要用于定量評價與分析可燃氣體的生產或儲存場所所形成的蒸汽爆炸事故后果嚴重程度和危險等級。當大量液化天然氣泄漏到敞開的空間之后，如果沒有進行點火，而是先在空氣中進行擴散，與空氣混合形成爆炸混合物。蒸氣云爆炸的破壞影響非常大，破壞力強，破壞范圍廣，會對周圍的人身安全和自然環境造成嚴重損壞。

4參考文獻

綜上所述，在實際LNG泄漏擴散的過程中，由于LNG的泄漏機理非常復雜，并且由于LNG的低溫特性，會使周圍的水蒸氣發生明顯變化，進而導致LNG與蒸汽產生對流現象，因此需要在實際研究過程中需要了解LNG的泄漏因素，并采取有效措施進行控制，才能夠有效提高LNG儲罐區的經濟效益和社會效益，幫助LNG實現可持續化發展。

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