LNG汽车加气站危险性分析

LNG汽车加气站危险性分析
1.1 介质危险性
（1）介质组分
注：S.P.T指标准状态参数，即压力为101.35KPa，温度为20℃，热值为低热值。

（2）介质的危险性
①火灾、爆炸特性
液化天然气是以甲烷为主的液态混合物，储存温度约为－146℃。

泄漏后由于地面和空气的加热，会生成白色蒸气云。

当气体温度继续被空气加热直到高于－107 ℃时，由于此时天然气比空气轻，会在空气中快速扩散。

气态天然气的容积约为液态的570倍，天然气与空气混合后，体积分数在一定的范围内就会产生爆炸，其爆炸下限为5％，上限为15％。

天然气的燃烧速度相对于其它可燃气体较慢（大约是
0.3m/s）。

②低温特性
由于LNG在压力为1.5bar的条件下，储存温度约为－146℃，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。

但到一定的时间后，地面被冻结，周围的空气温度在无对流的情况下也会迅速下降，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。

气化的天然气在空气中形成冷蒸气云，此蒸气云的密度和空气的密度相等时的温度是－107℃。

所以，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。

LNG泄漏后的冷蒸气云、来不及气化的液体或喷溅的液体，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，会对加气站设备如储罐、泵撬、加气机、卸车阀组、加气车造成危害，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）火灾危险类别
天然气火灾危险性类别按照我国现行防火设计规范如《防火规》划为甲类，《石油规》及《石化规》细划分甲A 类，即它的火灾危险性类别是最高的。

（4）爆炸危险环境分区
根据我国现行规范《爆炸规》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，T1组，即ⅡB T1，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。

1.2 装置的危险性
LNG加气站的工艺设施的危险性如下：
（1）LNG低温储罐
LNG低温储罐，通常采用立式或卧式真空粉末绝热低温储罐，双层结构，内筒为0Cr18Ni9奥氏体不锈钢，外筒为16MnR容器板材制造，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。

从而使低温深冷储存的LNG因受热而气化，储罐内压力剧增，安全放散阀开启，产生大量的天然气放空。

其次可能的危险性还有储罐根部阀门之前产生泄漏，如储罐进出液管道或内罐泄漏，但这些事故发生概率很小。

（2）LNG泵撬
LNG泵撬上有两个主要工艺设施，一个是低温潜液泵，一个是增压器，在正常运行时，两设施与LNG储罐之间阀门开启而相通，泵的进出口有可能因密封失效产生泄漏，增压器的进口是LNG储罐或LNG槽车的液相出口，出口是气体，同样因密封失效可能产生泄漏，但在关闭了储罐或LNG槽车
的出液口后，泄漏量很小。

（3）LNG加气机
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，也可能因接口脱落或软管爆裂而泄漏。

在关闭了储罐出液口后或低温泵停止工作后，泄漏量很小。

（4）卸车软管
同样LNG卸车软管与槽车连接，危险性同LNG加气机。

但在关闭了LNG槽车出液口后或低温泵停止工作后泄漏量不大。

（5）LNG槽车
LNG槽车危险性与LNG储罐相同，但一般卸车时间控制在2小时左右，每天最多卸车一次，时间短，次数少，发生事故机率较小。

1.3 工艺液相管道的危险性
（1）保冷失效
LNG液相管道为低温深冷管道，采用真空管或绝热材料
绝热，但当真空度破坏或绝热性能下降时，液相管道压力剧增，最终通过管道安全阀经统一放散管释放泄压。

（2）液击现象与管道振动
在LNG的输送管道中，由于加气车辆的随机性，装置反复开停，液相管道内的液体流速发生突然变化，有时是十分激烈的变化，液体流速的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，同时伴有液体锤击的声音，这种现象叫做液击现象（或称水锤或水击），液击造成管道内压力的变化有时是很大的，突然升压严重时可使管道安全阀起跳，迅速降压形成的管内负压出可能是管子失稳，导致管道振动。

（3）管道中的两相流与管道振动
在LNG的液相管道中，管内液体在流动的同时，由于吸热、磨擦及泵内加压等原因，势必有部分液体要气化为气体（尽管气体的量很小），液体同时因受热而体积膨胀，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，管子内的压力可能增大，这种情况
可能激发管道振动。

当气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，尤其是在流径弯头时振动更为剧烈。

（4）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受热而产生蒸发气体，当气体量小时压力较小，不能及时的上升到液面，当随着受热不断增加，蒸发气体增大时，气体压力增大克服储罐中的静压（即液柱和顶部蒸发气体压力之和）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，
故称之为“间歇泉”现象，这种现象使储罐内压力急剧上升，致使安全阀开启而放散。

1.4 生产运行中的危险性
（1）储罐中的分层及漩涡现象
LNG储罐内的液体长期静止时，在充装新的LNG液体后，由于新注入的LNG液体密度不同于储罐中现有的LNG液体，就会形成两个液相层。

由于两个液相层之间的热量的交换出现“过热”状态，进而强烈混合出现漩涡现象，使储罐内压力急剧上升，但此种现象在小型LNG储罐中不常见。

（2）LNG设施的预冷
LNG储罐在投料前需要预冷，同样在生产中工艺管道每次开车前需要预冷，如预冷速度过快或者不进行预冷，有可能使工艺管道接头阀门发生脆性断裂和冷收缩引发泄漏事故，易使工作人员冷灼伤，或者大量泄漏导致火灾爆炸发生。

（3）BOG气体
LNG储罐或液相工艺管道，由于漏热而自然蒸发一定量
的气体，一般情况下生产运行中由于卸车，需要给系统增压，这部分气体也储存于储罐；加气车辆气瓶内如果残压过高，需要在加气之前降低车载气瓶内的压力，此部分气体在加气时又抽回储罐。

这些气体统称为BOG气体，当BOG气体压力过高时需要进行回收或安全放散。