LNG液化天然气泄漏事故的危害与处置

LNG装置的灭火系统一般采用干粉灭火和泡沫灭火两种
。
干粉灭火系统
消防系统
干粉灭火剂是扑灭高压力、大流量天然气火灾的最有效
措施,对泄漏量较少的火灾,可以用干粉、二氧化碳、卤代烷 灭火剂扑灭,灭火后应立即切断气体来源,阻止气体溢出,否则 可能复燃。 泡沫灭火系统
ຫໍສະໝຸດ Baidu
采用高倍数泡沫灭火系统,喷出大量泡沫覆盖在泄漏的上
受LNG的低温,又要承受介质的工作 压力,因此必须采用机械性能好又耐 低温的材料,常选用0Cr18Ni9（不锈
钢金属）。外罐则可选用16MnR（
普通低合金刚）。
LNG储罐内的压力必须控制在允许的范围内,压力 过高或者出现负压对储罐都是潜在的危险。因此储罐 内必须安装压力控制系统,同时还应配备有压力安全阀
1、LNG泄露 扩散规律
LNG倾倒在地面上起初迅速蒸发,然后当从地面和周围大气中吸收 的热量与LNG蒸发所需的热量平衡时便衰减至某一固定的蒸发速度。 该蒸发速度的大小取决于从周围环境吸收热量的多少。泄漏的LNG开 始蒸发时,所产生的气体温度接近液体温度,其密度大于环境空气。蒸发 气在未大量吸收环境中的热量之前,沿地面形成一个流动层。当从地面 或环境空气中吸收热量后温度升高,气体也开始上升和扩散。形成的蒸 发气---空气混合物在温度继续上升过程中逐渐形成密度小于空气的云 团。
冻伤的程度由接触时间的长短以及皮肤与
冷源之间的热传导率决定。另外如果皮肤表面
潮湿 , 与其接触后就会粘在低温物体的表面 , 处理 不当将导致这部分皮肤撕裂。同时 , 低温 LNG 对
装置设备也具有破坏性的影响 , 可能导致事故的
进一步扩大。例如 , 一般的结构连接件、焊接点 和钢结构等。
(3) 窒息作用 天然气在空气中的体积分数大于 40% 时 , 吸入过量会导致缺氧窒息。如果吸入的是冷 气体 , 会使呼吸不畅 , 长时间会导致严重疾病 。虽然 LNG 蒸汽是无毒的 , 如果吸进纯的 LNG 蒸汽会迅速失去知觉 , 几分钟后便死亡。当空 气中氧气的体积分数低于 10%, 天然气的体积 分数高于 50%, 对人体会产生永久性伤害 , 在 此情况下 , 消防员进入必须佩戴空气呼吸器 。
同时可以在 LNG 的自由表面放置一些密度低 、热容量小的材料 , 使其浮在液体表面 , 以减少液体 表面直接与空气接触的面积。如果这些材料做成
网络形状 , 还可以降低液体表面空气的流速。泡沫
玻璃热导率低 , 不燃烧 , 在这种场合使用还具有很好 的防火作用。
预防 LNG 泄漏后发生火灾首先应该 严格控制火源 , 天然气在空气中的最小点 火能为 0.285mJ （明火、静电火花、烟
报警装置内所有的探测信号均送入 DCS 系统。 DCS 为自
动监视控制系统 , 有异常发生时及时报警并通过 ESD( 紧急停 车 ) 快速切断使各部设备处于安全状态。
LNG 固有的危险性要求我们不仅要有合理
的设计工艺和流程 , 同时也需要加强对设备日常 3、加强日常 安全检查与考核 的安全性检查和考核。日常安全检查内容主要 有以下方面。 LNG 储罐要检查外观是否清洁 , 是否存在腐 蚀现象和结霜、冒汗等情况 , 安全附件是否完好 等。
设备和管道最容易发生泄漏的地方是法兰连
接处,因此在设计中尽量采用焊接管道和阀门。
管件及阀门
除管材不同,设备连接或维修部位等必要处以外, 尽可能少使用螺纹连接和法兰连接,工艺系统阀 门应该同时满足输送LNG的压力、流量和低温 的要求。此外,还要注意焊缝质量,应考虑焊接程
序和焊条的选择。
LNG站的消防系统一般包括消防水系统、干粉灭火 系统、泡沫灭火系统和移动式灭火器材几个部分。 消防水系统由消防泵房、消防水池、消防管道及
储罐的设计
和真空安全阀。压力安全阀防止储罐出现超压,真空安
全阀能感受当地的大气压,以判断罐内是否出现真空,
产生负压。此外在储罐的液相管上应该设有紧急切断 阀,每个储罐两个,以便在装置发生意外时切断储罐与 外界的通道,防止储罐内的LNG泄漏。储罐内罐设安 全放空阀,连通火炬;外罐设泄压设施,放空气体引至高
(1) 燃烧爆炸
液化天然气发生泄漏后就会立即蒸发 , 最初液化天然气比
空气重 , 在地面形成一个流动层 , 随着时间的推移 , 逐渐地吸收
2、LNG泄露 的危害性
热量 , 当温度上升到 - 110℃时 , 蒸气与空气的混合物在温度上
升过程中形成一个比空气轻的云团。同时由于 LNG 温度很
低 , 其周围大气中的水蒸气被冷凝成雾团 , 然后 LNG 再进一步跟 空气混合。这个混合气的蒸气云一旦遇到火源就很容易起火
2、泡沫覆盖， 降低蒸发
有可能引起火灾或爆炸。为了减小这种危险性 , 我 们应该设法降低其蒸发率 , 同时加快蒸气的扩散速
度。
使用含水量较低的高倍数泡沫覆盖隔
绝泄漏的 LNG 是降低其气化的有效手段。 同时能够对形成的沉积云团起到一定抬升
作用 , 降低地面可燃气体浓度 , 从而降低了
起火爆炸的可能性。
W TNT=1.8 μ W LNG H LNG /H TNT (1) 式中 ,W TNT为爆炸破坏的 TNT 当量值（ kg ） ; μ 为蒸气云当量系数 , 取 0.04;W LNG 为蒸气云中的天 然气质量（ kg ） ;H LNG 为 LNG 燃烧热 , 取
5.5 × 104kJ/kg;H TNT为 TNT 爆炸热 , 取
面,减少来自空气的热量,有效降低蒸气产生的速率,减小可燃 气体覆盖的范围。
在可能产生天然气泄漏的区域以及储罐、气化 器等关键设备的适当部位均应安装监测报警装置 ; 一 旦有气体泄漏或发生火灾 , 才能及早发现并采取措施 2、安装监测 装置
。
LNG 站安装的监测装置根据所监测的对象不同 一般可分为气体监测装置 , 火焰监测装置和低温监测 装置三种。 气体监测装置主要是监测大气中甲烷的浓度 , 最
LNG 泄漏也有可能引起触电及机械伤害事故。
要对 LNG 泄漏进行有效的防止，首先
应从设计阶段的工艺措施开始。其中比较
1、LNG工艺 的安全设计 重要的包括储罐、管线及消防系统的设计 。
用于制造LNG储罐的材料最关
键是能满足LNG低温性能的要求。
对于双层结构的储罐内罐不仅要承
（ 1 ）储罐的设计
4.5 × 103kJ/kg 。对于靠近地面的爆炸 , 由于地面 反射作用使爆炸威力增加 , 需乘以系数 1.8 。
(2) 低温伤害 由于 LNG 是 - 162℃的深冷液体， 一旦发生泄漏，泄漏出来的超低温 LNG 液体和过冷蒸气会对附近区域的 LNG泄露的危害性 人员安全产生威胁 , 接触到皮肤造成低 温灼伤。
气化器应检查外观是否清洁 , 气化是否均匀 , 焊
加强日常 安全检查与考核 口是否有开裂泄漏现象 , 各组切换自动是否正常 , 安 全附件是否正常完好等。 工艺管线应检查装卸车管线及储罐出液管线保 温层是否完好 , 装卸车及出液气化过程中工艺管线 伸缩情况是否正常 , 是否有焊口泄漏现象 , 工艺管线 上的阀门特别是低温阀门是否有泄漏现象 , 法兰连
3、火灾控制 与扑救
头、电火花等都高于 0.285mJ ）。在高
危区域任何火焰 , 高温热点以及可能产生 火花的设备都应该禁止。
LNG 泄漏后应立即切断气源 , 控制泄漏。如不能有效控制堵住 泄漏 , 可允许泄漏气体稳定燃烧 , 防 止大量气体扩散造成二次危害。
当需要对着火罐进行灭火时可采用干粉灭火系统 , 它是扑 救高压力、大流量天然气火灾的最有效措施 , 对泄漏量较小的 火灾 , 可用二氧化碳、卤代烷进行扑救 , 灭火后应立即切断气 源 , 阻止气体溢出 , 防止复燃的发生。 此外还要对着火罐及邻近罐和设备进行冷却保护 , 固定式 冷却设备失效时应迅速采用消防水炮等移动式设备进行冷却 , 避免储罐受热发生超压爆炸造成更大灾害。其次要控制泄漏 出的 LNG 流淌 , 可筑堤堵截或挖导向沟 , 将 LNG 引至事故集液 池等安全地带 , 然后用高倍数泡沫覆盖 , 使其安全气化 , 避免燃 烧扩大。初起小火可利用现场配置的移动式灭火器材进行扑 救 , 火势较大时应立即报警 , 调动大型消防车辆灭火。
LNG液化天然气泄漏事故 的危害与处置
2016年10月21日
一 二
LNG的泄露与危害特点
LNG泄露的预防措施
三
四
LNG泄露事故控制措施
结 语
一般商业LNG的甲烷含量在92%～98%,
属于中轻质气体。当LNG发生少量泄漏时
会迅速气化并在大气中较快挥发、稀释,一 般不会造成严重后果。但当LNG发生事故 性泄漏后,会在地面形成流淌液池,此时需要 考虑其低温特性和液体特征。
接处是否存在泄漏现象 , 安全附件是否完好等。
为了降低 LNG 发生泄漏时产生的危害 , 在处置该类事 故时应在储罐周围设置围堰或临时构建拦蓄区。其作用 在于限制泄漏形成的液池发生流淌和进一步扩散。可利 1、围堰堵截， 防止流淌 用储罐周围已有的防火堤、防护墙或者排液系统 , 一般 采用夯实土、混凝土、金属等耐低温材料搭建。考虑到 由于冬季积雪或其他原因可能导致围堰区蓄液能力下降
等因素 , 其容积一般应大于储罐的总容积。对于有可能
产生泄漏的阀门 , 接头处应该设置挡板 , 防止 LNG 的喷射 , 下方则设置集液盘 , 收集泄漏的 LNG 并通过排液管引入 集液池。然后用高倍数泡沫覆盖 , 使其安全气化。
当 LNG 发生泄漏时 , 泄漏的低温液体与周围物
体接触 , 将会产生强烈的气化 , 如果蒸气浓度过高就
火灾控制 与扑救
结 语
LNG 固有的危险性要求人们对
LNG 泄漏的问题进一步重视。在设计
和运行管理过程中都严格按照有关规 定执行 , 是能有效预防 LNG 的泄漏事故 的。在处置该类事故中 , 应牢牢抓住 LNG 易燃易爆、低温和气液二相的特 点 , 根据事故现场的具体情况采取灵活 的战术方法才是“克敌制胜”的关键
常用的监测器基于发热电阻丝与不同气体含量的大
气接触是其阻值将发生变化的原理。
火焰监测器有红外辐射和紫 外线辐射监测器两种。红外辐射
监测器装备有一个光电元件 , 利
用红外线辐射改变其阻值的原理
安装监测 装置
而起到监测作用。紫外线辐射监 测器装备有一个石英管并供给交 流电 , 通过光子的作用激发。 温监测装置实质是一种温度传感器 , 利用 LNG 的低温性 , 一旦空气中有泄漏出的 LNG 时 , 敏感元件将会被降温。
是这种现象具有爆炸的所有其他特征。在处置该类事
故时 , 此特点应引起高度重视 , 防止二次事故的发生。
（ 5 ）其他伤害
甲烷是大气中一种有破坏作用的温室效应气体 ，对大气层的臭氧起着重要作用，据研究它使全球 LNG泄露 的危害性 变暖的可能性是 CO 2 的 22 倍，所以从环保的角度出 发，也要注意控制甲烷的泄漏。
LNG泄露的 危害性
（ 4 ）快速相变
若 LNG 泄漏到水中会发生快速相变 (RPT) 的现象 ,
LNG泄露 的危害性 俗称冷爆炸。在某些情况下 , 当两种温差很大的液体 直接接触时 , 过热液体将通过复杂的链式反应机制在 短时间内激烈的沸腾和蒸发 , 并伴随大的响声、喷出 水雾，以爆炸的速度产生蒸气。尽管不发生燃烧 , 但
爆炸 , 并且迅速向蒸发的液池回火燃烧 , 其爆炸极限为 5% ～
15% 。 LNG 从液态变化到气态其体积要膨胀大约 600 倍 , 并且 LNG 燃烧时会立即产生大量的热辐射 , 储罐及其周围其它设施 都容易遭到热辐射的严重破坏。
若 LNG 液化天然气泄漏引发蒸气云爆炸 , 其后果
可采用 TNT 当量法和超压准则来预测:
点排放。
LNG管件材料的选择同样要满足LNG的低 温选择,而且还要考虑材料的阻燃性能。同时由
（ 2 ）管件及阀门
于LNG管道及管件内外表面接触的物质温度差
较大,设计管道及其支撑结构时应考虑到大温差
和温度变化对材料性能的不良影响。因此,需要 对管道包裹防水,隔热,阻燃的隔热层,对支撑结 构采取措施,防止因传热造成的管道结冰或支撑 钢材脆化。
（ 3 ）消防系统
消火栓、消防水泡等组成。值得强调的是消防水是用
来冷却设备而不是用来控制和扑灭火焰的。因为相对 于LNG而言,水是高温物体,如果水与泄漏的LNG接触 会提高其蒸发速率,从而加快燃烧速度,使危险性更大 。水主要起着降温作用,吸收和控制火灾产生的热量,
减轻热辐射对设备的影响,降低设备的闪燃危险。