??????? 摘要：針對(duì)液化天然氣易燃、易爆、低溫等特性以及產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)的特征，介紹了產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)、各類(lèi)用戶(hù)的安全技術(shù)特點(diǎn)與要求，論述了LNG泄漏引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)及防范措施，提出了實(shí)施全面安全管理的建議。
??????? 關(guān)鍵詞：液化天然氣；泄漏；安全技術(shù)；全面安全管理；產(chǎn)業(yè)鏈
??????? 1 概述???????
???世界上最早使用LNG的時(shí)間是1959年，“甲烷先鋒號(hào)”裝載2000t的LNG從美國(guó)的路易斯安那州出發(fā)穿過(guò)大西洋運(yùn)抵英國(guó)泰晤士的Canvery島。在我國(guó)，2000年2月，第一座天然氣液化工廠(chǎng)在上海建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)大規(guī)模利用LNG開(kāi)始。第一座大型LNG接收站(在深圳大鵬灣)建成投產(chǎn)于2006年6月，進(jìn)口澳大利亞LNG，供應(yīng)廣東部分城市燃?xì)夂碗姀S(chǎng)。
??? 經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展，中國(guó)LNG已形成一個(gè)極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦彤a(chǎn)業(yè)，國(guó)產(chǎn)LNG與進(jìn)口資源有機(jī)結(jié)合，互為補(bǔ)充，平衡發(fā)展。2009年，我國(guó)LNG的使用量已達(dá)到800×104t/a以上，預(yù)計(jì)未來(lái)5年，國(guó)產(chǎn)LNG產(chǎn)能將達(dá)到350×104t/a，進(jìn)口LNG接收站規(guī)模可望突破5000×104t/a。
??? 作為一個(gè)發(fā)展歷史較短、技術(shù)含量較高的新領(lǐng)域，LNG產(chǎn)業(yè)安全技術(shù)具有許多獨(dú)特之處，從生產(chǎn)到利用歷經(jīng)多個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且密切聯(lián)系、相互依存，氣相-液相-氣相多次轉(zhuǎn)換，易燃易爆，低溫，使其安全管理問(wèn)題錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，深入研究LNG產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的安全保障技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)妥發(fā)展有著十分重要的意義。
??????? 2 LNG產(chǎn)業(yè)鏈
??? LNG的主要組分是甲烷(CH4)，氣相體積分?jǐn)?shù)一般在85%以上，還含有一定量的乙烷、丙烷及微量的氮?dú)獾冉M分。
??? LNG產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粭l資金龐大、技術(shù)密集的完整鏈系，產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，主要包括上游開(kāi)采與液化、中游運(yùn)輸與輸配、下游儲(chǔ)存、氣化、利用等部分，涉及開(kāi)采、集輸、凈化、液化、液相運(yùn)輸、儲(chǔ)存、氣化、管道輸送、利用等多個(gè)環(huán)節(jié)。典型的LNG產(chǎn)業(yè)鏈流程見(jiàn)圖1。
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??? 從圖1可以看出，為便于運(yùn)輸及節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用，天然氣一般在產(chǎn)地經(jīng)過(guò)低溫處理變成液體，然后借助于車(chē)船等運(yùn)輸工具將其運(yùn)抵終端用戶(hù)側(cè)進(jìn)行氣化，再通過(guò)管道及輸配設(shè)施輸送給用戶(hù)使用。其間，天然氣經(jīng)歷了幾次相變、幾次溫度劇變。這大大增加了LNG產(chǎn)業(yè)鏈上的安全管理難度，對(duì)LNG安全技術(shù)提出了較高的要求，對(duì)操作人員的操作技能要求也愈加嚴(yán)格。
??????? 3 LNG產(chǎn)業(yè)鏈的安全風(fēng)險(xiǎn)分析
3.1 LNG的安全特性
???① 基本物性
???LNG氣相相對(duì)密度為0.6～0.7；液相密度為430～460kg/m3；氣態(tài)體積是液態(tài)體積的600多倍；臨界溫度為190K左右，常溫下不能靠加壓液化而只能采用低溫工藝將其液化。
??? ② 燃燒
??? 著火溫度：LNG的著火溫度約為538℃，高于丙烷(493℃)、柴油(252℃)、汽油(257℃)、甲醇(464℃)。
??? 最小點(diǎn)火能量與燃燒速度：LNG的最小點(diǎn)火能量約為0.285mJ，低于汽油與柴油；燃燒速度也較慢，只有0.3m/s。
??? 爆炸極限：LNG在空氣中的爆炸極限約為5%～15%，范圍較窄，危險(xiǎn)性相對(duì)小一些。
??? 擴(kuò)散性：氣相LNG常溫條件下密度小，擴(kuò)散系數(shù)較大，具有很強(qiáng)的擴(kuò)散性。這表明，一方面，LNG泄漏后容易擴(kuò)散，難以形成爆炸氣體；但另一方面，一旦發(fā)生燃燒爆炸，火勢(shì)蔓延速度則很快，燃燒面積和破壞程度也較大。因此，LNG泄漏后，力求避免燃燒爆炸是首要任務(wù)。
???③ 低溫
??LNG的最典型特征是低溫，儲(chǔ)存及運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的LNG均呈低溫特性。除了表現(xiàn)在對(duì)設(shè)備、管道材料的抗低溫要求外，還要解決系統(tǒng)保冷、蒸發(fā)氣處理等技術(shù)問(wèn)題。防低溫灼傷是運(yùn)行人員必須具備的基本常識(shí)。
??? ④ 泄漏
??? 防泄漏擴(kuò)散及低溫凍傷是安全利用LNG的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
??? 泄漏擴(kuò)散包含液相泄漏與氣相泄漏兩種形式，涵蓋LNG產(chǎn)業(yè)鏈的全部過(guò)程。無(wú)論哪個(gè)環(huán)節(jié)的任何形式的泄漏，都具有極大的危險(xiǎn)性。LNG連續(xù)供應(yīng)的特征，在一定程度上更易造成持續(xù)和大量的危險(xiǎn)氣體泄漏，造成更大范圍的爆炸性氣體空間，使事故的波及范圍擴(kuò)大。
??? ⑤ 儲(chǔ)存
??? 儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)防止LNG分層與翻滾等現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，有效抑制儲(chǔ)罐內(nèi)LNG由液相向氣相轉(zhuǎn)換也是儲(chǔ)存過(guò)程主要工作目標(biāo)。
???⑥ 壓力輸配
???氣相LNG的輸送一般都采用壓力輸送方式，輸配管道運(yùn)行壓力大多在4.0MPa以上，具有典型的高壓特征。防止泄漏是該環(huán)節(jié)最重要的任務(wù)。
3.2 LNG產(chǎn)業(yè)鏈的安全風(fēng)險(xiǎn)分析
??? 從圖1可以看出，在終端利用環(huán)節(jié)之前，盡管LNG都是以液相形式出現(xiàn)的，但自始至終都需要設(shè)法抑制其由液相向氣相轉(zhuǎn)化。事實(shí)上，每個(gè)環(huán)節(jié)的LNG都是處于氣液兩相平衡之中。LNG產(chǎn)業(yè)所有鏈條上最大的安全風(fēng)險(xiǎn)就在于LNG的泄漏(包括氣相狀態(tài)的泄漏)，以及由此而產(chǎn)生的火災(zāi)與爆炸事故。
???① LNG泄漏及其危害分析
???LNG的泄漏較容易被發(fā)現(xiàn)，但也極易引起火災(zāi)爆炸和低溫凍傷等安全事故。如果是陸上地面泄漏，LNG將吸收地面和空氣的熱量迅速氣化，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的蒸氣。起初，低溫的LNG蒸氣密度大于空氣，隨著不斷吸收周?chē)h(huán)境的熱量，LNG蒸氣的密度小于空氣，向大氣上方擴(kuò)散并與空氣形成可燃的混合物隨風(fēng)漂流[1]。
??? 如果是水上泄漏，由于水的比熱容大及流動(dòng)性等原因，使得LNG泄漏在水面上比在地面時(shí)的蒸發(fā)速率大得多，一般可達(dá)到0.18kg/(m2·s)。
??? LNG蒸氣擴(kuò)散的范圍與初始溢出的數(shù)量、持續(xù)的時(shí)間、風(fēng)速和風(fēng)向、地形、大氣溫度與濕度等因素有關(guān)。處置LNG泄漏事故要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，正確評(píng)估LNG溢出速率、溢出量以及蒸氣云的產(chǎn)生與擴(kuò)散情況，采取正確的措施。對(duì)于風(fēng)的影響，應(yīng)從兩方面考慮，沒(méi)有產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸事故之前，風(fēng)勢(shì)大有助于危險(xiǎn)氣體的快速消散；一旦造成了火災(zāi)，則會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)蔓延、事故擴(kuò)大。
???② 預(yù)防與控制
???對(duì)于有可能發(fā)生泄漏的設(shè)備周?chē)鷳?yīng)設(shè)置限制LNG擴(kuò)散的設(shè)施，比如圍堰或蓄液池，減少暴露的LNG表面與空氣的對(duì)流換熱，以降低蒸發(fā)量；也可以將高膨脹率的泡沫滅火劑噴灑在LNG液面上，使其與空氣隔離，降低LNG表面的氣化率。
???少量泄漏情況下，最有效的措施是通風(fēng)并消除點(diǎn)火源。
???③ 氣相LNG的泄漏及其預(yù)防
???少量氣相LNG泄漏的情況較多，而且較難發(fā)現(xiàn)。預(yù)防氣相LNG泄漏的有效方式是加強(qiáng)巡查及設(shè)置完善的檢測(cè)監(jiān)控設(shè)施，特別是一些易泄漏的部位，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)，及早處理。
