液化天然气储罐安全技术分析韩洪非

韩洪非杨晓波马文立

河南安彩高科股份有限公司河南安阳455000

摘要：社会经济的发展，促使各个行业对能源的需求量不断增加。传统化石能源由于储量锐减且燃烧过程中产生污染气体或温室气体，不符合现阶段提倡的绿色发展理念。而天然气具有热值高、技术成熟、燃烧产物清洁以及储量丰富等特点，成为一种替代传统化石能源的清洁能源。由于天然气的分布不均衡，人们需要先将其液化后进行储存、运输，以满足不同地区的用气需求。在这一背景下，探究液化天然气存储及应用技术，具有较强的现实意义和经济价值。

关键词：液化天然气；管道运输；存储安全技术

引言

随着石油和煤炭的可开采量越来越少，世界能源结构逐渐发生重大变化；此外使用石油和煤炭会对环境造成严重的污染，因此开发利用清洁能源迫在眉睫。天然气逐渐走进了人们的视线中，它是一种新型的高效、清洁能源，但具有易燃易爆等特性。液化天然气（ＬＮＧ）是将气态天然气液化后得到的超低温液体，液化后的液态体积仅为气态时的１／６００，因此将天然气液化能减小储存空间和成本，使天然气得到更广泛的应用。ＬＮＧ储罐是储存ＬＮＧ的主要设备，其运行时处于超低温状态下且天然气具有易燃易爆等特性，因此ＬＮＧ储罐极易发生各类事故，一旦发生，其后果影响极为严重。为预防ＬＮＧ储罐发生事故，不仅应从人为操作上加强安全管理，更应从设计方面考虑储罐的安全防护性能，使其达到本质安全。为此，本文对ＬＮＧ储罐的主动和被动安全防护技术以及储罐内部填充多孔材料的阻隔防护技术的研究进展进行了综述。

1液化天然气的运输

1.1罐车运输

对于短距离的液化天然气运输，使用罐车是一种比较灵活且经济性较好的运输方式，根据罐车结构的不同，又可分为半挂式和集装箱式两种。使用罐车运输液化天然气时，一方面是要保证储罐的密封性，需要通过无损检测等方式，对储罐可能存在的问题进行及时、有效的处理，以防止液化天然气泄露，保障运输人员安全；另一方面，还要定期观察罐车上反映储罐状态的一些仪表器具，如液面计、温度计、压力计等，这也是保障运输安全的一种有效方法。液化天然气的罐车运输、装车和卸车都会使用增压器，必须由专人在专门的地方完成。

1.2管道运输

综合考虑运输成本和安全性等因素，一般来说，在陆上运输距离大于2500km后，就可以考虑使用管道运输。早期的液化天然气管道运输，由于铺设技术、管材质量等方面因素的限制，运输成本高，而且经常会出现泄漏问题。近年来，随着铺设技术的不断发展和新材料的投入使用，管道铺设成本显著降低，为液化天然气的管道运输也提供了便利。在液化天然气管道的运输过程中，由于输送的是液体，为确保液化天然气在运输中保持良好状态，需要沿管道布置加压站和冷却站等设施，因为一旦液化天然气过热，就会出现管道气化而形成两相流动，造成增大输送阻力等不良后果，这不仅不利于提高输送管道的容量，也不能有效保证管道运输安全。因此，在液化天然气管道输送过程中，应防止气化以保证天然气为单相流动。在密相输送液化天然气管道的过程中，除设置加压站和冷却站外，同时控制管道工作压力在临界冷凝压力之上，管道内天然气的温度在临界冷凝温度之下，避免摩擦导致天然气温度升高而气化，确保管道运输的安全。

1.3船舶运输

跨洋的液化天然气运输，需要考虑使用船舶作为主要工具。尤其是对于进口天然气，使用船舶也是一种成本较低且灵活性较强的运输方式。相比于管道运输，船舶运输不需要投入大量成本进行运输管道的建设，也就避免了地理环境等因素的影响。但是，船舶运输液化天然气，也存在一定的局限性，例如，船舶本身行进速度较慢，加上需要沿固定的线路行进，可能会在路途中耽误较多时间。此外，船舶运输由于液化天然气的容量较大，对安全性问题有着更高的要求。海洋运输中要投入专项力量加强安全保护，以维护安全效益、经济效益和环保效益。

2液化天然气储罐安全技术

2.1保温绝热防护措施

由于ＬＮＧ储罐内液体与外界环境之间存在很大的温度差，所以储罐的绝热保冷设计是其安全防护技术最基本的要求。目前，小型ＬＮＧ储罐大多采用真空绝热或真空粉末绝热，中型、大型及特大型ＬＮＧ储罐常采用堆积绝热。ＬＮＧ储罐需要绝热的部位主要有罐壁、罐底及罐顶的吊顶。罐壁的保冷材料一般选用膨胀珍珠岩或珠光砂，由于内罐壁接触到低温液体发生冷缩现象导致保冷材料下沉，不仅影响上部空间保冷，还会导致内罐壁承受保冷材料带来的外部压力，或者内罐壁因为某种原因发生膨胀也会承受这种压力，通常会在内罐外壁安装一定厚度的弹性玻璃纤维毡来减少内罐壁承受的压力。罐底保冷层分为环形边缘保冷层、中心保冷层两部分，环形边缘保冷层是承受储罐及液体重量的主要部分，所以一般采用混凝土或混凝土与高强度泡沫玻璃砖，而中心保冷层一般采用泡沫玻璃砖。罐顶保冷是在铝吊顶上覆盖保冷材料，因为铝吊顶的刚度较低，所以一般选用导热系数低且密度小的保冷材料，如玻璃棉。

2.2高压储存技术

相比于常压低温存储技术，高压存储的特点是工艺相对简单，只需要在一定压力下将天然气压入储罐中即可。在高压作用下，天然气分子体积减小，会自动发生液化现象。此外，高压存储液化天然气，还可以提高储存罐的隔热性能，避免天然气的蒸发、泄露。但是，高压存储也有一定的缺陷，例如，考虑到容器的使用安全性，一般将高压储存罐的容量设计得相对较小，加上为了保证隔热性能，罐壁相对较厚，因此单罐存储的液化天然气容量有限。此外，高压环境下也对储罐质量、性能、使用寿命等提出了较高要求，安全性问题也需要重点关注。

2.3水喷雾或水喷淋

设置水喷雾或水喷淋系统的主要目的是当ＬＮＧ储罐发生火灾时，对储罐进行冷却降温，防止形成ＢＬＥＶＥ，该系统主要由雨淋控制阀、管道、喷头、火灾报警系统等组成。水喷雾系统喷出的细小水雾滴粒径小于１ｍｍ，水喷淋系统喷出的细小水雾滴粒径为１～２ｍｍ，前者先以水雾阻挡辐射热通过，降低热量传递效率，再对壁面进行冷却，后者直接以水流方式作用于罐壁；两者相比较，水喷雾系统由于喷出的水滴粒径小，有更好的吸热作用和窒息效果，大大提高了水的利用率，但正是由于这种优点，也导致了其喷出的细水雾易受风速和火灾热流的影响。《水喷雾灭火系统技术规范》（ＧＢ５０２１９—２０１４）给出了设置水喷雾系统的参数，其中第３．１．２条指出：当ＬＮＧ储罐为单容罐、双容罐时，应在罐壁、罐顶设置水喷雾系统；当ＬＮＧ储罐为全容罐时，应在罐顶泵平台、管道进出口等局部危险部位及管带处设置水喷雾系统，用于水冷却保护或吹散稀释该处的泄漏物质。设计水喷雾强度应从该规范中查找，无论是哪种形式的储罐，水喷雾系统的持续供给时间最低为６ｈ。当双容罐外罐为混凝土时，不需在罐壁设置水喷雾系统，只需在罐顶设置即可。水喷雾系统喷头数量应依据规范第７．１．１条和第７．１．２条确定，且应使水雾直接喷向并覆盖储罐外壁，且与外壁之间的距离最大为０．７ｍ。

结语

在进行天然气液化、储存、运输和装卸等工作时，人们必须严格遵循行业相关准则，严格进行技术管理，将安全问题摆在首位。随着液化天然气储运技术的不断发展，未来液化天然气将在更多领域得到推广和使用。

参考文献

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[2]孙颖,齐欣,纪维钧.液化气罐区贮存火灾爆炸的危险分析[J].化工管理,2018(05):40.