LNG分層及翻滾事故問題分析

　　由于LNG的低溫特性、蒸發(fā)特性、易燃易爆特性等，如果加氣站的設(shè)備不能滿足LNG的低溫要求等，再加上LNG加氣站周圍復(fù)雜的環(huán)境，對LNG加氣站的管理不夠完善，會導(dǎo)致危險事故的發(fā)生。LNG加氣站應(yīng)預(yù)防發(fā)生的事故類型有儲罐內(nèi)LNG的翻滾和間歇泉事故，急冷和水擊，相變，LNG的泄露和燃燒，對人體的低溫、低溫麻醉。
分層翻滾現(xiàn)象是LNG儲罐容易發(fā)生的液體劇烈蒸發(fā)的失穩(wěn)儲存現(xiàn)象，自從20世紀(jì)70年代LNG工業(yè)興起以來，已發(fā)生過多起翻滾引發(fā)的事故。1971年8月21日意大利LaSpezia的SNAM儲配站在儲罐充裝完畢18小時后，壓力陡增，大量液體被汽化，閥打開放散氣體，導(dǎo)致181.44噸LNG被排空。1993年10月英國燃氣公司的一座LNG儲配站發(fā)生翻滾事故，儲罐內(nèi)壓力上升，緊急放散閥開啟，導(dǎo)致大約150噸LNG被排空。翻滾事故導(dǎo)致儲罐內(nèi)LNG劇烈蒸發(fā)，壓力急劇增大，導(dǎo)致放散閥打開，不僅造成LNG資源的浪費，而且有可能引發(fā)燃燒爆炸等事故，對LNG加氣站及其周邊環(huán)境的造成威脅。
分層是導(dǎo)致翻滾現(xiàn)象發(fā)生的直接原因，而導(dǎo)致儲罐內(nèi)LNG分層原因主要有兩個：一是外界的熱量的滲入，使得靠近儲罐壁的液體溫度升高，形成熱邊界層，熱量的不斷漏入使邊界層厚度增加，在儲罐內(nèi)形成自然分層，當(dāng)上下層的密度差趨于0時，大量液體蒸發(fā)引起翻滾現(xiàn)象。同時，隨著LNG的老化，甲烷和氮的蒸發(fā)也會導(dǎo)致儲罐內(nèi)發(fā)生分層現(xiàn)象。二是向儲罐中充注與原有LNG溫度、組成有較大差異的新LNG，會引起儲罐內(nèi)充注分層。分層后下層液體的密度大，溫度高：上層液體的溫度低，密度小，儲罐內(nèi)形成自然對流循環(huán)，兩層之間不斷進行熱交換密度和溫度逐漸接近，當(dāng)密度接近相等時則混合，液體劇烈蒸發(fā)，發(fā)生翻滾現(xiàn)象。
我國LNG加氣站數(shù)量在增加，但是一些己建設(shè)的LNG加氣站長期處于無汽車加氣或者加氣量很少的狀態(tài)，由于環(huán)境熱量的不斷傳入，導(dǎo)致儲罐內(nèi)液體溫度升高，儲罐內(nèi)壓力升高導(dǎo)致閥打開，大量氣體被放散，同時儲罐內(nèi)可能發(fā)生翻滾事故。
針對儲罐內(nèi)的老化分層問題，除了儲罐良好的絕熱性能外，還需要對儲罐內(nèi)LNG狀態(tài)進行監(jiān)測，設(shè)置自動監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控儲罐的壓力、溫度和液位。沿儲罐的高度設(shè)置測溫點，監(jiān)控各位置的溫差，當(dāng)溫差達到-14℃時就有可能出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象。儲罐內(nèi)出現(xiàn)分層現(xiàn)象后，就啟動循環(huán)泵攪拌LNG，儲罐內(nèi)的密度差，降低翻滾現(xiàn)象發(fā)生的可能性。
針對向儲罐內(nèi)充注新LNG引起的翻滾現(xiàn)象，盡量選用組分相同的LNG氣源作為加氣站的氣源，降低由十新舊LNG溫度和密度不同造成翻滾現(xiàn)象發(fā)生的概率。LNG加氣站的同一個儲罐不能同時進行卸車和加氣環(huán)節(jié)。由LNG槽車向儲罐內(nèi)卸氣時應(yīng)該分析氣源的物性與儲罐內(nèi)剩余液體的物性差異，選擇正確的充注方法。卸氣時應(yīng)按照以下原則進行：槽車內(nèi)LNG的密度比儲罐內(nèi)剩余液體密度大時選擇頂部充裝；槽車內(nèi)LNG密度較小或者兩者密度相近時則選用底部充裝的方法，這樣使得LNG與剩余液體充分混合，減小儲罐內(nèi)的分層密度差。
LNG儲罐內(nèi)如果發(fā)生了分層翻滾現(xiàn)象，儲罐內(nèi)將產(chǎn)生大量蒸發(fā)氣體，為防止儲罐超壓，需要設(shè)置放散系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)和氣體回收系統(tǒng)，將產(chǎn)生的氣體回收，或者不能回收時則通過火炬系統(tǒng)將其燃燒，以免翻滾現(xiàn)象對儲罐造成威脅。