液化天然气产业链安全技术研究(2020年)

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液化天然气产业链安全技术研

究(2020年)

Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

液化天然气产业链安全技术研究(2020年)

摘要：针对液化天然气易燃、易爆、低温等特性以及产业链长的特征，介绍了产业链各环节、各类用户的安全技术特点与要求，论述了LNG泄漏引发的安全风险及防范措施，提出了实施全面安全管理的建议。

关键词：液化天然气；泄漏；安全技术；全面安全管理；产业链

1概述

“甲烷先锋号”装载2000t 世界上最早使用LNG的时间是1959年，

的LNG从美国的路易斯安那州出发穿过大西洋运抵英国泰晤士的Canvery岛。在我国，2000年2月，第一座天然气液化工厂在上海建成投产，标志着我国大规模利用LNG开始。第一座大型LNG接收站(在深圳大鹏湾)建成投产于2006年6月，进口澳大利亚LNG，供

应广东部分城市燃气和电厂。

经过近几年的快速发展，中国LNG已形成一个极具发展潜力的新型产业，国产LNG与进口资源有机结合，互为补充，平衡发展。2009年，我国LNG的使用量已达到800×104

t/a以上，预计未来5年，国产LNG产能将达到350×104

t/a，进口LNG接收站规模可望突破5000×104

t/a。

作为一个发展历史较短、技术含量较高的新领域，LNG产业安全技术具有许多独特之处，从生产到利用历经多个环节，产业链长且密切联系、相互依存，气相-液相-气相多次转换，易燃易爆，低温，使其安全管理问题错综复杂。因此，深入研究LNG产业链各环节的安全保障技术，对于促进行业稳妥发展有着十分重要的意义。

2LNG产业链

LNG的主要组分是甲烷(CH4

)，气相体积分数一般在85%以上，还含有一定量的乙烷、丙烷及微量的氮气等组分。

LNG产业链是一条资金庞大、技术密集的完整链系，产业链较长，主要包括上游开采与液化、中游运输与输配、下游储存、气化、利用等部分，涉及开采、集输、净化、液化、液相运输、储存、气化、管道输送、利用等多个环节。典型的LNG产业链流程见图1。

从图1可以看出，为便于运输及节省运输费用，天然气一般在产地经过低温处理变成液体，然后借助于车船等运输工具将其运抵终端用户侧进行气化，再通过管道及输配设施输送给用户使用。其间，天然气经历了几次相变、几次温度剧变。这大大增加了LNG产业链上的安全管理难度，对LNG安全技术提出了较高的要求，对操作人员的操作技能要求也愈加严格。

3LNG产业链的安全风险分析

3.1LNG的安全特性

①基本物性

LNG气相相对密度为0.6～0.7；液相密度为430～460kg/m3

；气态体积是液态体积的600多倍；临界温度为190K左右，常温下不能靠加压液化而只能采用低温工艺将其液化。

②燃烧

着火温度：LNG的着火温度约为538℃，高于丙烷(493℃)、柴油(252℃)、汽油(257℃)、甲醇(464℃)。

最小点火能量与燃烧速度：LNG的最小点火能量约为0.285mJ，低于汽油与柴油；燃烧速度也较慢，只有0.3m/s。

爆炸极限：LNG在空气中的爆炸极限约为5%～15%，范围较窄，危险性相对小一些。

扩散性：气相LNG常温条件下密度小，扩散系数较大，具有很强的扩散性。这表明，一方面，LNG泄漏后容易扩散，难以形成爆炸气体；但另一方面，一旦发生燃烧爆炸，火势蔓延速度则很快，燃烧面积和破坏程度也较大。因此，LNG泄漏后，力求避免燃烧爆炸是首要任务。

③低温

LNG的最典型特征是低温，储存及运输环节中的LNG均呈低温特性。除了表现在对设备、管道材料的抗低温要求外，还要解决系统保冷、蒸发气处理等技术问题。防低温灼伤是运行人员必须具备的

基本常识。

④泄漏

防泄漏扩散及低温冻伤是安全利用LNG的两个关键问题。

泄漏扩散包含液相泄漏与气相泄漏两种形式，涵盖LNG产业链的全部过程。无论哪个环节的任何形式的泄漏，都具有极大的危险性。LNG连续供应的特征，在一定程度上更易造成持续和大量的危险气体泄漏，造成更大范围的爆炸性气体空间，使事故的波及范围扩大。

⑤储存

储存过程中应防止LNG分层与翻滚等现象的产生。此外，有效抑制储罐内LNG由液相向气相转换也是储存过程主要工作目标。

⑥压力输配

气相LNG的输送一般都采用压力输送方式，输配管道运行压力大多在4.0MPa以上，具有典型的高压特征。防止泄漏是该环节最重要的任务。

3.2LNG产业链的安全风险分析

从图1可以看出，在终端利用环节之前，尽管LNG都是以液相形式出现的，但自始至终都需要设法抑制其由液相向气相转化。事实上，每个环节的LNG都是处于气液两相平衡之中。LNG产业所有链条上最大的安全风险就在于LNG的泄漏(包括气相状态的泄漏)，以及由此而产生的火灾与爆炸事故。

①LNG泄漏及其危害分析

LNG的泄漏较容易被发现，但也极易引起火灾爆炸和低温冻伤等安全事故。如果是陆上地面泄漏，LNG将吸收地面和空气的热量迅速气化，在短时间内产生大量的蒸气。起初，低温的LNG蒸气密度大于空气，随着不断吸收周围环境的热量，LNG蒸气的密度小于空气，向大气上方扩散并与空气形成可燃的混合物随风漂流[1] 。

如果是水上泄漏，由于水的比热容大及流动性等原因，使得LNG 泄漏在水面上比在地面时的蒸发速率大得多，一般可达到0.18kg/(m2

·s)。