天然气的防火防爆技术

编号：AQ-JS-06496

( 安全技术)

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天然气的防火防爆技术

Fire and explosion protection technology of natural gas

天然气的防火防爆技术

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

天然气与空气混合物发生爆炸必备两个条件：一是要处于爆炸范围；二是混合物温度达到着火温度。爆炸时的压力比常压大6～7倍，同时产生强烈冲击波，并且往往引起火灾。由于天然气中H2含量极低，点燃无爆鸣声。因此防止天然气管道、管件、燃烧器泄漏是关键。天然气燃具都是高温设备，要采取绝热、隔热措施，与可燃材料保持规定距离。

液化天然气气源气量大且比较集中，往往需要远距离输送。考虑经济性，则采用较大的压力。天然气的储存不论采用哪种方式，其要求条件均比较高。尽管在技术上都是成熟的，都应该高度重视其高压输配和储存的安全性。本节重点对液化天然气站的防火防爆进行介绍。

天然气属于易燃、易爆的介质，在天然气的应用中，安全问题始终是放在非常重要的位置。液化天然气是天然气储存和输送的一

种有效的方法，在实际应用中，液态天然气也是要转变为气态使用，因此，在考虑LNG设备或工程的安全问题时，不仅要考虑天然气所具有的易燃易爆的危险性，还要考虑由于转变为液态以后，其低温特性和液体特征所引起的安全问题。在考虑LNG系统的安全问题时，首先要了解液化天然气的特性及其潜在的危险性。针对这些潜在的危险性，充分考虑对人员、设备、环境等可能造成的危害，考虑相应的防护要求和措施。其次是要了解相关的标准，我国液化天然气工业起步比较晚，相关的标准还不大健全，对于不同的LNG系统，有必要参照一些液化天然气工业比较发达的国家的标准。如美国的NFPA59A、NFPA57、英国的EN-1473、国际海事组织的(IMO)关于液化石油气体船运规定等。对于液化天然气的生产、储运和汽化供气各个环节，主要考虑的安全问题，就是围绕如何防止天然气泄漏，与空气形成可燃的混合气体，消除引发燃烧爆炸的基本条件以及LNG设备的防火及消防要求：防止低温液化天然气设备超压，引起超压排放或爆炸；由于液化天然气的低温特性。对材料选择和设备制作方面的相关要求：在进行LNG操作时，操作人员的防护等。

一、基本常识

1.点火源

点火源包括明火、无遮挡的强光、点燃的香烟、电火花、物体撞击发出的火花和静电、高温表面、发动机排气等。有关安全和消防部门都针对这些点火源制定了相关的操作规程。总之，LNG设备和确定的危险区域应远离和避免上述点火源。除了指定的安全区域，都应严格禁止吸烟和非工作必需的明火。工作流程必须能确保安全区的安全。“禁止吸烟”、“禁止明火”等标识必须明显标志。如果非要在危险区使用明火，则必须使用可燃气体检测器来监控大气中可燃气体的含量。

静电、电力设备都有可能产生火花。金属或硬物之间的碰撞也可能产生热和火花，如工具、机械零件掉落或撞击。尼龙类的衣服或鞋的摩擦等，也有可能产生火花。铝制的工具在与生锈的钢铁撞击后，会产生铝热反应。该反应产生的火花也有可能点燃天然气。使用安全的工具可以减少火花的产生，操作时应防止工具的掉落或撞击。在使用工具或器具前，还应先接一下地或连接一些地线等。

化纤类的衣服容易产生静电，这种静电很难消除。进入工作区应穿安全的工作服和棉制衣服，以减少静电的产生。

电力开关或转换器在切断电源或接通电源时，会产生电火花。接线松动、电线破裂等情况下，也会产生电火花。电流过大，导致电线或设备温度很高，也可以起到点火源的作用。美国消防协会NFPA分别对危险区域和设备的安全等级做了规定。应当充分保证这些设备的安全。操作人员应该认识到关闭电源时，有可能会产生电弧。在危险区安装的插头和插座，都应经过安全的防爆设计，并合理地使用。

表面温度高于9℃的物体，可以点燃天然气和空气的混合物。因此，对表面温度较高的部件，如燃烧型气化器、引擎的排放管路等，都应该当作明火来处理。内燃机和燃气轮机产生的火花，也是潜在的点火源。在山区工厂中，安装这些设备必须遵循NFPA37的标准。工作人员也必须注意到危险区内卡车、驳船、终端运输船等引擎产生的电火花。任何安装有发动机的设备，在危险区必须确认周围没有可燃气体，否则不能使用。

2.可燃物

引起火灾的第二个要素是可燃物的存在。对于LNG系统，就是指LNG蒸气与空气的混合物。除了天然气和其他可燃制冷剂以外，还有油漆、纸和木材等。这些可燃材料都不能存放在危险区内。

3.氧化剂

空气本身就是一种氧化剂，其中含有体积分数为21%的氧气。在燃烧的三要素中，氧化剂是很难避免的，因为空气无处不在。但在发生火灾时，应设法减少空气的对流。如LNG储罐发生溢出后，对积存在围堰中的LNG，可用泡沫灭火剂喷洒，使泡沫覆盖在LNG 的液面上，减少空气与LNG的接触面积。同时也可降低LNG的蒸发速率。

二、LNG溢出或泄漏

LNG溢出能使现场的人员处于非常危险的境地。这些危害包括低温灼烧、冻伤、体温降低、肺部伤害、窒息等。当蒸气云团被点燃发生火灾时，热辐射也将对人体造成伤害。

在意外情况下，如果系统或设备发生LNG溢出或泄漏，LNG在

短时间内将产生大量的蒸气。与空气形成可燃的混合物，并将很快扩散到下风处。于是，产生LNG溢出的附近区域均存在发生火灾的危险性。

LNG蒸气受热以后，密度小于空气，有利于快速扩散到高空大气中。蒸气扩散的距离与初始溢出的数量、持续的时间、风速和风向、地形，以及大气的温度和湿度有关。从对LNG溢出的研究表明：风速比较高时，能很快地驱散LNG蒸气云团；风速较低或无风时，蒸气云团主要聚集在溢出附近。移动的蒸气云团容易产生燃烧的区域，主要是在可见气团的周围，因为这些区域内的部分混合气体处于燃烧范围之内。

LNG溢出或泄漏是属于一种比较严重的事故，由于设备的损坏或操作失误等原因引起。正确评估LNG的溢出，以及蒸气云的产生与扩散，是有关安全的一个重要问题。溢出的LNG蒸发速度非常快，形成大量的蒸气云。蒸气云将四面扩散，比较危险的情况是遇到火源易产生火灾。因为蒸气的数量多，溢出的LNG能不断地蒸发和扩散。在蒸气扩散的过程中，如果遇到有风的情况，火灾可能迅速蔓