lng储罐容易出现的四种问题
河北东照能源科技有限公司是以低温压⼒容器、加⽓站成套设备系统、⼯业⽓体设备系统、煤改⽓设备、锅炉煤改⽓⽅案、⽓化调压撬设备为主导销售产品的综合型企业。主要承揽加⽓站、⽓化站、煤改⽓、调峰站整体建站项⽬。
1、间歇泉现象
间歇泉现象指液体在长的低温输送垂直管道中,低温液体由于受热汽化产⽣汽泡,随着汽泡数量的不断增多,将低温液体挤出管道进⼊储罐产⽣喷发的现象。这种现象主要存在于低温液体输送系统中,尤其在低温垂直管道与贮存容器连接的管道中,特别是在⽕箭⼯业中经常出现,⽬前对间歇泉现象的研究也主要针对⽕箭推进装置的低温输送系统。对于LNG加⽓站内的储罐和管道,由于LNG的低温性也有可能出现间歇泉现象。
环境的热量不断漏⼊管道内,导致管内LNG液体的温度升⾼,产⽣蒸发⽓体。管道内的⽓体不能及时的上升到液⾯,随着热量的增加,⽓体量也逐渐增多,逐渐积聚到⼀起。积聚到⼀定程度后,⽓体压⼒逐渐增⼤,在管道中逐渐上升,并在储罐中突然喷发,在喷发的同时将管道内的液体也推向储罐内。与此同时液体的喷发排空了管道内的⽓相空间,lng 储罐内的LNG液体便迅速地补充进⼊到管道中,再次重新开始液体受热蒸发和汽化的积聚过程,经过⼀段时间以后会再次形成液体喷发的过程,因为这种过程
的具有间歇性⽽且像喷泉⼀样喷发因此被称为间歇泉。这种管内液体不断被排空和充注的过程会产⽣类似⽔锤的压⼒波动。如果间歇泉现象在系统中经常发⽣的话,产⽣的压⼒冲击波动会对储罐的管道、阀门造成结构性破坏,同时也使储罐内的LNG的蒸发量显著上升。
间歇泉和⽔击现象的发⽣主要是LNG储罐底部管道及其附件热量漏⼊导致管内LNG受热汽化造成的,在LNG的储罐充注过程中也有可能出现流动过程中的间歇泉。所以在设计和建设中需要管道和储罐具有较好的绝热性能。
2、急冷和液击现象
急冷是指管道或设备在短时间内迅速降温的现象。由于LNG加⽓站运⾏的间歇性在系统运⾏后突然启动加⽓或者卸⽓的过程中,特别是⾸次运⾏启动可能会发⽣急冷现象。急冷现象会在管道的顶部和底部形成温度变化梯度,使两个⽀架间的管道发⽣挠曲现象,由于挠曲应⼒较⼤,管道存在断裂的危险。
由于LNG汽车加⽓的间歇性,加⽓站内的设备反复开停,阀门或者泵的开启或者关停使得管道内的液体流速突然发⽣变化,有时甚⾄是激烈的变化,液体的动量也发⽣改变,管道内的压强迅速上升或下降,同时会伴有液体锤击的声⾳,这种现象叫做液击(或者称⽔击)。液击会造成管道内压⼒的剧烈变化,压⼒突然升⾼,严重时可导致管道爆裂,⽽迅速降压造成管内负压,则会使管道失稳,引起管道
振动。
急冷和液击现象发⽣的原因⼀是LNG的低温特性和液体特征,⼆是LNG加⽓站的间歇性运⾏特点。
为防⽌急冷和⽔击现象的发⽣,在设计中要考虑到由管道内介质的低温特性造成的管道的冷收缩,设置合理的管道补偿⽅式;加⽓站在运⾏之前⼀定要进⾏设备和管道的预冷;运⾏过程中,泵和阀门等设备的开启和关闭速度⼀定不能过快,建议采⽤⾏程较长的阀门,例如低温截⽌阀,防⽌压⼒的突然升降。
3、快速相变(冷爆炸)
lng汽车快速相变是指LNG在泄露遇到⽔的情况下,由于LNG的密度⽐⽔的密度⼩,LNG会在⽔⾯之上;起初LNG温度⾮常低(约-162℃),两者为温差达1750C。于是两者之间发⽣强烈的传热过程,因为⼤温差使得接触⾯处液体剧烈蒸发,在⽔⾯和LNG之间形成⼀层蒸汽层,这更加剧了换热的强度。如果蒸汽层遭到破坏,则会进⼊核态沸腾传热状态,因此LNG 迅速被加热并发⽣快速相变。同时⽓体的剧烈蒸发导致接触⾯的压⼒逐渐升⾼,从⽽引发冷爆炸现象。
国外已经有⼏起快速相变事故发⽣,例如1973年5⽉英国Canvery⼀艘LNG运输船卸液时,出液管LNG泄漏流进其中⼀个有LNG储罐的码头,遇到了积存的⾬⽔,发⽣了爆炸,所幸只损坏了临近⼤楼的⼀
扇窗户;印度尼西亚Badak⼀套LNG液化作⽤的装置在1992年12⽉的⼀次启动时发⽣了泄漏,但是系统仍然继续液化⼯作,由于系统中有为降低LNG 蒸发⽓⽽设置的保护⽔幕,导致在装置启动11⼩时后,在附近的排⽔道⾥发⽣了快速相变事故,排⽔道和邻近管道都被损坏,未造成⼈员伤亡。由此看出,快速相变可导致严重的后果,对设备及周围环境造成损坏,因此在设计时需要考虑该事故的发⽣。
LNG快速相变发⽣的直接原因是LNG的泄露和泄露液体所接触到的环境,因此当LNG加⽓站发⽣⼤量LNG泄露后,严禁⽤⽔喷淋,⽽且应该经常对LNG加⽓站的环境进⾏清理,及时清理站内的积⽔等。
4、lng储罐的低温损害
由LNG的低温性对⼈体造成的损害可以分为三类:低温冻伤、低温⿇醉和窒息。操作⼈员在直接接触LNG低温设备或者LNG发⽣泄漏时,⽪肤表⾯会粘在低温物体表⾯上,⼈的⽪肤及⽪肤以下组织被冻结,很容易撕裂,并留下伤⼝。如果⼈体长时间处在-10℃下,则会有低温⿇醉的危险。LNG泄露后,如果⼈吸⼊低温的LNG蒸汽,短时间内会呼吸不畅,长时间吸⼊冷⽓体的话就会有严重的后果。随着LNG的泄露,空⽓中的氧含量也在不断减少,当⼤⽓中的氧含量低于18%时,则会造成操作⼈员出现窒息的症状,若长时间处于⾼浓度LNG,氧含量低于6%的环境下可能会使⼈呼吸停⽌,甚⾄死亡。
LNG对⼈体造成低温伤害的主要来源⼀是低温设备的绝热效果不好,设备表⾯温度过低;⼆是加⽓站
内发⽣LNG泄漏,导致⼈类直接与LNG接触,并吸⼊过冷⽓体;三是操作⼈员在操作时没有采取低温防护措施,造成了本可以避免的损害。
为防⽌LNG对⼈体造成损害,操作⼈员在操作过程中应与低温设备保持⼀定的距离,避免直接接触低温设备表⾯;穿好低温防护服、佩戴好防护⽤具:为避免由泄露LNG对⼈体造成伤害,应该经常检查LNG加⽓站内容易发⽣泄露的环节,⽐如阀门、焊缝和连接管道等。