03内河LNG燃料动力船舶的安全性研究

武汉理工大学2013年9月26日内河LNG燃料动力船舶的安全性研究内容提要一、LNG性质二、LNG危险特性分析三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术四、LNG船泄漏及事故情景分析五、船用LNG风险应对措施一、LNG性质LNG是英语液化天然气(liquefiednaturalgas)的缩写。主要成分是甲烷。LNG基本的物理特性一、LNG性质LNG物理对比一、LNG性质二、LNG危险特性分析LNG的主要危害：火灾危害FireHazard化学爆炸Chemicalexplosion超压物理爆炸RapidPhaseTransitions低温冻伤/冷脆危险CryogenicHazard二、LNG危险特性分析LNG池火灾PoolFires池火灾的破坏主要是热辐射,如果热辐射作用在容器和设备上,尤其是液化气体容器,其内部压力会迅速升高,引起容器和设备的破裂;如果热辐射作用于可燃物,会引燃可燃物;如果热辐射作用于人员,会引起人员烧伤甚至死亡。二、LNG危险特性分析LNG闪火（FlashFire）LNG不断气化气体温度仍然较低，比空气重可见的气化范围约相等于可燃烧范围随风向扩散不可用味觉测度LNG有否泄漏遇火种被点燃回燃至液态泄漏点形成LNG池状式火灾二、LNG危险特性分析LNG蒸气团式爆炸VaporCloudExplosionsLNG泄漏挥发气与空气混合，随空气流动，在较为密闭的空间遇点火源，形成蒸气云爆炸。二、LNG危险特性分析沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）当储罐受到火源烘烤、撞击或机械失效时，储罐突然开裂，大量液化气体由罐内喷出，伴随剧烈相变，遇火源则会发生BLEVE，或者储罐发生超压物理爆炸后，大量蒸气泄漏，遇火源发生BLEVE。二、LNG危险特性分析超压物理爆炸由于各种因素导致管道或设施内部压力过高，压力无法释放，从而引发容器爆炸。一旦发生容器爆炸，由于天然气的易燃、易爆性，还可能导致二次更大的事故灾害。二、LNG危险特性分析低温冻伤/冷脆危险LNG的超低温-162℃会对泄漏点处的人员和设施造成损害冻伤—从LNG泄漏出的气体也非常冷，会引造成类似烧伤的起疱及灼伤。冷脆—LNG一旦泄漏会大量吸热，急剧气化结霜冻冰，会对泄漏点处的设施造成损害三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术LNG维护系统可行方案三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术世界首艘LNG燃料PSV:挪威“VikingEnergy”号三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术世界首艘LNG燃料内河化学品船Argonon:荷兰三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术不同储罐对应的供气模式三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术自增压供液操作压力5bar气化+加热自增压供液操作压力7bar气化+加热减少一个底部液相口为低压发电机供气—自增压型三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术为低压发电机供气—非自增压型罐内泵无底部进出液操作压力1—5bar罐内泵带压缩机无底部进出液操作压力1—3bar三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术内罐的泄漏不应导致泄漏出的LNG穿过外罐与船体接触陆上罐一旦泄漏，LNG泄漏到大地上，不会造成特别恶劣的后果（槽车一般外壳采用普通碳钢）基于燃料罐在船上的风险，船用LNG燃料罐应该为全容罐全容罐理念的来源三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术作用一：双层保护作用二：防外部飞溅作用三：耐火作用四：耐碰撞作用五：耐腐蚀全容罐实现手段—1、双层不锈钢三、LNG燃料围护系统（储气罐）技术作用一：围堵内罐泄漏；作用二：控制可燃气体扩散；作用三：安全防护，避免机械损伤；作用四：缩小危险区域。全容罐实现手段—2、设臵冷箱四、LNG船泄露及事故情景分析LNG泄漏属于一种比较严重的事故，泄漏的LNG蒸发形成大量的蒸气云，遇到火源则会产生火灾或爆炸储罐系统泄漏可分为：储罐泄漏管道泄漏阀门等附件泄漏四、LNG船泄露及事故情景分析阀门管道焊缝管件连接处密封口管道裂纹法兰LNG管道系统易泄漏的部位四、LNG船泄露及事故情景分析船舶触碰桥梁普通触碰事故可能导致桥梁坍塌等事故二次事故碰撞导致LNG泄漏，在极端情况下可能会造成闪火、蒸气云爆炸等二次危害四、LNG船泄露及事故情景分析坝区火灾事故长江三峡大坝交通流量较大，闸室内船舶间距较小，船舶发生火灾事故可能引起闸室内其他船舶失火，造成严重的二次危害。四、LNG船泄露及事故情景分析港区碰撞/触损事故港区水域作业繁忙，船舶交通流较大，可能造成碰撞、触损事故的发生LNG燃料不稳定导致船舶失控发生触碰碰撞导致LNG泄漏，在极端情况下可能会造成闪火、云爆等二次危害四、LNG船泄露及事故情景分析燃料加注由于人为操作失误、设备品质不过关、失效磨损等原因，可能会引起加注软件破损、法兰连接处失效等，造成LNG泄漏扩散LNG燃料加注过程中如发生泄漏可能对周围人员造成较大危害，需划定LNG燃料加注安全作业区五、船用LNG风险应对措施储罐结构失效潜在后果：LNG泄漏导致船体钢板低温脆断、火灾风险应对措施：（1）储罐按GB150等压力容器标准设计，同时考虑船舶附加动态载荷：五、船用LNG风险应对措施（2）罐内设臵防波板，以防摇晃对储罐造成损伤五、船用LNG风险应对措施（3）鞍座的合理连接五、船用LNG风险应对措施管阀泄漏潜在后果：罐体变形或开裂，LNG泄漏导致船体钢板低温脆断，火灾风险应对措施（1）舱内加注管路应带有气密的导管，并进行通风；（2）燃料罐主阀应在探测到气泄漏时自动关闭；（3）深冷阀件设臵在冷箱内。五、船用LNG风险应对措施碰撞与冲击风险应对措施（1）燃料罐在船上的布臵应尽可能远离可能受损的位臵（2）设计时考虑碰撞加速度五、船用LNG风险应对措施外部火灾潜在后果：燃料罐超压，安全阀排放，进而排放的气体被引燃。风险应对措施（1）船上尽可能采用不燃材料；（2）采用水幕系统对热辐射隔绝。五、船用LNG风险应对措施人为因素潜在后果：泄漏等导致低温损伤或火灾风险应对措施（1）燃料罐周围应设臵警示标语（2）应使用防护栏等措施避免无关人员接近燃料罐谢谢！