液化天然气安全基础知识

液化天然气安全基础知识张家港富瑞特种装备股份有限公司天然气的基础知识•天然气是指动、植物通过生物、化学作用及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定的压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。•成分:天然气主要以甲烷（CH4）为主，同时含有少量的丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）等烃类气体，氮、二氧化碳、硫化氢及微量的氢、氦、氩等非烃类气体。各个地方的天然气的形成过程不尽相同，所以成分也不完全一样。天然气的来源•天然气在我国分布很广，我国最早在四川自贡自流井使用天然气，已具有5000年历史，是世界上最早发现和使用天然气的国家。根据开采和形成的方式不同，天然气可分为5种：①纯天然气：从地下开采出来的气田气为纯天然气；②石油伴生气：伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气；③矿井瓦斯：开采煤炭时采集的矿井气；④煤层气：从井下煤层抽出的矿井气；⑤凝析气田气：含石油轻质馏分的气体。液化天然气性质•性质:高纯度的天然气是无色、无味透明液体、无毒、无腐蚀性、易燃、易爆的气体。•密度:一般在426~470kg/m3之间，如果甲烷含量越高则密度越小。液化天然气的密度还是温度的函数，温度越高密度越小。所以阐述性质的时候主要以甲烷为主。需要准确的物性参数需要各液化天然气生产厂家提供。因此天然气比空气轻，易挥发，不易聚集，安全性能好。注：当液化天然气转化为-107°的蒸汽时，密度大致与空气相当，。•一般外观由于它的低沸点，当观察时，液体常常有强烈的沸腾；当暴露到大气中时，由于空气中水蒸气的凝结，将见到大量的蒸汽云。因为天然气的主要成分是甲烷，而甲烷的临界温度是190.58K(-82.57℃),在常温下，不能靠加压将其液化，而是经过预处理，脱除重质烃、硫及硫化物、水和二氧化碳等杂质后，在常压下深冷到-162℃，实现液化。气体相对密度沸点（常压下）液态密度（沸点下）高热值（mJ/Nm3）颜色0.58-0.62-162℃430~460g/L41.5～45.3无色透明液化天然气的安全特性框图安全特性燃烧特性低温特性生理影响燃烧极限着火温度燃烧速度储存特性蒸发特性泄漏特性低温伤害LNG的燃烧特性•燃烧极限天然气在空气中达到燃烧的比例范围比较窄，其燃烧极限大约是在5％～15％之间，即体积分数低于5％或者高于15％都不会燃烧。由于不同产地的天然气组分会有所不同，因此其燃烧极限也会有略微的差别。天然气的燃烧下限明显高于其他燃料，柴油在空气中的燃烧下限（体积分数）是0.6％，汽油的是1.4％。LNG的燃烧特性•着火温度可燃气体与空气混合，在没有点火源的情况下，达到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为着火温度。天然气的着火温度比较高，在大气压条件下，天然气的着火温度大约为650℃。如果天然气与空气混合形成的可燃混合气体的温度高于650℃，则在很短的时间内，气体将自动点燃。如果温度高得多，气体将立即点燃。LNG的燃烧特性•燃烧速度燃烧速度是火焰在可燃气体混合物中的传递速度。燃烧速度也称为点燃速度或火焰传播速度。天然气的燃烧速度比较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。一般游离云团中的天然气处于低速燃烧状态，云团内形成的压力低于5kPa，不会造成很大的爆炸危害。但若周围空间有限，云团内部有可能形成较高的压力波。天然气与汽油、柴油燃烧特性比较燃料种类天然气汽油柴油燃烧极限/%（体积）5-151.4-7.60.6-5.5着火温度/℃650410252空气中最小点火能/mJ0.2850.2430.243火焰峰值温度/℃188419772054蒸气密度/（kg/m3）0.75-0.83.4≥4LNG的低温特性•储存特性——分层•储存特性——隔热保冷•储存特性——翻滚LNG的低温特性•蒸发特性LNG是作为沸腾液体储存在储罐中，任何外界传入的热量，都会引起一定量的LNG蒸发成为气体，这就是蒸发气（BOG）。标准状况下，蒸发气的密度是空气的60％。当LNG压力下降到沸点压力之下时，将有一定量的LNG迅速蒸发成为气体，同时液体温度也将下降到此时压力下的沸点，这就是LNG的闪蒸。当压力在100～200kPa时，压力每下降1kPa，1m3的LNG产生大约0.4kg气体。LNG的低温特性•泄漏特性当LNG倾倒在地面上时，起初LNG会猛烈的沸腾，然后蒸发速率降迅速衰减至一个固定的值，该值取决与地面的热性质和周围空气供热状况。通常条件下，1个体积的LNG将产生600个体积的气体。泄漏的LNG刚开始蒸发时，蒸发气体的温度接近LNG温度，其密度大于空气密度。但是随着蒸发气不断从周围吸热升温，蒸发气的密度将逐步变小，并最终小于空气密度。LNG的低温特性•低温伤害冷灼伤——LNG接触到皮肤时，可造成与烧伤类似的起疱灼伤。从LNG中漏出的气体也非常冷，并且能导致灼伤。如暴露在这样的寒冷气体中，即使时间很短，不足以影响面部和手部的皮肤，但是像眼睛一样的脆弱组织仍会受到伤害。人体未受保护的部分不允许直接接触装有LNG的而未经隔离的管道和附件，这种极冷的金属会粘住皮肉而且拉开时将会将其撕裂。冻伤——严重或长时间地暴露在寒冷的蒸气和气体中能引起冻伤。寒冷对肺部的影响——较长时间在极冷的环境中呼吸能损伤肺部，短时间暴露可引起呼吸不适。体温过低——10℃以下的低温都可以导致体温过低的伤害。LNG的低温特性毒性——LNG和天然气都是无毒的。窒息——天然气是一种窒息剂。一般情况下，空气中的氧气含量是21％。在空气中含有高浓度的天然气时，尤其是天然气含量高于40％时，会引起窒息，此时会感觉到恶心和头晕。然而及时撤离的话，则症状会很快消失。气味——LNG蒸气是无味的，但是有的LNG中添加了加臭剂。天然气的安全提要1、天然气有着火的危险2、液化天然气存在冻伤的危险3、液化天然气的泄露和溢出4、安全防护装备和措施、消防工作天然气燃烧、爆炸的概念燃烧的条件可燃物质、助燃性物质、点火源。每一个条件要有一定的量，相互作用，燃烧方可产生。(1)可燃物(2)助燃物(3)点火源天然气燃烧、爆炸的概念•爆炸（化学爆炸）：物质由一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生具有声响的现象叫做爆炸。爆炸也可视为气体或蒸汽在瞬间剧烈膨胀的现象。•此处的爆炸指空气混合物在密闭的容器内局部着火时，由于燃烧反应的传热和高温燃烧产物的热膨胀，容器内的压力急剧增加，从而压缩未燃的混合气体，使未燃气体处于绝热压缩状态，当未燃气体达到着火温度时，容器内的全部混合物就在一瞬间完全燃尽，容器内的压力猛然增大，产生强大的冲击波，这种现象称为爆炸。加气站点火源管理•在大多数场合，可燃物和助燃物的存在是不可避免的，因此，消除或控制点火源就成为加气站防火防爆的关键。但是，在生产运营过程中，点火源常常是一种必要的热能源，故须科学地对待点火源，即要保证安全地利用有益于生产的点火源，又要设法消除能够引起火灾爆炸的点火源。•静电火花•雷击火花•碰撞和摩擦火花•电气火花液化天然气冻伤的危险发生冷灼伤时应当采取以下处理方法：•（1）当皮肤与低温表面粘接时，可用热水加热方法使皮肉解冻，然后再挪开冻结部位，并将伤员移至温暖的地方（约22℃）；•（2）除去所有妨碍冻伤部位血液循环的衣物；•（3）将冻伤的部位立即进行水浴，水温要求41~46℃，部允许使用干燥或直接加热的方式；如果水温超过46℃，就会加剧损伤冻伤区的身体组织；•（4）立即将伤员送往医院做进一步治疗；•（5）如果伤员大面积冻伤，且体温已经下降，就需要将伤者浸泡在41~46℃的水中，再尽快将伤者送往医院；•（6）冻伤的身体部位在加热后开始疼痛、肿胀，如果伤势不严重，应当对冻伤部位进行缓慢、持续地加热，直至皮肤由灰白色变成粉红色或红色；•（7）伤员不许抽烟、喝酒，因为这样会减少流往冻伤组织的血液量，注射破伤风针剂，防止感染。液化天然气的泄露和溢出•液化天然气的泄漏通常发生在焊缝、法兰密封面、螺纹接头、阀门、金属软管等处，因此设备制造厂家应当加强质量控制，对焊缝进行必要的检验，对整体进行气密性试验。•由于材料具有不同的线性膨胀量，即使是常温下气密性试验获得通过，但是在充装液化天然气后材料的收缩不同，同样会产生泄漏，因此使用单位应当在充装液化天然气前对容器的管道、阀门用液氮进行低温预冷，在预冷过程中紧固法兰密封面、螺纹接头、阀门等，并在使用前再次进行气密性试验（低温情况下），确保杜绝泄漏的发生。使用单位应当形成使用情况检查制度，定期对部件设备进行安全检查。•安全防护装备、措施、消防工作•1）检测设备：甲烷气体检测器、火焰检测器、烟火检测器。在汽车上一般只使用可燃气体检测器就可达到安全要求。•2）工作人员在操作时，必须穿长衣长裤；佩带防护手套和护眼罩。•3）在有天然气或液化天然气的现场内工作时，需具有如下安全常识：•（1）使液化天然气设备远离火焰或电火花，周边不应有易燃或能够燃烧的物品。•（2）在液化天然气设备维修、充装、存储地区不允许烟火进入。•（4）在拆卸零件维修时需给液化天然气气瓶排空、卸压。•（5）配备适当干粉灭火器。推荐用灭火介质为碳酸钾的灭火器。•（6）周围应有足够的水源。水源的目的是用来降温，而非灭火。