天然氣的防火防爆自然?氣與空氣混合物發(fā)生爆炸必備兩個條件：一是要處于爆炸范圍；二是混合物溫度達到著火溫度。爆炸時的壓力比常壓大6～7倍，同時產(chǎn)生劇烈沖擊波，并且往往引起火災(zāi)。由于自然?氣中H2含量極低，點燃無爆鳴聲。因此防止自然?氣管道、管件、燃燒器泄漏是關(guān)鍵。自然?氣燃具都是高溫設(shè)備，要實行絕熱、隔熱措施，與可燃材料保持規(guī)定距離。液化自然?氣氣源氣量大且比較集中，往往需要遠距離輸送。考慮經(jīng)濟性，則采納較大的壓力。自然?氣的儲存不論采納哪種方式，其要求條件均比較高。盡管在技術(shù)上都是成熟的，都應(yīng)當(dāng)高度重視其高壓輸配和儲存的平安性。本節(jié)重點對液化自然?氣站的防火防爆進行介紹。自然?氣屬于易燃、易爆的介質(zhì)，在自然?氣的應(yīng)用中，平安問題始終是放在特別重要的位置。液化自然?氣是自然?氣儲存和輸送的一種有效的方法，在實際應(yīng)用中，液態(tài)自然?氣也是要轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)使用，因此，在考慮LNG設(shè)備或工程的平安問題時，不僅要考慮自然?氣所具有的易燃易爆的危急性，還要考慮由于轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)以后，其低溫特性和液體特征所引起的平安問題。在考慮LNG系統(tǒng)的平安問題時，首先要了解液化自然?氣的特性及其潛在的危急性。針對這些潛在的危急性，充分考慮對人員、設(shè)備、環(huán)境等可能造成的危害，考慮相應(yīng)的防護要求和措施。其次是要了解相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，我國液化自然?氣工業(yè)起步比較晚，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)還不大健全，對于不同的LNG系統(tǒng)，有必要參照一些液化自然?氣工業(yè)比較發(fā)達的國家的標(biāo)準(zhǔn)。如美國的NFPA59A、NFPA57、英國的EN-1473、國際海事組織的(IMO)關(guān)于液化石油氣體船運規(guī)定等。對于液化自然?氣的生產(chǎn)、儲運和汽化供氣各個環(huán)節(jié)，主要考慮的平安問題，就是圍繞如何防止自然?氣泄漏，與空氣形成可燃的混合氣體，消退引發(fā)燃燒爆炸的基本條件以及LNG設(shè)備的防火及消防要求：防止低溫液化自然?氣設(shè)備超壓，引起超壓排放或爆炸；由于液化自然?氣的低溫特性。對材料選擇和設(shè)備制作方面的相關(guān)要求：在進行LNG操作時，操作人員的防護等。一、基本常識1.點火源點火源包括明火、無遮擋的強光、點燃的香煙、電火花、物體撞擊發(fā)出的火花和靜電、高溫表面、發(fā)動機排氣等。有關(guān)平安和消防部門都針對這些點火源制定了相關(guān)的操作規(guī)程?？傊琇NG設(shè)備和確定的危急區(qū)域應(yīng)遠離和避開上述點火源。除了指定的平安區(qū)域，都應(yīng)嚴格禁止吸煙和非工作必需的明火。工作流程必需能確保平安區(qū)的平安。“禁止吸煙”、“禁止明火”等標(biāo)識必需明顯標(biāo)志。假如非要在危急區(qū)使用明火，則必需使用可燃氣體檢測器來監(jiān)控大氣中可燃氣體的含量。靜電、電力設(shè)備都有可能產(chǎn)生火花。金屬或硬物之間的碰撞也可能產(chǎn)生熱和火花，如工具、機械零件掉落或撞擊。尼龍類的衣服或鞋的摩擦等，也有可能產(chǎn)生火花。鋁制的工具在與生銹的鋼鐵撞擊后，會產(chǎn)生鋁熱反應(yīng)。該反應(yīng)產(chǎn)生的火花也有可能點燃自然?氣。使用平安的工具可以削減火花的產(chǎn)生，操作時應(yīng)防止工具的掉落或撞擊。在使用工具或器具前，還應(yīng)先接一下地或連接一些地線等。化纖類的衣服簡單產(chǎn)生靜電，這種靜電很難消退。進入工作區(qū)應(yīng)穿平安的工作服和棉制衣服，以削減靜電的產(chǎn)生。電力開關(guān)或轉(zhuǎn)換器在切斷電源或接通電源時，會產(chǎn)生電火花。接線松動、電線裂開等狀況下，也會產(chǎn)生電火花。電流過大，導(dǎo)致電線或設(shè)備溫度很高，也可以起到點火源的作用。美國消防協(xié)會NFPA分別對危急區(qū)域和設(shè)備的平安等級做了規(guī)定。應(yīng)當(dāng)充分保證這些設(shè)備的平安。操作人員應(yīng)當(dāng)熟悉到關(guān)閉電源時，有可能會產(chǎn)生電弧。在危急區(qū)安裝的插頭和插座，都應(yīng)經(jīng)過平安的防爆設(shè)計，并合理地使用。表面溫度高于9℃的物體，可以點燃自然?氣和空氣的混合物。因此，對表面溫度較高的部件，如燃燒型氣化器、引擎的排放管路等，都應(yīng)當(dāng)當(dāng)作明火來處理。內(nèi)燃機和燃氣輪機產(chǎn)生的火花，也是潛在的點火源。在山區(qū)工廠中，安裝這些設(shè)備必需遵循NFPA37的標(biāo)準(zhǔn)。工作人員也必需留意到危急區(qū)內(nèi)卡車、駁船、終端運輸船等引擎產(chǎn)生的電火花。任何安裝有發(fā)動機的設(shè)備，在危急區(qū)必需確認四周沒有可燃氣體，否則不能使用。2.可燃物引起火災(zāi)的其次個要素是可燃物的存在。對于LNG系統(tǒng)，就是指LNG蒸氣與空氣的混合物。除了自然?氣和其他可燃制冷劑以外，還有油漆、紙和木材等。這些可燃材料都不能存放在危急區(qū)內(nèi)。3.氧化劑空氣本身就是一種氧化劑，其中含有體積分數(shù)為21%的氧氣。在燃燒的三要素中，氧化劑是很難避開的，由于空氣無處不在。但在發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)設(shè)法削減空氣的對流。如LNG儲罐發(fā)生溢出后，對積存在圍堰中的LNG，可用泡沫滅火劑噴灑，使泡沫掩蓋在LNG的液面上，削減空氣與LNG的接觸面積。同時也可降低LNG的蒸發(fā)速率。二、LNG溢出或泄漏LNG溢出能使現(xiàn)場的人員處于特別危急的境地。這些危害包括低溫灼燒、凍傷、體溫降低、肺部損害、窒息等。當(dāng)蒸氣云團被點燃發(fā)生火災(zāi)時，熱輻射也將對人體造成損害。在意外狀況下，假如系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生LNG溢出或泄漏，LNG在短時間內(nèi)將產(chǎn)生大量的蒸氣。與空氣形成可燃的混合物，并將很快集中到下風(fēng)處。于是，產(chǎn)生LNG溢出的四周區(qū)域均存在發(fā)生火災(zāi)的危急性。LNG蒸氣受熱以后，密度小于空氣，有利于快速集中到高空大氣中。蒸氣集中的距離與初始溢出的數(shù)量、持續(xù)的時間、風(fēng)速和風(fēng)向、地形，以及大氣的溫度和濕度有關(guān)。從對LNG溢出的討論表明：風(fēng)速比較高時，能很快地驅(qū)散LNG蒸氣云團；風(fēng)速較低或無風(fēng)時，蒸氣云團主要聚集在溢出四周。移動的蒸氣云團簡單產(chǎn)生燃燒的區(qū)域，主要是在可見氣團的四周，由于這些區(qū)域內(nèi)的部分混合氣體處于燃燒范圍之內(nèi)。LNG溢出或泄漏是屬于一種比較嚴峻的事故，由于設(shè)備的損壞或操作失誤等緣由引起。正確評估LNG的溢出，以及蒸氣云的產(chǎn)生與集中，是有關(guān)平安的一個重要問題。溢出的LNG蒸發(fā)速度特別快，形成大量的蒸氣云。蒸氣云將四周集中，比較危急的狀況是遇到火源易產(chǎn)生火災(zāi)。由于蒸氣的數(shù)量多，溢出的LNG能不斷地蒸發(fā)和集中。在蒸氣集中的過程中，假如遇到有風(fēng)的狀況，火災(zāi)可能快速擴散。而且火災(zāi)本身也能產(chǎn)生強勁的空氣對流。因此，在考慮人員和設(shè)備的平安問題時，應(yīng)重視風(fēng)和火的相互作用的影響。最危急的狀況是由于燃燒產(chǎn)生劇烈的空氣對流，能對LNG設(shè)備造成進一步的損壞，擴大事故的嚴峻性。LNG的溢出可分溢出到地面和水面兩種類型。1.LNG溢出到地面主要是指陸地上的LNG系統(tǒng)，因設(shè)備或操作緣由，使LNG泄漏到地面。由于LNG與地面之間存在較大的溫差，LNG將汲取地面的熱量快速汽化。這是一個特別快速的汽化過程，初期的汽化率很高，只有當(dāng)土壤中的水分被凍結(jié)以后，土壤傳遞給LNG的熱量漸漸地削減，汽化速率才開頭下降。另外，四周空氣的傳導(dǎo)和對流，以及太陽輻射也會增加LNG的汽化速率。在考慮系統(tǒng)或設(shè)施的平安性問題時，應(yīng)考慮兩方面的問題：首先是設(shè)備本身，在萬一發(fā)生泄漏的狀況下，設(shè)備四周應(yīng)具備有限制LNG集中的設(shè)施(圍堰或蓄液池)，應(yīng)使LNG影響的范圍盡可能減??；其次是LNG溢出后，抑制氣體發(fā)生的速率及影響的范圍。圍堰是用于液化自然?氣儲罐發(fā)生泄漏時，防止LNG集中的設(shè)施。圍堰內(nèi)的容積應(yīng)足夠容納儲罐內(nèi)的液態(tài)自然?氣。在某些設(shè)計中，則在儲罐四周的地面采納低熱導(dǎo)率的材料，如用具有隔熱作用的水泥圍起來，以削減蒸發(fā)的速率。另一種削減蒸發(fā)速率的平安措施是圍繞圍堰，安裝有固定的泡沫發(fā)生器，在發(fā)生LNG溢出時，泡沫發(fā)生器噴出泡沫，泡沫掩蓋在圍堰中的LNG上面，既可以削減來自空氣的熱量，又可以降低LNG蒸氣產(chǎn)生的速率。目前有一些新的設(shè)計理念，儲罐四周不設(shè)圍堰。LNG儲罐安裝在一鋼筋混凝土的外殼內(nèi)，內(nèi)罐通常使用9Ni鋼制造。假如內(nèi)罐發(fā)生溢出或泄漏，溢出的液體包含在水泥外殼的內(nèi)部，液體表面暴露于空氣的面積相對很小，氣體產(chǎn)生的速度比LNG在圍堰內(nèi)要小得多。比較危急的是LNG氣體在飄散的過程中，可能在途中遇到點火源，然后產(chǎn)生燃燒，火焰順著蒸氣云往回擴散到蒸氣發(fā)生點，對設(shè)施具有潛在的毀壞作用。2.LNG溢出到水面LNG在水面上產(chǎn)生溢出時，水面會產(chǎn)生劇烈的擾動，并形成少量的冰。汽化的狀況與LNG溢出到地面差不多，當(dāng)然，溢出到水面的蒸發(fā)速度要快得多。而且水是一個無限大的熱源，水的流淌性為LNG的汽化供應(yīng)了穩(wěn)定的熱量。有關(guān)的LNG工業(yè)機構(gòu)和航運平安代理機構(gòu)，對LNG在水上溢出的狀況進行了深化的討論。依據(jù)有關(guān)的報道，LNG溢出到水面的蒸發(fā)速率是0.181kg/(m2·s)，基本上不受時間的影響。LNG溢出到水面上，最重要的平安問題是蒸氣云的形成和引起火災(zāi)的可能性。在空曠的地方，LNG產(chǎn)生的蒸氣云一般不會產(chǎn)生爆炸，但有可能引起燃燒和快速擴散的火災(zāi)。蒸氣云產(chǎn)生以后，主要有兩個方面的問題：一是蒸氣云隨著風(fēng)向的集中，假如在下風(fēng)方向存在高溫?zé)嵩椿蚧鹪矗陀锌赡茳c著這些可燃氣體的云團；二是自然?氣云團被點燃后，火焰的集中及火焰產(chǎn)生的熱流，點燃飄逸的自然?氣云團。一旦發(fā)生類似的事故以后，需要利用氣象學(xué)方面的技術(shù)，對可能集中到的區(qū)域，提前進行預(yù)報，預(yù)先實行防火和防空氣污染的措施。三、LNG溢出或泄漏的預(yù)防焊縫、閥門、法蘭和與儲罐壁連接的管路等，是LNG簡單產(chǎn)生泄漏的地方。當(dāng)LNG從系統(tǒng)中泄漏出來時，冷流體將四周的空氣冷卻至露點以下，形成可見霧團。通過可見的蒸氣云團可以觀測和推斷有LNG的泄漏。當(dāng)發(fā)覺泄漏后，應(yīng)當(dāng)快速推斷裝置是否需要馬上停機，還是在不停機的狀況下可將泄漏處隔離和修復(fù)，事先應(yīng)當(dāng)制定評估泄漏的標(biāo)準(zhǔn)并打算相應(yīng)的措施。另外，平安規(guī)程中必需防止人員接近泄漏的流體或冷蒸氣，并盡量削減蒸氣接近火源。工廠應(yīng)當(dāng)安裝柵欄、警告標(biāo)志、可燃氣體檢測器等設(shè)備。1.管路閥門的泄漏閥門是比較簡單漏泄的部件。雖然LNG系統(tǒng)的閥門都是依據(jù)低溫條件特別設(shè)計的，但當(dāng)系統(tǒng)在工作溫度下被冷卻后，金屬部分會產(chǎn)生嚴峻的收縮，管路閥門可能產(chǎn)生泄漏。需要充分考慮這種泄漏的可能性應(yīng)對措施，并安裝必需的設(shè)備。另外，為了在冷卻過程中操作調(diào)整這些部件，應(yīng)當(dāng)預(yù)備相應(yīng)的工具和服裝?？傊┞对谕獠康腖NG設(shè)備上的閥門，可以通過閥門上特別結(jié)霜來推斷是否消失泄漏。日常的檢測可以有效地防止液體的泄漏。2.輸送軟管和連接處的泄漏LNG從容器向外輸送時，LNG在管路中流淌，并有蒸氣回流。由于溫度很低，造成管路螺紋或法蘭連接處的泄漏。在使用軟管輸送LNG的狀況下，軟管本身也可能產(chǎn)生泄漏。松軟的軟管必需通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的壓力測試，并在使用前對每一根管路進行檢查，盡量削減泄漏發(fā)生的可能性。

當(dāng)輸送管萬一發(fā)生泄漏時，應(yīng)當(dāng)實行適當(dāng)?shù)拇胧⑿孤┨幎伦?，或切斷輸送，更換泄漏部件。同時，個人平安愛護和防止蒸氣點燃等措施也要同時啟動。

3.氣相管路的泄漏

在自然?氣液化、存儲、汽化等流程中，液化流程使用的制冷劑也有可能產(chǎn)生泄漏。連接液化部分和儲罐的管路、氣體回流管路及汽化環(huán)路都可能產(chǎn)生泄漏。當(dāng)氣化器及其掌握系統(tǒng)消失故障，冷氣體和液體進入一般溫度下運行的管路，造成設(shè)備的損壞。應(yīng)當(dāng)實行預(yù)防措施，使其能夠快速隔離產(chǎn)生泄漏的管路和氣化器，同時實行緊急掌握措施，阻擋液體連