王蹦蹦 任康 張通 白云飛
摘要:液化天然氣(簡稱LNG)是應(yīng)用超低溫冷凍技術(shù)使天然氣變?yōu)橐簯B(tài),采用超低溫保冷槽罐儲存,通過管網(wǎng)及交通工具輸送至下游各個(gè)應(yīng)用場所。天然氣本身是一種易燃、易爆介質(zhì),而液化天然又具有低溫和液體特性。天然氣是一種清潔、高效的能源,隨著液化天然氣應(yīng)用單位的不斷擴(kuò)大,其安全性倍受關(guān)注。本文基于液化天然氣特性,從場站設(shè)計(jì)與建造階段、運(yùn)營管理階段、應(yīng)對事故和泄漏階段探究消防安全措施,旨在強(qiáng)化液化天然氣消防安全,保證應(yīng)用效益。
關(guān)鍵詞:液化天然氣;消防安全;燃?xì)獍踩芾?/p>
引言
隨著全球清潔能源的快速發(fā)展,液化天然氣(以下簡稱LNG)作為一種高效、清潔的能源正逐漸增加其在全球能源結(jié)構(gòu)中的比重。天然氣作為目前世界上最佳清潔能源,其低碳排放和較低污染的特性,被廣泛用于替代傳統(tǒng)煤炭和油品,用于發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域[1]。大力提高天然氣在能源結(jié)構(gòu)中使用比例,對實(shí)現(xiàn)我國“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)有著重大意義。
一、液化天然氣特性分析
(一)LNG燃燒性質(zhì)
LNG的燃燒性質(zhì)是指其在燃燒過程中的特點(diǎn)和行為。LNG是由天然氣通過冷卻至極低溫度(約-162攝氏度)而轉(zhuǎn)化為液態(tài)的形式,具有高能量密度。由于其在液態(tài)狀態(tài)下,體積大幅度縮小,使得儲存和運(yùn)輸更加便利。同時(shí),其單位質(zhì)量的能量含量較高,可以提供較多熱能,適用于各種能源需求。與傳統(tǒng)燃料相比,LNG燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量較低,減少了溫室氣體釋放和對氣候變化的影響。此外,LNG燃燒過程中幾乎沒有顆粒物和硫氧化物等污染物排放,對空氣質(zhì)量的影響也較小。另外,LNG燃燒具有快速、均勻和可控的特點(diǎn),可以通過適當(dāng)?shù)膰娚浜驼{(diào)節(jié)供氣速率實(shí)現(xiàn)精確燃燒控制,使得LNG在發(fā)電、工業(yè)加熱和家庭供暖等領(lǐng)域具有靈活性和可靠性[2]。
(二)液化天然氣揮發(fā)性
當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),LNG接觸到周圍空氣會迅速吸收熱量,導(dǎo)致其溫度上升,從而揮發(fā)為天然氣,體積會迅速膨脹,會引起容器壓力快速上升。因此,在儲存和運(yùn)輸過程中,必須采取措施確保LNG的溫度維持在低溫范圍,減少揮發(fā)和損失。由于LNG的揮發(fā)會導(dǎo)致壓力增加,因此在LNG的儲存和運(yùn)輸設(shè)施中,需嚴(yán)格控制容器質(zhì)量,保證其具備良好的密封性和保冷特質(zhì),減少揮發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。天然氣是一種混合氣體,不同組分的天然氣在液化過程中會有所差異,因此其揮發(fā)性也略有差異。同時(shí),純度較高的LNG通常具有較低的揮發(fā)性,有助于提高儲存效率和安全性[3]。
(三)液化天然氣擴(kuò)散性
溫度、濕度、風(fēng)速和地形等因素都會影響LNG的擴(kuò)散速率和方向。較高的溫度和風(fēng)速促進(jìn)LNG快速擴(kuò)散,而濕度和地形則可能對擴(kuò)散路徑產(chǎn)生影響。同時(shí),泄漏源位置、大小和釋放速率都會直接影響LNG擴(kuò)散程度和范圍。較大的泄漏源和高速釋放速率將導(dǎo)致更快的擴(kuò)散。此外,LNG的密度差異也會對擴(kuò)散性產(chǎn)生影響。相對于空氣,LNG的密度較高,意味著它傾向于下沉和聚集在低洼區(qū)域[4]。這需要在安全設(shè)計(jì)和應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃中考慮到LNG的密度特性,以便采取適當(dāng)措施。
二、LNG儲罐設(shè)計(jì)和建造階段的安全措施
(一)設(shè)計(jì)可靠的防火設(shè)備和系統(tǒng)
LNG儲罐區(qū)必須建立包括可燃?xì)怏w檢測系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、滅火設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)等完善的防火體系。儲罐和管道系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置防雷、防靜電、防泄漏等措施,按相關(guān)要求設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警裝置,及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并采取相應(yīng)措施。為了提高防火系統(tǒng)的應(yīng)用效益,可選用不銹鋼、合金材料等可靠的防火材料和設(shè)備,并定期進(jìn)行維護(hù)和檢查。儲罐應(yīng)設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)、噴淋滅火系統(tǒng)等自動滅火系統(tǒng),迅速撲滅火源。設(shè)計(jì)合理的天然氣輸送管線和閥門,避免管網(wǎng)系統(tǒng)泄漏和爆炸。LNG管理人員在應(yīng)用防火設(shè)施系統(tǒng)之前,要根據(jù)既有經(jīng)驗(yàn)建立應(yīng)急預(yù)案,從火災(zāi)應(yīng)急相應(yīng)、現(xiàn)場應(yīng)急處置、人員搶險(xiǎn)疏散等方面著手,以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能迅速響應(yīng)并控制火勢[5]。
(二)確保建筑材料符合消防標(biāo)準(zhǔn)
在液化天然氣(LNG)應(yīng)用中,保證建筑材料符合消防標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。建筑物的防火性能直接影響到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,因此必須嚴(yán)格遵守相關(guān)消防標(biāo)準(zhǔn)。在選擇建筑材料時(shí),應(yīng)考慮其耐火等級、燃燒性能、產(chǎn)煙毒性等指標(biāo),對于用于液化天然氣儲存和運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備、管道和閥門,應(yīng)使用符合規(guī)范的防火材料制造,并經(jīng)過特定的防火測試和認(rèn)證。LNG場站內(nèi)設(shè)置合理的防火分區(qū)、防煙分區(qū)和疏散通道,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),能夠迅速控制火勢并疏散人員。此外,建筑物還應(yīng)配備自動報(bào)警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)和疏散指示標(biāo)志等消防設(shè)施,以便在緊急情況下快速發(fā)現(xiàn)火源并采取相應(yīng)措施[6]。
(三)安裝適當(dāng)?shù)男孤z測和報(bào)警系統(tǒng)
液化天然氣(LNG)場站安裝適當(dāng)?shù)男孤z測和報(bào)警系統(tǒng)非常重要。該系統(tǒng)幫助相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏,并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施,從而防止火災(zāi)或爆炸等危險(xiǎn)情況發(fā)生。泄漏檢測和報(bào)警系統(tǒng)各硬件設(shè)備/系統(tǒng)組成如下:
三、運(yùn)營階段的安全措施
(一)建立有效的應(yīng)急響應(yīng)程序
程序應(yīng)明確泄漏、火災(zāi)、爆炸等潛在緊急情況,評估其對人員、環(huán)境和設(shè)備的影響。針對潛在的緊急情況,應(yīng)準(zhǔn)備消防器材、防護(hù)用品、應(yīng)急通信設(shè)備等應(yīng)急設(shè)備,確保其隨時(shí)可用。應(yīng)急人員應(yīng)主動接受消防技能、急救技能等相關(guān)培訓(xùn),熟悉應(yīng)急設(shè)備操作。同時(shí),組織應(yīng)急指揮小組,負(fù)責(zé)應(yīng)急響應(yīng)的組織和協(xié)調(diào)。一旦發(fā)生緊急情況,應(yīng)立即報(bào)告并啟動應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急人員應(yīng)按照預(yù)案進(jìn)行響應(yīng),包括警報(bào)、疏散、救援等[7]。應(yīng)急響應(yīng)結(jié)束后,開展事故調(diào)查和原因分析,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),采取措施恢復(fù)現(xiàn)場秩序。
(二)定期進(jìn)行員工培訓(xùn)和演練
針對液化天然氣的性質(zhì)和火災(zāi)危險(xiǎn)性,應(yīng)向員工普及火災(zāi)預(yù)防、應(yīng)急處理、疏散逃生等方面的消防安全知識。針對可能發(fā)生的緊急情況,定期組織員工進(jìn)行模擬泄漏、火災(zāi)、爆炸等緊急情況的應(yīng)急預(yù)案演練,訓(xùn)練員工迅速、準(zhǔn)確應(yīng)對緊急情況。對于液化天然氣設(shè)備的操作和維護(hù)人員,應(yīng)開展專門培訓(xùn),熟悉設(shè)備性能、操作規(guī)程和維護(hù)保養(yǎng)方法,保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。應(yīng)急救援人員應(yīng)學(xué)習(xí)急救知識、消防技能、應(yīng)急救援設(shè)備使用等知識,提高應(yīng)急救援能力和水平。
(三)維護(hù)和檢查設(shè)備的完整性和可靠性
針對液化天然氣設(shè)備,定期進(jìn)行清洗、潤滑、緊固等檢查和保養(yǎng)工作,保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),預(yù)防設(shè)備損壞或失效。定期對液化天然氣設(shè)備進(jìn)行安全性能檢測,包括壓力容器、管道、閥門等設(shè)備的無損檢測,降低設(shè)備缺陷和安全隱患。從溫度、壓力、液位等參數(shù)著手,實(shí)時(shí)監(jiān)測液化天然氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),明確振動、噪聲等機(jī)械性能情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況。對于緊急切斷系統(tǒng),應(yīng)定期進(jìn)行功能檢查和測試,確保在緊急情況下能夠迅速、準(zhǔn)確切斷氣源,防止事故擴(kuò)大[8]。就液化天然氣應(yīng)用軟件控制系統(tǒng)而言,工作人員要定期進(jìn)行更新和漏洞掃描。
四、應(yīng)對事故和泄漏的措施
(一)啟動緊急關(guān)閉系統(tǒng)和泄漏控制設(shè)備
在液化天然氣(LNG)應(yīng)用中,一旦發(fā)生泄漏,啟動緊急關(guān)閉系統(tǒng)和泄漏控制設(shè)備至關(guān)重要。緊急關(guān)閉系統(tǒng)是為了在緊急情況下迅速切斷氣源,防止泄漏擴(kuò)大而設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)通常包括自動關(guān)閉設(shè)備和手動關(guān)閉設(shè)備,可以快速關(guān)閉閥門、切斷電源等。
泄漏控制設(shè)備是用于減少泄漏對周圍環(huán)境和人員的影響而設(shè)計(jì)。在液化天然氣應(yīng)用中,泄漏控制設(shè)備包括滅火器、噴淋裝置、吸附劑等。如果發(fā)生泄漏,應(yīng)立即啟動泄漏控制設(shè)備,以最大程度減少對環(huán)境和人員的危害。同時(shí),應(yīng)立即聯(lián)系相關(guān)人員進(jìn)行處理,以防止泄漏進(jìn)一步擴(kuò)大。此外,應(yīng)定期進(jìn)行緊急演練,使相關(guān)人員熟悉緊急情況下的應(yīng)對措施,迅速、準(zhǔn)確啟動緊急關(guān)閉系統(tǒng)和泄漏控制設(shè)備[9]。
(二)疏散人員和確保危險(xiǎn)區(qū)域的限制進(jìn)入
在液化天然氣(LNG)應(yīng)用中,一旦發(fā)生泄漏或緊急情況,首先需要疏散人員。一旦發(fā)現(xiàn)液化天然氣泄漏或其他緊急情況,應(yīng)立即從疏散和通信程序兩個(gè)角度出發(fā),啟動應(yīng)急預(yù)案;啟動疏散人員程序,應(yīng)迅速、準(zhǔn)確通知到所有可能受影響的人員,包括但不限于液化天然氣儲存場站和運(yùn)輸設(shè)備的操作人員、管理人員和周邊居民。
在確保危險(xiǎn)區(qū)域的限制進(jìn)入方面,立即封閉事故現(xiàn)場,禁止無關(guān)人員和車輛進(jìn)入現(xiàn)場。同時(shí),設(shè)置警戒線和警示標(biāo)志,限制人員和車輛進(jìn)出。對于已經(jīng)泄漏區(qū)域,應(yīng)進(jìn)行隔離和監(jiān)控,防止任何火源、靜電等危險(xiǎn)因素進(jìn)入泄漏區(qū)域,以免引起火災(zāi)或爆炸等更嚴(yán)重的事故。另外,對于已經(jīng)泄漏的液化天然氣氣體,需要進(jìn)行稀釋和清除工作。
(三)執(zhí)行恰當(dāng)?shù)臏缁鸷托孤┨幹贸绦?/p>
LNG具有低溫、易燃易爆、流體等特性,因此滅火方式不能簡單采用常規(guī)方法。對于LNG泄漏引起的火災(zāi),應(yīng)綜合利用噴水、噴泡沫或噴干粉等方式進(jìn)行滅火,同時(shí)避免產(chǎn)生靜電或火花。此外,滅火過程中應(yīng)保持冷靜,第一要素是迅速切斷氣源,防止火災(zāi)擴(kuò)大;而如果燃燒比較穩(wěn)定,在沒有切斷氣源閘門情況下不宜馬上滅火,以防泄漏的氣體聚集形成爆炸性混合氣體,從而引起劇烈爆炸;同時(shí),應(yīng)確保非搶險(xiǎn)人員安全,迅速撤離現(xiàn)場。
LNG的泄漏處置程序應(yīng)從五個(gè)方面落實(shí)到位。第一,一旦發(fā)生泄漏,立即切斷氣源,停止液化天然氣的輸送;第二,將泄漏部分的余氣排出,防止氣體在設(shè)備內(nèi)部積聚;第三,使用水霧、泡沫等物質(zhì)稀釋泄漏出來的氣體,降低其濃度,減少對環(huán)境的危害;第四,采用吸附劑、活性炭等物質(zhì)吸附泄漏氣體,將其清除出現(xiàn)場;第五,對泄漏部分進(jìn)行檢查,找出泄漏原因并進(jìn)行修復(fù)。同時(shí),對設(shè)備進(jìn)行全面檢查,提高設(shè)備的安全運(yùn)行能力。
結(jié)語
在液化天然氣應(yīng)用中,消防安全措施至關(guān)重要。通過對液化天然氣的特性和危險(xiǎn)性進(jìn)行分析,并采取一系列有效的消防安全措施預(yù)防和應(yīng)對火災(zāi)事故,包括安裝泄漏檢測和報(bào)警系統(tǒng)、建立有效的應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃、定期進(jìn)行員工培訓(xùn)和演練、啟動緊急關(guān)閉系統(tǒng)和泄漏控制設(shè)備、疏散人員和確保安全區(qū)域的限制進(jìn)入以及執(zhí)行適當(dāng)?shù)臏缁鸷托孤┨幹贸绦?。合理化落?shí)各類措施,旨在確保液化天然氣生產(chǎn)和使用過程的安全和高效,同時(shí)保障人員和環(huán)境安全。
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作者簡介:王蹦蹦(1996- ),男,漢族,陜西咸陽人,本科,助理工程師,研究方向:液化天然氣場站運(yùn)維。