LNG危害因素评估

LNG（液化天然气）是将天然气净化深冷液化而成的液體(tǐ)，它是一种清洁、优质燃料。LNG的體(tǐ)积约為(wèi)其气态體(tǐ)积的1/600，故液化了的天然气更有(yǒu)利于遠(yuǎn)距离运输、储存，使天然气的应用(yòng)方式更灵活、范围更广。

01

LNG的基本特性

（1）组成

    LNG主要成分(fēn)為(wèi)甲烷，另外还含有(yǒu)少量的乙烷、丙烷、N2及其他(tā)天然气中通常含有(yǒu)的物(wù)质。按照欧洲标准EN1160的规定，LNG的甲烷的含量应高于75%，氮的含量应低于5%。尽管LNG的主要组成是甲烷，但不能(néng)认為(wèi)LNG等同于纯甲烷，对它的特性的分(fēn)析和判断，在工程实践中大都要用(yòng)气體(tǐ)处理(lǐ)软件（工艺包）进行计算，以得出符合实际的结果。   

（2）LNG的特性

密度：LNG的密度取决于其组分(fēn)，通常為(wèi)430～470 kg/m3，甲烷含量越高，密度越小(xiǎo)；密度还是液體(tǐ)温度的函数，温度越高，密度越小(xiǎo)，变化的梯度為(wèi)1.35 kg/m3℃。

温度：LNG的沸腾温度也取决于它的组分(fēn)，在大气压力下通常為(wèi)-166～-157 ℃，在一般资料上介绍的-162.15 ℃是指纯甲烷的沸腾温度，沸腾温度随蒸气压力的变化梯度為(wèi)1.25×10-4 ℃/Pa。

LNG的蒸发：LNG贮存在绝热储罐中，任何热量渗漏到罐中，都会导致一定量的液體(tǐ)气化為(wèi)气體(tǐ)，这种气體(tǐ)就叫蒸发气。蒸发气的组成取决于液體(tǐ)的组成，一般地，LNG蒸发气含有(yǒu)20%的N2，80%的甲烷及微量的乙烷，蒸发气中N2的含量可(kě)达到LNG中N2含量的20倍。 对于纯甲烷而言，低于-113 ℃的蒸发气密度比空气重，对于含有(yǒu)20%氮的甲烷而言，低于-80 ℃的蒸发气密度比空气重。 

LNG的溢出与扩散：LNG倾倒至地面上时，最初会猛烈沸腾蒸发，然后蒸发率将迅速衰减至一个固定值，蒸发气體(tǐ)沿地面形成一个层流，从环境中吸收热量逐渐上升和扩散，同时将周围的环境空气冷却至露点以下，形成一个可(kě)见的云团，可(kě)作為(wèi)蒸发气體(tǐ)移动方向的指南，也可(kě)作為(wèi)气體(tǐ)空气混合物(wù)可(kě)燃性的指示。蒸气云团扩散是一个复杂的问题，通常采用(yòng)EVANUM和EOLE模型来计算蒸气云团扩散的安全距离。     LNG的燃烧与爆炸：LNG具有(yǒu)天然气的易燃易爆特性，在-162 ℃的低温条件下，其燃烧范围為(wèi)5%～15%（體(tǐ)积百分(fēn)比）；LNG着火温度随组分(fēn)的变化而变化，重烃含量的增加使着火温度降低，纯甲烷着火温度為(wèi)650 ℃。

熟悉理(lǐ)解LNG的基本特性，有(yǒu)利于正确认识来自LNG的危险和进行人身安全防护。

02

LNG的危害因素

（1）LNG的储存

危险与LNG处于沸腾（或接近于沸腾）状态有(yǒu)关。在LNG贮槽中，LNG处于沸腾状态，在LNG工厂的一些管道及液化工段末端，它接近于沸腾状态，外来的热量传入会导致气化使压力超高，致使安全阀打开或造成更大的破坏。

翻滚：由于贮槽中LNG不同的组成和密度引起分(fēn)层，两层之间进行传质和传热，最终完成混合，同时在液层表面进行蒸发。此蒸发过程吸收上层液體(tǐ)的热量而使下层液體(tǐ)处于过热状态。当两液體(tǐ)的密度接近相等时就会突然迅速混合而在短时间内产生大量气體(tǐ)，使储罐内压力急剧上升，甚至顶开安全阀。

為(wèi)避免这种危险，应采取特殊处理(lǐ)的方法：①轻LNG从槽底进料，或重LNG槽顶进料，或两者结合使用(yòng)；②在槽内安装一自动密度仪检测不同密度的层；③用(yòng)槽内泵使液體(tǐ)从底至顶循环；④保持LNG的含氮量低于1%，并且密切监测气化速率。

（2）低温冻伤

    由于LNG是-162 ℃的深冷液體(tǐ)，皮肤直接与低温物(wù)體(tǐ)表面接触会产生严重的伤害。直接接触时，皮肤表面的潮气会凝结，并粘在低温物(wù)體(tǐ)表面上。皮肤及皮肤以下组织冻结，很(hěn)容易撕裂，并留下伤口。粘接后，可(kě)用(yòng)加热的方法使皮肉解冻，然后再揭开。这时候如硬将皮肤从低温表面撕开，就会将这部分(fēn)皮肤撕裂，所以当戴湿手套工作时应特别注意。

    低温液體(tǐ)黏度较低，它们会比其他(tā)液體(tǐ)（如水）更快地渗进纺织物(wù)或其他(tā)多(duō)孔的衣料里去。在处理(lǐ)与低温液體(tǐ)或蒸汽相接触或接触过的任何东西时，都应戴上无吸收性的手套（PVＣ或皮革制成），手套应宽松，这样如发生液體(tǐ)溅到手套上或渗入手套里面时，就可(kě)容易地交手套脱下。如有(yǒu)可(kě)能(néng)发生激烈的喷射或飞溅，应使用(yòng)面罩或护目镜保护眼睛。

（3）LNG的泄露

    由于低温操作，金属部件会出现明显的收缩，在管道系统的任何部位尤其是焊缝，阀门、法兰、管件、密封及裂缝处，都可(kě)能(néng)出现泄漏和沸腾蒸发，如果不及时封闭这些蒸气，它就会逐渐上浮，且扩散较遠(yuǎn)，容易遇到潜在的火源，十分(fēn)危险。可(kě)以采用(yòng)围堰和天然屏障对比空气重的低温蒸气进行拦截.

（4）低温麻醉

    没有(yǒu)充分(fēn)保护措施，在低于10 ℃下待久后，就会有(yǒu)低温麻醉的危险产生，随着體(tǐ)温下降生理(lǐ)功能(néng)和智力活动下降，心脏功能(néng)衰竭，进一步下降会致人死亡。对明显受到體(tǐ)温过低影响的人，应迅速从寒冷地带转移并用(yòng)热水洗浴使體(tǐ)温恢复，不应该用(yòng)干热的方法提升體(tǐ)温。

（5）窒息

    呼吸LNG低温蒸气有(yǒu)损健康，短时间内，导致呼吸困难，时间一長(cháng)，就会产生严重的后果。虽然LNG蒸气没有(yǒu)毒，但其中的氧含量低，容易使人窒息。如果吸入纯净LNG蒸气而不迅速脱离，很(hěn)快就会失去知觉，几分(fēn)钟后便死亡。当空气中的氧含量逐渐降低，操作人员没有(yǒu)一点感觉，也没有(yǒu)任何警示。等意识到，则為(wèi)时已晚。

窒息共分(fēn)為(wèi)以下4种情况。

1）第1种情况：含氧量14％～21%（體(tǐ)积含量，下同），呼吸、脉搏加快，并伴有(yǒu)肌肉抽搐。

2）第2种情况：含氧量10％～14%，出现幻觉、易疲劳，对疼痛反应迟钝。

3）第3种情况：含氧量6％～10%，出现恶心、呕吐、昏倒，永久性脑损伤。

4）第4种情况：含氧量低于6%，出现痉挛、呼吸停止，死亡。

通常，含氧量10%是人體(tǐ)不出现永久性损伤的最低限。相对应，正常空气中含52.4%的甲烷，其氧含量是10%。因此，敬告大家不要进入LNG蒸气中。

（6）冷爆炸

    在LNG泄漏遇到水情况下，（例如集液池中的雨水），水与LNG之间非常高的热传递速率，LNG将激烈地沸腾并伴随大的响声、喷出水雾，导致LNG蒸气爆炸。这个现象类似水落在一块烧红的钢板上发生的情况，可(kě)使水立即蒸发，為(wèi)避免这种危险，应定期排放集液池中的雨水。

（7）火灾

    LNG蒸气遇到火源着火后，火焰会扩散到氧气所及的地方。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5 kPa，一般不会造成很(hěn)大的爆炸危害。燃烧的蒸气就会阻止蒸气云团的进一步形成，然后形成稳定燃烧。

03

安全防护

（1）工艺装置安全设计

LNG装置的本身的可(kě)行性是保证LNG设施安全运行的重要前提,因此遵循标准和规范进行设计是十分(fēn)必要的。

（2）可(kě)燃气體(tǐ)探测设施

    在白天，可(kě)通过目测的方法来探测可(kě)见的蒸气云团，但是在晚上，就不再适用(yòng)了。通常，工厂都装有(yǒu)大型的可(kě)燃气體(tǐ)探测器，传感器都置于易发生泄漏的地方。当传感器探出蒸气－空气的浓度达到下限的20%时，就通过报警传到控制室，操作工就能(néng)采取相应的控制措施进行处理(lǐ)。当蒸气－空气的探测浓度达到下限的60%时，就会自动全厂停車(chē)。因此，连续的自动探测系统在这方面比人工探测具有(yǒu)更大的优势，因為(wèi)它们比人工探测更准确可(kě)靠。

（3）事故切断系统

    LNG设施应包括事故切断系统（ESD），当该系统运行时，就会切断或关闭LNG、易燃液體(tǐ)、易燃致冷剂或可(kě)燃气體(tǐ)来源，并关闭继续运行将加剧或延長(cháng)事故的设备。ESD系统应具有(yǒu)失效保护设计，当正常控制系统故障或事故时，失效的可(kě)能(néng)性应该最小(xiǎo)。

（4）消防水系统
    使用(yòng)带水位控制器的水幕或手握软管喷水使LNG蒸气云团改道，避免风将蒸气团移向会点燃该蒸气团的运行设备，同时，水也给蒸气带来额外的热量，造成云雾更快地浮动并向上扩散。

    在有(yǒu)火灾的情况下，為(wèi)了避免热辐射，一些设备需要大水作保护。在处理(lǐ)LNG失火时，推荐使用(yòng)干粉（最好是碳酸钾）灭火器，注意任何情况下不要在LNG储槽的大火中使用(yòng)水,水会增大气化速率因而会将火焰高度增大6倍,辐射热增大3倍。

（5）人身安全保护

   如果要接触低温气體(tǐ)、低温液體(tǐ)，则必须戴上防护面罩，戴上皮革手套，穿无袋的長(cháng)裤及高筒靴（把裤脚放在靴的外面）、長(cháng)袖的衣服。在缺氧条件下，需戴呼吸设备。面罩要求在低温下不会碎裂，衣物(wù)都要求由专门的合成纤维或纤维棉制成，且要求尺寸宽大，以防止低温液體(tǐ)溅落在衣物(wù)上，冻伤皮肤。

    决不允许人员进入LNG池或LNG喷射物(wù)中，因為(wèi)这些防护用(yòng)具不能(néng)确保安全。只有(yǒu)不存在着火源且需紧急操作时才能(néng)进入LNG蒸气中。

    工作人员在灭火时，如穿的是易燃材料做成的工作服，在灭火过程非常危险。由于热辐射，工作人员应穿由特殊保护材料制作的工作服，如消防人员防火服。

（6）低温冻伤急救
    发生冻伤时应该用(yòng)大量温水（41~46 ℃）冲洗皮肤冻伤处，不可(kě)使用(yòng)干燥加热的方法，应将伤员移至温暖的地方（约22 ℃）。如果不能(néng)得到立即诊治，就应刻不容缓地将伤者送至医院。

结束语：

由于LNG是由天然气冷却到-162 ℃而成的深冷液體(tǐ)，同时又(yòu)具有(yǒu)天然气易燃易爆的特性，因此，LNG被认為(wèi)是一种非常危险的燃料。但是， LNG产业几十年的发展历史来看，LNG产业具有(yǒu)良好的安全记录，比汽油、LPG、管道天然气的安全性好。但这并非说LNG就不危险，关键是能(néng)否掌握来自LNG的特性和危险来源，是否按标准和规范去设计、施工、运行及管理(lǐ)。