鍋爐與壓力容器課件

1、大型大型天然氣儲(chǔ)罐事故分析天然氣儲(chǔ)罐事故分析 成員：李文博成員：李文博 齊安康齊安康 李李賀賀營(yíng)營(yíng) 何何洋洋 吳吳孟旭孟旭 大型天然氣儲(chǔ)大型天然氣儲(chǔ)罐罐 液化天然氣儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)圖：液化天然氣儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)圖： 外罐外罐結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 外耀包括罐壁、罐頂和罐底承臺(tái)三部分,罐壁及罐底承臺(tái) 為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),罐壁采用后張拉式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 內(nèi)罐結(jié)構(gòu)：內(nèi)罐結(jié)構(gòu)： 內(nèi)罐由內(nèi)罐底板、內(nèi)罐壁和吊頂?shù)冉M成。 保冷系統(tǒng)：保冷系統(tǒng)： 包括罐底保冷,內(nèi)外罐壁間保冷,吊頂上部保冷,罐頂、孔 及內(nèi)部配管的保冷等。 附屬設(shè)備附屬設(shè)備: : 附屬設(shè)備包括進(jìn)液管線(xiàn)、蒸發(fā)氣排氣管線(xiàn)、火炬管線(xiàn)、 消防系統(tǒng)噴灑環(huán)管、射流噴嘴、底部絕熱層內(nèi)

2、置吹掃環(huán) 形管等配管、各管路閥門(mén)、粟井、蒸發(fā)氣壓縮機(jī)、及其 他安全附屬設(shè)備。 液化天然氣（LNG）的主要成分是甲烷。天 然氣在常壓和-162左右可液化，液化天然氣 的體積約為氣態(tài)體積的1/625。在常壓下， LNG 的密度約為430-470kg/m（因組分 不同而略有差異），燃點(diǎn)約為650攝氏度，在 空氣中的爆炸極限（體積）為5-15。液 化天然氣的儲(chǔ)存是天然氣儲(chǔ)存方式之一。 LNG 儲(chǔ)罐通常為雙層金屬罐，與LNG 接 觸的內(nèi)層材質(zhì)為含9%的Ni低溫鋼，外層材質(zhì)為 碳鋼，中間絕熱層為膨脹珍珠巖，罐底絕熱層 為泡沫玻璃。 隱患分析：隱患分析： 儲(chǔ)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)受損罐結(jié)構(gòu)受損直接導(dǎo)致的 后果為的泄漏,即

3、儲(chǔ)罐不能繼 續(xù)保持正常的存儲(chǔ)狀態(tài)。 儲(chǔ)罐一般有儲(chǔ)罐一般有相對(duì)較高的安全性相對(duì)較高的安全性, , 但一旦儲(chǔ)罐失去維持正常存儲(chǔ)但一旦儲(chǔ)罐失去維持正常存儲(chǔ) 狀態(tài)的能力狀態(tài)的能力, ,液化天然氣的液化天然氣的冷冷 能和化學(xué)能將不受控制的釋放能和化學(xué)能將不受控制的釋放, , 將造成極為嚴(yán)重的將造成極為嚴(yán)重的后果，主要后果，主要 變現(xiàn)在：變現(xiàn)在： 1 1、泄漏、泄漏導(dǎo)致火災(zāi)爆炸導(dǎo)致火災(zāi)爆炸 主要火災(zāi)爆炸類(lèi)型包括噴射火、沸騰氣體擴(kuò)展蒸汽爆炸、 池火、閃燃和蒸汽云爆炸。 （1）噴射火與沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸 具有較強(qiáng)的揮發(fā)性,升溫氣化,當(dāng)溫度高于時(shí),氣化后的密 度低于空氣,將上升并在空氣中快速擴(kuò)散,因此如果泄漏

4、量小, 泄漏的少量能夠迅速向上空擴(kuò)散,相對(duì)比較安全。但若在內(nèi)部 壓力作用下,氣體大量泄漏、閃蒸,如果立即被點(diǎn)燃,將發(fā)生噴 射火，若火焰在儲(chǔ)罐周?chē)掷m(xù)加熱將發(fā)生沸騰液體擴(kuò)展蒸氣 爆炸。 （2）池火 如果儲(chǔ)罐發(fā)生大量液相泄漏,泄漏的液體來(lái)不及蒸發(fā)并 積聚形成液池,延遲或遠(yuǎn)處點(diǎn)燃則發(fā)生池火。 （3）閃燃與蒸氣云爆炸 當(dāng)從低溫容器中大量泄漏時(shí),其擴(kuò)散有一個(gè)過(guò)程,在其最 初由液態(tài)變成氣態(tài)時(shí)密度大于周?chē)諝?這時(shí)在泄漏的液相 上方就形成了天然氣的蒸氣云,蒸氣云將隨風(fēng)抵達(dá)泄漏位置 的下風(fēng)側(cè),在地面附近形成預(yù)混氣體,極有可能遇到明火后發(fā) 生閃燃，若蒸氣云達(dá)到爆炸極限后遇到火源，則直接發(fā)生 蒸氣云爆炸, 若燃燒

5、氣體回到泄漏位置,可能導(dǎo)致罐體爆炸。 蒸汽云爆炸形成的沖擊波還可造成更遠(yuǎn)距離外建筑設(shè) 施破壞及人員傷亡。 2 2、泄漏、泄漏低溫介質(zhì)導(dǎo)致的破壞低溫介質(zhì)導(dǎo)致的破壞 相比其易燃易爆性能夠引起火災(zāi)、爆炸事故,其超低 溫存儲(chǔ)狀態(tài)若發(fā)生冷能泄漏的后果同樣不能忽視:低溫條 件能使不耐低溫的普通鋼質(zhì)材料結(jié)構(gòu)或設(shè)備發(fā)生脆性斷裂, 同時(shí)由于超低溫的接觸傳熱導(dǎo)致的局部冷卻還將產(chǎn)生熱應(yīng) 力;地基土壤、混凝土結(jié)構(gòu)等還有冷凍脹的危險(xiǎn)。 超低溫對(duì)暴露在內(nèi)的無(wú)防護(hù)人員可造成嚴(yán)重的凍傷; 若保溫措施不足,長(zhǎng)時(shí)間處在低于的環(huán)境下,人體會(huì)有低溫 麻醉的危險(xiǎn),體溫的下降將導(dǎo)致生理功能和智力活動(dòng)的下 降,嚴(yán)重將導(dǎo)致心臟衰竭死亡。 天

6、然氣為窒息性氣體,如果人員長(zhǎng)時(shí)間暴露在濃度較 高的氣氛環(huán)境下,雖然天然氣無(wú)毒,但會(huì)由于氧氣濃度不足 引起意識(shí)模糊,當(dāng)空氣中濃度達(dá)到時(shí)可引起頭痛、頭暈、 乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速等現(xiàn)象,當(dāng)天然氣 在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大于可直接造成窒息。 3 3、冷、冷爆炸爆炸 燃?xì)庑孤┻€將引起快速相變,快速相變也稱(chēng)冷爆炸,是一 種物理性的爆炸。其產(chǎn)生原因是當(dāng)在大量泄漏過(guò)程中遇到水 時(shí),由于的密度小于水,會(huì)浮在水面上,又因水與間的熱傳遞 速率非常高,導(dǎo)致天然氣在水與的接觸面上激烈地蒸發(fā),使得 壓力迅速升高而發(fā)生冷爆炸。 如果冷爆炸發(fā)生在儲(chǔ)罐內(nèi)部(儲(chǔ)罐在泄漏過(guò)程中應(yīng)急措 施不正確或其他導(dǎo)致水倒罐至儲(chǔ)罐中),

7、水會(huì)迅速下沉,并在 下沉過(guò)程中與發(fā)生熱傳遞,冷爆炸現(xiàn)象將在儲(chǔ)罐內(nèi)部發(fā)生,其 升壓速度將導(dǎo)致儲(chǔ)罐破壞和泄漏加劇,造成事故后果的進(jìn)一 步擴(kuò)大。 由于底部LNG 的溫度高于上部LNG 溫度，混合后 溫度低的LNG被底下翻上來(lái)的溫度較高的LNG加熱而蒸 發(fā)加劇，底部溫度較高的LNG翻上來(lái)以后，失去了上面 LNG重力的作用，壓力降低，成為過(guò)熱的LNG，也將產(chǎn) 生劇烈的蒸發(fā)。因此，平衡被破壞以后，液體“翻滾”引 起LNG蒸發(fā)率劇增。如來(lái)不及排出大量的LNG蒸發(fā)氣體， 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力將超過(guò)設(shè)計(jì)工作壓力，對(duì)LNG的安全儲(chǔ)存非 常不利。 4 4、儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)罐內(nèi)LNG LNG 產(chǎn)生分層與翻騰產(chǎn)生分層與翻騰 天然氣儲(chǔ)罐的

8、火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性很大，而且一旦發(fā)生火 災(zāi)爆炸事故，必定會(huì)造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì) 此措施建議如下： 一、一、 對(duì)天然氣儲(chǔ)罐進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，及時(shí)采取針對(duì)性的對(duì)天然氣儲(chǔ)罐進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，及時(shí)采取針對(duì)性的 預(yù)防措施，已經(jīng)成為減少火災(zāi)預(yù)防措施，已經(jīng)成為減少火災(zāi)爆炸事故爆炸事故發(fā)生的重要手段。發(fā)生的重要手段。 （1）天然氣已經(jīng)成為非常重要的、應(yīng)用前景十分廣泛 的高效清潔能源，建立天然氣儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)于事故 預(yù)防有著重要的意義。 （2）建立了天然氣儲(chǔ)罐的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用一 定方法，對(duì)罐區(qū)天然氣儲(chǔ)罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，儲(chǔ)罐 火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)等級(jí)較大且財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重，而采取一些安全 措施（嚴(yán)格監(jiān)測(cè)

9、、定期檢修、加強(qiáng)安全管理、應(yīng)急演練等） 降低事故風(fēng)險(xiǎn)，可有效地預(yù)防事故和降低事故損失。 （3）通過(guò)對(duì)天然氣儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可使 操作管理者更加全面地了解儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)狀況，有利于天 然氣儲(chǔ)罐區(qū)規(guī)劃、管理及事故預(yù)防等。 二、防止二、防止LNG 蒸氣（即天然氣）濃度太高引發(fā)蒸氣（即天然氣）濃度太高引發(fā)爆炸爆炸 降低LNG的氣化速度，同時(shí)要設(shè)法加快LNG蒸氣的 擴(kuò)散速度。為降低LNG氣化速度，通常可以選用熱導(dǎo)率 比較小的材料來(lái)建造防火堤、攔蓄區(qū)或集液池，甚至可以 在防火堤、攔蓄區(qū)或集液池與LNG接觸的表面采用絕熱 材料進(jìn)行隔熱，從而降低LNG 的氣化速度。 另外，在LNG 的自由表面放置一些

10、密度低、熱容量 小的材料，使其浮在液體表面上，以減少液體表面直接與 空氣接觸的面積。如果這些材料做成網(wǎng)格形狀，還可以降 低液體表面空氣的流速。泡沫玻璃熱導(dǎo)率低，不燃燒，在 這種場(chǎng)合使用還具有很好的防火作用。 三、防止儲(chǔ)三、防止儲(chǔ)罐罐內(nèi)內(nèi)LNG 分層和分層和“翻滾翻滾” 當(dāng)船運(yùn)LNG 注入儲(chǔ)罐時(shí)，LNG 在充裝時(shí)可以從上 部管口直接進(jìn)入儲(chǔ)罐，也可以通過(guò)頂部插入管由底部進(jìn)入 儲(chǔ)罐。這樣的設(shè)計(jì)可使不同比重的LNG 以不同的方式進(jìn) 入儲(chǔ)罐。 通常，為防止儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG 發(fā)生分層和“翻滾”， 較重的LNG 從上部進(jìn)入，較輕的LNG從下部進(jìn)入。同時(shí)， 也可通過(guò)LNG 低壓輸送泵使罐內(nèi)LNG 循環(huán)到上部或底 部，從而有效防止分層、翻滾現(xiàn)象的產(chǎn)生。在儲(chǔ)罐頂設(shè)置 環(huán)狀噴嘴，可以在儲(chǔ)罐充裝LNG 之前，用少量LNG 對(duì) 儲(chǔ)罐進(jìn)行預(yù)冷，以避免儲(chǔ)罐在充裝時(shí)溫度急劇變化導(dǎo)致過(guò) 高的應(yīng)力和LNG 的大量蒸發(fā)氣化。 一旦儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)生LNG“翻滾”，氣化后的大量 天然氣將難以及時(shí)通過(guò)泄放裝置排放。為防止發(fā)生 事故，需設(shè)置安全排放口、排放火炬、回收壓縮系 統(tǒng)等。儲(chǔ)罐內(nèi)的L