液化天然氣的有關(guān)安全特征

液化天然氣的有關(guān)安全特征液化天然氣是以甲烷為主的液態(tài)混合物，常壓下的沸點(diǎn)溫度約為-162℃，密度大約為424㎏/m3。LNG是非常冷的液體，在泄漏或溢出的地方，會(huì)產(chǎn)生明顯的白色蒸汽云。白色蒸汽云的形成，是空氣中的水蒸氣被溢出的LNG冷卻所致。當(dāng)LNG轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w時(shí)，其密度為1.5kg/m3。氣體密度上升到-107℃時(shí)，氣體密度與空氣密度相當(dāng)。意味著LNG氣化后，溫度高于-107℃時(shí)，氣體的密度比空氣小，容易在空氣中擴(kuò)散。液態(tài)天然氣的容積大約是氣態(tài)的1/625。天然氣無毒、無味、無色，泄露到空氣中不易發(fā)覺，因此，通常在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中，有意地加入一種難聞的氣味，即加臭處理，以便氣體泄漏時(shí)易于發(fā)覺。2.1燃燒（爆炸）范圍天然氣與空氣的混合物在一定條件下是可燃的。眾所周知，產(chǎn)生燃燒需同時(shí)具備三個(gè)條件：可燃物、點(diǎn)火源、氧化劑（空氣）。必須盡量防止三個(gè)條件同時(shí)存在，如果三個(gè)條件同時(shí)出現(xiàn)，將產(chǎn)生燃燒，在密閉的空間內(nèi)的燃燒還有可能引起爆炸。燃燒范圍是指可燃?xì)怏w與空氣形成混合物，能夠產(chǎn)生燃燒或爆炸的濃度范圍。通常用燃燒下限（LEL）和燃燒上限（UEL）來界定其燃燒范圍，只有當(dāng)燃料在空氣中的比例在燃燒范圍內(nèi)，混合物才可能產(chǎn)生燃燒。對(duì)于天然氣，在空氣中達(dá)到燃燒的比例范圍比較窄，其燃燒范圍大約在體積分?jǐn)?shù)為5%-15%之間，即體積分?jǐn)?shù)低于5%和高于15%都不會(huì)燃燒。由于不同產(chǎn)地的天然氣組分會(huì)有所差別，燃燒范圍的值也會(huì)略有差別。LNG的燃燒下限明顯高于其它燃料，柴油在空氣中的含量只需要達(dá)到體積分?jǐn)?shù)0.6%，點(diǎn)火就會(huì)燃燒。在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為體積分?jǐn)?shù)6%-13%。另外，天然氣的認(rèn)識(shí)速度相對(duì)比較慢（大約為0.3m/s）。所以在敞開的環(huán)境條件下，LNG和蒸汽一般不會(huì)因燃燒引起爆炸。天然氣燃燒產(chǎn)生的黑煙很少，導(dǎo)致熱輻射也少。LNG組分的物性見表6-1，碳?xì)浠衔锏娜紵龢O限比甲烷的低。如果LNG中碳?xì)浠衔锏暮吭黾?，將使LNG的燃燒范圍的下限降低。天然氣與汽油、柴油等燃料的特征比較見表8-2。LNG與其它燃料的比較見表8-3。表8—1LNG主要組分物性氣體名稱相對(duì)分子質(zhì)量沸點(diǎn)/℃密度（kg/m3）液/氣密度比氣/空密度比汽化熱④/（kj/kg）氣體①蒸氣②液體③甲烷16.04-161.50.66641.8261426.096390.544509.86乙烷30.07-88.21.2494-562.254501.038489.39丙烷44.10-42.31.8325-581.473171.522425.89常溫常壓條件下（20℃，0.1Mpa）。、④常壓下的沸點(diǎn)（0.1Mpa）。在空氣中的體積分?jǐn)?shù)。表8-2天然氣與汽油、柴油燃燒特性比較燃料氣種類天然氣汽油柴油燃燒極限（%）（體積分?jǐn)?shù)）5-151.4-7.60.6-5.5自然溫度/℃450300230空氣中的最小點(diǎn)火能/10-3J0.2850.2430.243火焰峰值溫度/℃188419772054表8-3LNG與其它燃料的比較名稱LNG丙烷柴油汽油甲醇乙醇著火溫度/℃538493252257464423燃燒極限（%）（體積分?jǐn)?shù)）5-153.4-13.80.6-5.51.4-7.66.7-363.3-19亮度（%）60601001000.033.0蒸汽密度/（kg/m3）0.601.52＞43.41.11.592.2著火溫度與燃燒速度自動(dòng)著火溫度是指可燃?xì)怏w混合物，在達(dá)到某一溫度后，能夠自動(dòng)點(diǎn)燃著火的最低溫度。自動(dòng)著火溫度并不是一個(gè)固定值，它和空氣與燃料的混合濃度和混合氣體的壓力有關(guān)。在大氣壓條件下，純甲烷的平均自動(dòng)著火溫度為650℃。如果混合氣體的溫度高于自動(dòng)著火點(diǎn)，則在很短的時(shí)間內(nèi)，氣體將會(huì)自動(dòng)點(diǎn)燃。如果溫度比著火點(diǎn)高得多，氣體將立即點(diǎn)燃。LNG的自動(dòng)著火點(diǎn)溫度隨著組分的變化而變化，例如，若LNG中碳?xì)浠衔锏闹亟M分比例增加，則自動(dòng)著火溫度降低。除了受熱點(diǎn)火外，天然氣也能被火花點(diǎn)燃。如衣服上的靜電，也能產(chǎn)生足夠的能量點(diǎn)燃天然氣。因此，工作人員不能穿化纖（晴綸、尼綸等）類的衣服操作天然氣，化纖布比天然纖維更容易產(chǎn)生靜電。燃燒速度是火焰在空氣-燃料的混合物中的傳遞速度。燃燒速度也稱為點(diǎn)燃速度或火焰速度。天然氣燃燒速度較低，其最高燃燒速度只有0.3m/s。隨著天然氣在空氣中的比例增加，燃燒速度亦增加。LNG的低溫特性LNG既有可燃的特性，又有低溫的特性。低溫特性的處理和操作并不是一門新的技術(shù)。在許多標(biāo)準(zhǔn)中，低溫設(shè)備的操作有比較明確的要求。對(duì)于安全的考慮，主要是在低溫條件下一些材料會(huì)變脆、易碎。使設(shè)備產(chǎn)生損壞，引起LNG的泄露。如今低溫液體應(yīng)用較為廣泛。液氮液氧的應(yīng)用更為廣泛。LNG的溫度還沒有液氮和液氧的溫度低。從低溫介質(zhì)安全操作的角度，與液氮和液氧的安全考慮基本是一致的，主要是防止低溫條件下材料的脆性斷裂和冷卻收縮對(duì)設(shè)備引起的危害。操作時(shí)主要是防止低溫流體對(duì)人體的低溫灼傷。對(duì)生理上的影響曾經(jīng)有過報(bào)道，人員暴露在甲烷的體積分?jǐn)?shù)為9%的氣氛中沒有什麼不良反應(yīng)。如果吸入含量更高的氣體，會(huì)引起前額和眼部有壓迫感，但只要恢復(fù)呼吸新鮮空氣，就可消除這種不適的感覺。如果持續(xù)地暴露在這樣的氣氛環(huán)境下，會(huì)引起意識(shí)模糊和窒息，甲烷是一種普通的窒息物質(zhì)。LNG與外露的皮膚短暫地接觸，不會(huì)產(chǎn)生什麼傷害，可是持續(xù)的接觸，會(huì)引起嚴(yán)重的低溫灼傷和組織損壞。天然氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大于40%時(shí)，如果吸入過量的天然氣會(huì)引起缺氧窒息。如果吸入的是冷氣體，對(duì)健康是有害的。若是短時(shí)間內(nèi)吸入冷氣體，會(huì)使呼吸不舒暢，而長時(shí)間的呼吸冷氣體，將會(huì)造成嚴(yán)重的疾病。雖然LNG蒸汽是無毒的，如果吸進(jìn)純的LNG蒸汽，會(huì)迅速失去知覺，幾分鐘后死亡。當(dāng)大氣中的氧的含量逐漸減少時(shí)，工作人員有可能警覺不到，慢慢的窒息，待到發(fā)覺時(shí)已經(jīng)晚了。緩慢窒息的過程分成四個(gè)階段，見表8-4。表8-4窒息的生理特征的四個(gè)階段第一階段氧氣的體積分?jǐn)?shù)14%-21%，脈搏增加，肌肉跳動(dòng)影響呼吸。第二階段氧氣體積分?jǐn)?shù)10-14%，判斷失誤，迅