LNG危害因素評估
LNG（液化天然氣）是將天然氣凈化深冷液化而成的液體，它是一種清潔、優(yōu)質(zhì)燃料。LNG的體積約為其氣態(tài)體積的1/600，故液化了的天然氣更有利于遠(yuǎn)距離運輸、儲存，使天然氣的應(yīng)用方式更靈活、范圍更廣。
01
LNG的基本特性
（1）組成
LNG主要成分為甲烷，另外還含有少量的乙烷、丙烷、N2及其他天然氣中通常含有的物質(zhì)。按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1160的規(guī)定，LNG的甲烷的含量應(yīng)高于75%，氮的含量應(yīng)低于5%。盡管LNG的主要組成是甲烷，但不能認(rèn)為LNG等同于純甲烷，對它的特性的分析和判斷，在工程實踐中大都要用氣體處理軟件（工藝包）進(jìn)行計算，以得出符合實際的結(jié)果。
（2）LNG的特性
密度：LNG的密度取決于其組分，通常為430～470 kg/m3，甲烷含量越高，密度越小；密度還是液體溫度的函數(shù)，溫度越高，密度越小，變化的梯度為1.35 kg/m3℃。
溫度：LNG的沸騰溫度也取決于它的組分，在大氣壓力下通常為-166～-157 ℃，在一般資料上介紹的-162.15 ℃是指純甲烷的沸騰溫度，沸騰溫度隨蒸氣壓力的變化梯度為1.25×10-4 ℃/Pa。
LNG的蒸發(fā)：LNG貯存在絕熱儲罐中，任何熱量滲漏到罐中，都會導(dǎo)致一定量的液體氣化為氣體，這種氣體就叫蒸發(fā)氣。蒸發(fā)氣的組成取決于液體的組成，一般地，LNG蒸發(fā)氣含有20%的N2，80%的甲烷及微量的乙烷，蒸發(fā)氣中N2的含量可達(dá)到LNG中N2含量的20倍。 對于純甲烷而言，低于-113 ℃的蒸發(fā)氣密度比空氣重，對于含有20%氮的甲烷而言，低于-80 ℃的蒸發(fā)氣密度比空氣重。
LNG的溢出與擴散：LNG傾倒至地面上時，最初會猛烈沸騰蒸發(fā)，然后蒸發(fā)率將迅速衰減至一個固定值，蒸發(fā)氣體沿地面形成一個層流，從環(huán)境中吸收熱量逐漸上升和擴散，同時將周圍的環(huán)境空氣冷卻至露點以下，形成一個可見的云團(tuán)，可作為蒸發(fā)氣體移動方向的指南，也可作為氣體空氣混合物可燃性的指示。蒸氣云團(tuán)擴散是一個復(fù)雜的問題，通常采用EVANUM和EOLE模型來計算蒸氣云團(tuán)擴散的安全距離。 LNG的燃燒與爆炸：LNG具有天然氣的易燃易爆特性，在-162 ℃的低溫條件下，其燃燒范圍為5%～15%（體積百分比）；LNG著火溫度隨組分的變化而變化，重?zé)N含量的增加使著火溫度降低，純甲烷著火溫度為650 ℃。
熟悉理解LNG的基本特性，有利于正確認(rèn)識來自LNG的危險和進(jìn)行人身安全防護(hù)。
02
LNG的危害因素
（1）LNG的儲存
危險與LNG處于沸騰（或接近于沸騰）狀態(tài)有關(guān)。在LNG貯槽中，LNG處于沸騰狀態(tài)，在LNG工廠的一些管道及液化工段末端，它接近于沸騰狀態(tài)，外來的熱量傳入會導(dǎo)致氣化使壓力超高，致使安全閥打開或造成更大的破壞。
翻滾：由于貯槽中LNG不同的組成和密度引起分層，兩層之間進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，最終完成混合，同時在液層表面進(jìn)行蒸發(fā)。此蒸發(fā)過程吸收上層液體的熱量而使下層液體處于過熱狀態(tài)。當(dāng)兩液體的密度接近相等時就會突然迅速混合而在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，使儲罐內(nèi)壓力急劇上升，甚至頂開安全閥。
為避免這種危險，應(yīng)采取特殊處理的方法：①輕LNG從槽底進(jìn)料，或重LNG槽頂進(jìn)料，或兩者結(jié)合使用；②在槽內(nèi)安裝一自動密度儀檢測不同密度的層；③用槽內(nèi)泵使液體從底至頂循環(huán)；④保持LNG的含氮量低于1%，并且密切監(jiān)測氣化速率。
（2）低溫凍傷
由于LNG是-162 ℃的深冷液體，皮膚直接與低溫物體表面接觸會產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害。直接接觸時，皮膚表面的潮氣會凝結(jié)，并粘在低溫物體表面上。皮膚及皮膚以下組織凍結(jié)，很容易撕裂，并留下傷口。粘接后，可用加熱的方法使皮肉解凍，然后再揭開。這時候如硬將皮膚從低溫表面撕開，就會將這部分皮膚撕裂，所以當(dāng)戴濕手套工作時應(yīng)特別注意。
低溫液體黏度較低，它們會比其他液體（如水）更快地滲進(jìn)紡織物或其他多孔的衣料里去。在處理與低溫液體或蒸汽相接觸或接觸過的任何東西時，都應(yīng)戴上無吸收性的手套（PVＣ或皮革制成），手套應(yīng)寬松，這樣如發(fā)生液體濺到手套上或滲入手套里面時，就可容易地交手套脫下。如有可能發(fā)生激烈的噴射或飛濺，應(yīng)使用面罩或護(hù)目鏡保護(hù)眼睛。
（3）LNG的泄露
由于低溫操作，金屬部件會出現(xiàn)明顯的收縮，在管道系統(tǒng)的任何部位尤其是焊縫，閥門、法蘭、管件、密封及裂縫處，都可能出現(xiàn)泄漏和沸騰蒸發(fā)，如果不及時封閉這些蒸氣，它就會逐漸上浮，且擴散較遠(yuǎn)，容易遇到潛在的火源，十分危險。可以采用圍堰和天然屏障對比空氣重的低溫蒸氣進(jìn)行攔截.
（4）低溫麻醉
沒有充分保護(hù)措施，在低于10 ℃下待久后，就會有低溫麻醉的危險產(chǎn)生，隨著體溫下降生理功能和智力活動下降，心臟功能衰竭，進(jìn)一步下降會致人死亡。對明顯受到體溫過低影響的人，應(yīng)迅速從寒冷地帶轉(zhuǎn)移并用熱水洗浴使體溫恢復(fù)，不應(yīng)該用干熱的方法提升體溫。
（5）窒息
呼吸LNG低溫蒸氣有損健康，短時間內(nèi)，導(dǎo)致呼吸困難，時間一長，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。雖然LNG蒸氣沒有毒，但其中的氧含量低，容易使人窒息。如果吸入純凈LNG蒸氣而不迅速脫離，很快就會失去知覺，幾分鐘后便死亡。當(dāng)空氣中的氧含量逐漸降低，操作人員沒有一點感覺，也沒有任何警示。等意識到，則為時已晚。
窒息共分為以下4種情況。
1）第1種情況：含氧量14％～21%（體積含量，下同），呼吸、脈搏加快，并伴有肌肉抽搐。
2）第2種情況：含氧量10％～14%，出現(xiàn)幻覺、易疲勞，對疼痛反應(yīng)遲鈍。
3）第3種情況：含氧量6％～10%，出現(xiàn)惡心、嘔吐、昏倒，永久性腦損傷。
4）第4種情況：含氧量低于6%，出現(xiàn)痙攣、呼吸停止，死亡。
通常，含氧量10%是人體不出現(xiàn)永久性損傷的最低限。相對應(yīng)，正常空氣中含52.4%的甲烷，其氧含量是10%。因此，敬告大家不要進(jìn)入LNG蒸氣中。
（6）冷爆炸
在LNG泄漏遇到水情況下，（例如集液池中的雨水），水與LNG之間非常高的熱傳遞速率，LNG將激烈地沸騰并伴隨大的響聲、噴出水霧，導(dǎo)致LNG蒸氣爆炸。這個現(xiàn)象類似水落在一塊燒紅的鋼板上發(fā)生的情況，可使水立即蒸發(fā)，為避免這種危險，應(yīng)定期排放集液池中的雨水。
（7）火災(zāi)
LNG蒸氣遇到火源著火后，火焰會擴散到氧氣所及的地方。游離云團(tuán)中的天然氣處于低速燃燒狀態(tài)，云團(tuán)內(nèi)形成的壓力低于5 kPa，一般不會造成很大的爆炸危害。燃燒的蒸氣就會阻止蒸氣云團(tuán)的進(jìn)一步形成，然后形成穩(wěn)定燃燒。
03
安全防護(hù)
（1）工藝裝置安全設(shè)計
LNG裝置的本身的可行性是保證LNG設(shè)施安全運行的重要前提,因此遵循標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計是十分必要的。
（2）可燃?xì)怏w探測設(shè)施
在白天，可通過目測的方法來探測可見的蒸氣云團(tuán)，但是在晚上，就不再適用了。通常，工廠都裝有大型的可燃?xì)怏w探測器，傳感器都置于易發(fā)生泄漏的地方。當(dāng)傳感器探出蒸氣－空氣的濃度達(dá)到下限的20%時，就通過報警傳到控制室，操作工就能采取相應(yīng)的控制措施進(jìn)行處理。當(dāng)蒸氣－空氣的探測濃度達(dá)到下限的60%時，就會自動全廠停車。因此，連續(xù)的自動探測系統(tǒng)在這方面比人工探測具有更大的優(yōu)勢，因為它們比人工探測更準(zhǔn)確可靠。
（3）事故切斷系統(tǒng)
LNG設(shè)施應(yīng)包括事故切斷系統(tǒng)（ESD），當(dāng)該系統(tǒng)運行時，就會切斷或關(guān)閉LNG、易燃液體、易燃致冷劑或可燃?xì)怏w來源，并關(guān)閉繼續(xù)運行將加劇或延長事故的設(shè)備。ESD系統(tǒng)應(yīng)具有失效保護(hù)設(shè)計，當(dāng)正常控制系統(tǒng)故障或事故時，失效的可能性應(yīng)該最小。
（4）消防水系統(tǒng)
使用帶水位控制器的水幕或手握軟管噴水使LNG蒸氣云團(tuán)改道，避免風(fēng)將蒸氣團(tuán)移向會點燃該蒸氣團(tuán)的運行設(shè)備，同時，水也給蒸氣帶來額外的熱量，造成云霧更快地浮動并向上擴散。
在有火災(zāi)的情況下，為了避免熱輻射，一些設(shè)備需要大水作保護(hù)。在處理LNG失火時，推薦使用干粉（最好是碳酸鉀）滅火器，注意任何情況下不要在LNG儲槽的大火中使用水,水會增大氣化速率因而會將火焰高度增大6倍,輻射熱增大3倍。
（5）人身安全保護(hù)
如果要接觸低溫氣體、低溫液體，則必須戴上防護(hù)面罩，戴上皮革手套，穿無袋的長褲及高筒靴（把褲腳放在靴的外面）、長袖的衣服。在缺氧條件下，需戴呼吸設(shè)備。面罩要求在低溫下不會碎裂，衣物都要求由專門的合成纖維或纖維棉制成，且要求尺寸寬大，以防止低溫液體濺落在衣物上，凍傷皮膚。
決不允許人員進(jìn)入LNG池或LNG噴射物中，因為這些防護(hù)用具不能確保安全。只有不存在著火源且需緊急操作時才能進(jìn)入LNG蒸氣中。
工作人員在滅火時，如穿的是易燃材料做成的工作服，在滅火過程非常危險。由于熱輻射，工作人員應(yīng)穿由特殊保護(hù)材料制作的工作服，如消防人員防火服。
（6）低溫凍傷急救
發(fā)生凍傷時應(yīng)該用大量溫水（41~46 ℃）沖洗皮膚凍傷處，不可使用干燥加熱的方法，應(yīng)將傷員移至溫暖的地方（約22 ℃）。如果不能得到立即診治，就應(yīng)刻不容緩地將傷者送至醫(yī)院。
結(jié)束語：
由于LNG是由天然氣冷卻到-162 ℃而成的深冷液體，同時又具有天然氣易燃易爆的特性，因此，LNG被認(rèn)為是一種非常危險的燃料。但是， LNG產(chǎn)業(yè)幾十年的發(fā)展歷史來看，LNG產(chǎn)業(yè)具有良好的安全記錄，比汽油、LPG、管道天然氣的安全性好。但這并非說LNG就不危險，關(guān)鍵是能否掌握來自LNG的特性和危險來源，是否按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范去設(shè)計、施工、運行及管理。
