天然氣是當(dāng)今世界能源的重要組成部分，它與煤炭、石油并稱為世界能源的三大支柱。它在我國(guó)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的歷史進(jìn)程中扮演著越來(lái)越重要的角色。雖然我國(guó)具有豐富的天然氣資源，然而隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，西氣東輸工程向東南沿海提供的天然氣已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要了，為了切實(shí)解決我國(guó)東南沿海地區(qū)快速發(fā)展給能源帶來(lái)的巨大需求和沉重壓力，也為了適應(yīng)電力企業(yè)、城鎮(zhèn)燃?xì)獾戎T多方面的發(fā)展，在我國(guó)東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)進(jìn)口液化天然氣(LING)既是大勢(shì)所趨，也是不爭(zhēng)的事實(shí)。液化天然氣作為一種清潔、高效優(yōu)質(zhì)的能源，成為我國(guó)乃至世界能源供應(yīng)增長(zhǎng)速度最快的領(lǐng)域，這是因?yàn)長(zhǎng)ING除了可用作工業(yè)燃料和化工原料外，還可用作民用燃料，尤其在城市配氣系統(tǒng)中作為調(diào)峰的手段，能充分保證城市安全、平穩(wěn)的供氣。這就使得我國(guó)迅速成為跨人LNG進(jìn)ISl大國(guó)的行列.。為此，對(duì)LING特有的物理現(xiàn)象加以分析，了解LING的快速相態(tài)轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的危害及預(yù)防措施，旨在加強(qiáng)LNG的安全開發(fā)和利用，達(dá)到促進(jìn)我國(guó)LING儲(chǔ)運(yùn)事業(yè)發(fā)展的目的。
1、 LNG特有的物理現(xiàn)象
LING是一種以CH4為主要組分的無(wú)色、無(wú)嗅液體，它除了具有低溫、可燃等固有特性外，還具有下列物理特性。
1．1 滾騰現(xiàn)象
當(dāng)不同成分的超低溫液體共同儲(chǔ)存在同一個(gè)儲(chǔ)罐中，由于吸熱與蒸發(fā)作用，可能會(huì)形成不同密度的兩層液體，此現(xiàn)象稱為層化現(xiàn)象，這些液體再繼續(xù)受到吸熱與蒸發(fā)的運(yùn)作，兩個(gè)液層之間就自發(fā)地進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，同時(shí)在液層表面進(jìn)行蒸發(fā)。當(dāng)兩層液體的密度接近平衡點(diǎn)即相等時(shí)，就會(huì)發(fā)生上下劇烈對(duì)流與混合，并在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，這就是滾騰。其危害是儲(chǔ)罐內(nèi)壓力急劇地變化，導(dǎo)致設(shè)備超壓，以及罐體受到損害等。
1．2 快速相態(tài)轉(zhuǎn)變(rapid．phase．transition)
當(dāng)LING泄漏流進(jìn)水中時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流傳熱，以致在一定的面積內(nèi)蒸發(fā)速度保持不變，隨著LING流動(dòng)，泄漏面積逐漸擴(kuò)大，直到氣體蒸發(fā)量等于漏出液體所能產(chǎn)生的氣體量。如LNG槽船發(fā)生意外事故時(shí)，可導(dǎo)致LING泄漏流進(jìn)水中；又如LNG接收終端的主要設(shè)備之一，浸沒燃燒式汽化器的內(nèi)部泄漏可導(dǎo)致LNG／水相接觸。在某一條件下，這種接觸可使LING蒸發(fā)速度劇增，此時(shí)就會(huì)發(fā)生被稱為快速相態(tài)轉(zhuǎn)變(RPT)的現(xiàn)象，RPT現(xiàn)象具備爆炸的特，由此產(chǎn)生的爆炸威力可導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。
2、快速相態(tài)轉(zhuǎn)變的危害
當(dāng)LNG泄漏剛開始蒸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生的氣體溫度接近液體溫度，其密度大于環(huán)境空氣密度，沿地面形成一個(gè)流動(dòng)層，并從環(huán)境中吸收熱量，同時(shí)將周圍的環(huán)境空氣冷卻，當(dāng)溫度上升約一80~C時(shí)，蒸氣與空氣的混合物在溫度逐漸上升以及擴(kuò)散的過程中，形成了密度小于空氣的云團(tuán)，然后，LNG再進(jìn)一步與空氣混合直至完全氣化。在此過程中，如果遇到潛在的火源，就會(huì)十分危險(xiǎn)。再者，LNG泄漏入水中產(chǎn)生的RPT后果較嚴(yán)重，尤其是在一個(gè)狹窄且密集的安裝有很多設(shè)備的區(qū)域或建筑物內(nèi)，云團(tuán)內(nèi)部有可能形成較高的爆炸壓力波，從而對(duì)設(shè)備或建筑物構(gòu)成威脅。如1973年5月，在英國(guó)的坎維依(Canvey)，一艘LNG槽船正進(jìn)行卸液操作時(shí)，位于出口管線上的一個(gè)長(zhǎng)為10 cm的破裂膜片破裂了。LNG泄漏流進(jìn)一個(gè)存有LNG儲(chǔ)罐的碼頭，那里由于陣雨而積存了雨水，于是響起了三聲爆炸聲，所幸只是鄰近大樓的一扇窗戶被損壞了。又如，1995年lO月在法國(guó)Montoir終端接收站，位于一套開架式海水汽化器頂部高壓閥的盤根盒處出現(xiàn)了泄漏。海水在汽化器管束的外側(cè)由上而下流動(dòng)，泄漏的高壓LNG流進(jìn)海水收集池中與水接觸了。在幾聲沉悶的砰砰聲響過后，緊接著發(fā)生了一次RPT，造成了環(huán)繞著汽化器的波紋狀塑膠結(jié)構(gòu)的損壞。所以快速相態(tài)轉(zhuǎn)變可導(dǎo)致嚴(yán)重的局部的損壞，不但能造成設(shè)備結(jié)構(gòu)整體性的喪失，而且還會(huì)傷及鄰近的工廠或建筑物。因此，RPT現(xiàn)象是LNG設(shè)施安全生產(chǎn)的組成部分，也是從設(shè)計(jì)階段就必須予以考慮的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
