1、LNG 储存安全问题分析及对策
液化天然气〔LNG〕在储罐储存中可能发生涡旋、爆喷等安全事故。1971 年 8 月，意大利 La Spezia 的某 LNG 储配站，在储罐充注 LNG 约 18 h 后，储罐压力突然迅速升高，罐内 318 立方米的 LNG 急剧汽化顶开安全阀全部放空。1993 年 10 月，英国燃气公司某储配站的 LNG 储罐，压力突然上升，罐上两个安全阀被顶开，紧急泄放阀同时开启，罐内 150 t 天然气全部被放空。无论 LNG 液化厂还是接收站或气化站，均必需储存大量 LNG，但 LNG 储存温度极低〔-162 ℃〕且易燃易爆，必定碰到一些特别的安全问题必需要处理。
2、因此，研究 LNG 的储存特性具有重要意义。
1 分层翻滚和间歇泉
1.1 分层翻滚的形成机理及预防
由不同气田的天然气生产的 LNG，成分和密度可能不同，如果将其储存在同一储罐中，重的往下沉，轻的向上浮，因而形成分层。由于储罐从外界吸热，上层 LNG 中的轻组分首先蒸发，密度增大，而下层 LNG虽然汲取外表热量，但因上层 LNG 的压制，蒸发温度升高，导致下层液体形成独立的自由热循环，能量不断积聚，温度升高，导致密度减小。当上下层 LNG 密度接近时，下层 LNG 突然上升而越过上层 LNG。上层 LNG 被下层温度高的 LNG 加热而快
3、速蒸发，下层LNG 翻上来之后失去上层 LNG 的压制，因压力降低而处于过热状态，进而剧烈蒸发形成翻滚。翻滚时上下层 LNG 的迅速混合加快了罐内 LNG 的流动，蒸发率骤升，导致储罐压力骤增，如果罐内 LNG 超过制定压力，大量 LNG 将从安全阀喷出，导致安全事故。
同品种的 LNG 也会产生分层和涡旋，这是因为LNG 在储存中轻组分率先蒸发而导致密度变大，即所谓的“老化〞。老化后的 LNG 密度增大下沉，轻组分没有蒸发的下层 LNG 上浮，产生分层。LNG 中含氮越多老化越快，这是由于氮的常压沸点为 -195.8 ℃，低于甲烷的沸点-161.5 ℃，因此在LNG中率先蒸
4、发。
而在储存条件下，氮的密度约为 613 kg/m3，是甲烷密度 (425 kg/m3) 的 1.44 倍，氮蒸发后，LNG 因密度减小而上浮，随着时间的延长，在液面上积聚一层密度较小的液层，使罐内液体分层。可见，将不同成分或密度的LNG 分开储存，是防止罐内 LNG 分层的主要方法。
1.2 间歇泉的形成机理及预防
向储存有 LNG 的储罐中充入新的 LNG，正确方法如下：使用喷嘴管或多孔管充注，较重的从上部充注，较轻的和等重的从下部充注。在储罐内安装温度和压力传感器，当两层 LNG 间温度差大于 0.2 K 或密度差大于 0.5 kg
5、/m3时，罐内 LNG 可能已经发生分层，必需要采纳搅拌或用泵循环的方法消除。向空罐注入LNG 前，可先用少量 LNG 对其喷淋预冷，防止因罐壁温度高而使 LNG 蒸发。如果储罐底部存在很长且充满 LNG 的竖直管路，因管内流体受热而产生蒸发气体，可能定期发生 LNG 突然喷发的现象。其原因是：管内的蒸发气体不能及时上升到油面，因而温度不断升高，密度减小，当气体产生的浮力足以克服 LNG 液柱高度产生的压力时，气体就会突然喷发。气体上升时，同时将管内的 LNG 也推入储罐，因竖管内的 LNG温度比储罐内的 LNG 温度高，故使罐内 LNG 大量气化，导致罐内压力迅速升高。如果竖直管路的底部存在
6、较长的水平管路，这种现象将更为加严重。管内LNG 被推入储罐后，管内压力下降，储罐内的 LNG 补充进去，重新开始能量集聚，经过一段时间，再次喷发。
这种间断性的喷发称为间歇泉。罐内压力突然上升，可能导致安全阀开启。竖管内的 LNG 被周期性的减压和增压，导致液体不断地排空和充注，管路中产生的甲烷蒸气被重新注入的 LNG 冷凝，形成水锤现象，产生很大的瞬间高压。这种高压可能造成管路中小的垫圈和阀门损坏。为防止间歇泉现象，储罐内避免设置过长管路，假设必必需设置，应关闭竖管底部的截断阀。
2 LNG 充注和压力控制
空储罐 ( 或管路、设备 ) 一般充满空气，充注 LNG前，必需先用氮气、二氧化碳等惰性气体置换罐内空气，使罐内含氧量达到安全规定，再用 LNG 蒸气置换罐内惰性气体，之后进行冷却降温柔充注 LNG。如储罐必需进行内部检修，应先用惰性气体置换 LNG，再用空气置换惰性气体，相关指标达到安全规定后才能进入。
LNG 受热膨胀，因此向储罐内充注 LNG 时，必必需留有膨胀空间，最大充装容量可以依据储罐安全阀设定压力和充注压力查图确定〔图 1〕。LNG 储罐一般装有两套独立的液位测量装置，同时配有高液位报警器，用以监视和控制液位。
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