ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА И ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Шевчук Е.В.

Аспирант, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА И ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

 Аннотация

Сжиженный природный газ является достаточно перспективным энергоносителем, который прекрасно подходит для газоснабжения удаленных районов. Хранение сжиженного природного газа является важным процессом, в котором требуется обеспечение промышленной безопасности. В данной работе рассмотрены вопросы безопасности хранения сжиженного природного газа в резервуарах. Обеспечение безопасности эксплуатации резервуаров хранения СПГ необходимо рассматривать как систему, поэтому необходимо проводить постоянный контроль параметров их эксплуатации.

Ключевые слова: сжиженный природный газ, хранение, безопасность, энергетика.

Shevchuk E.V.

Postgraduate, Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering

LIQUIFIED NATURAL GAS STORAGE AND PROBLEMS OF INDUSTRIAL SAFETY

Abstract

Liquefied natural gas is quite promising energy source, which is suitable for gas supply in remote areas. Storage of liquefied natural gas is an important process in which it is important to ensure industrial safety. This paper discusses the safety of storage of liquefied natural gas in the tanks. Ensuring safe operation of liquefied natural gas storage in tanks should be considered as a system; therefore it is necessary to carry out the continuous monitoring of the parameters of their operation.

Keywords: liquefied natural gas, storage, safety, power engineering.

Сжиженный природный газ (СПГ) является достаточно перспективным энергоносителем, который прекрасно подходит для газоснабжения удаленных районов, куда доставка энергоносителя по трубопроводам является невозможной (в силу особенностей географического положения) или нерентабельной. Хранение СПГ проводится при криогенных температурах, поэтому соблюдение температурных параметров оказывает непосредственное влияние на промышленную безопасность. Разгерметизация резервуаров для хранения СПГ может привести к возникновению пожаров и взрывов, поэтому обеспечение безопасности на объектах его хранения является ключевой задачей. В данной работе рассмотрены вопросы безопасности хранения сжиженного природного газа в резервуарах.

Основными опасными факторами при эксплуатации резервуаров для хранения СПГ являются:

• Пролив;
• Возникновение пожара в результате пролива;
• Взрыв паров СПГ в ограниченном объеме;
• Выброс паров СПГ с воспламенением или без воспламенения.

Резервуары для хранения СПГ можно разделить на три основных группы:

• Стационарные. Резервуары входят в систему выдачи, газификации и хранения СПГ. Служат для долговременного хранения СПГ под давлением 0,2-6 атм [1]. Объем резервуаров достигает величины более 50 м³.
• Транспортные. Служат для доставки СПГ потребителю. Предельное давление, под которым находится продукт, достигает 16 атм.
• Технологические. Предназначены для СПГ, который производится на комплексе, и осуществляют функцию обеспечения потребителя сжиженным газом по определенному графику. Объем таких резервуаров составляет менее 50 м³ [2].

Для каждой из групп резервуаров характерны свои требования безопасности, которые устанавливаются нормативными документами Ростехнадзора (Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», ПБ 08-342-00 Правила безопасности при производстве, хранении и выдаче сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях магистральных газопроводов (ГРС МГ) и автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС).).

Если рассматривать опасности, которые могут приводить к возникновению аварий резервуаров для хранения СПГ, то можно выделить две основные группы, связанные с воздействиями на внутренний корпус резервуаров и с воздействиями на внешний корпус. Обе группы данных воздействий могут приводить к широкому спектру аварий и инцидентов на опасных производственных объектах. Воздействия с внешней стороны могут возникать в результате сейсмической активности, воздействия ветровой нагрузки и ударных волн; воздействия высоких температур, а также других факторов. Одним из частых внутренних явлений, которое приводит к повышению давления и температуры в резервуарах, является закачка в резервуар продукта с отличными характеристиками (температура, компонентный состав, плотность), нежели продукт, находящийся в резервуаре. Такое смешение может приводить к самопроизвольному повышению давления. Самопроизвольное повышение давление может приводить к возникновению быстропротекающих процессов, которые могут инициировать пожар с последующим взрывом (детонацией). Решением такой проблемы может быть откачка из хранилища СПГ газа, в объемах необходимых для снижения давления до проектных значений. Вне зависимости от системы управления откачкой СПГ из хранилища, резервуары должны обеспечиваться необходимой автоматикой для сброса давления в случае его резкого повышения и системой продувки резервуаров в случае возникновения аварийных ситуаций.

Одним из путей повышения стойкости резервуаров СПГ к воздействию вышеперечисленных внешних факторов, является повышение их устойчивости и прочности. На стадии проектирования должны быть заложены параметры оптимальных размеров резервуара, обеспечен прочный фундамент и необходимая толщина стенки. Толщина стенки закладывает на стадии проектирования исходя из условия прочности и предела текучести стали, и в обязательном порядке должна включать некоторый запас по прочности. Также необходимо проведение расчетов на устойчивость резервуара к аэродинамическим, сейсмическим и гидродинамическим нагрузкам. Особую важностью обладают аэродинамические расчеты для резервуаров, высота которых превышает 3-4 м, поскольку вихревые потоки воздуха при больших скоростях могут приводить к возникновению колебаний и потере устойчивости данного сооружения вследствие деформации лап и креплений резервуаров.

Важным аспектом обеспечения безопасности эксплуатации резервуаров СПГ является их снабжение автоматизированной системой управления безопасностью, которая связывает между собой датчики (главным образом, датчики давления и температуры), сигнализаторы и исполнительные устройства (компрессоры, задвижки и т.п.). Данная система должна осуществлять управление работой резервуара для предотвращения следующих ситуаций [3-4]:

• Предотвращение перелива СПГ. Контроль перелива осуществляется с помощью датчиков уровня. При возникновении превышения уровня продукта, его откачка должна производиться в дополнительный резервуар через аварийный клапан. Проектирование таких систем должно осуществляться специальной организацией, сотрудники которой обладают соответствующей квалификацией.
• Предотвращение повышения (или понижения) давления выше (или ниже) проектного значения в резервуаре. Регистрация давления по высоте резервуара позволяет идентифицировать его повышение и в случае превышения, обеспечить его сброс с помощью клапанов отвода паров. Понижение давление должно компенсироваться подачей инерта либо природного газа в резервуар. В качестве инерта может использоваться аргон, но в силу его дороговизны более чаще используют азот.
• Предотвращение повышения температуры резервуара (применение орожения). Система подачи, расположенная на крыше резервуара включается в случае превышения температуры по сигналу температурных датчиков (на обечайке).
• Предотвращение развития ролловера. Возникновение ролловера регистрируется датчиками температуры. В случае возникновения сильной неоднородности по показаниям температуры, включается система подачи газа в другой резервуар для смешения. Предотвращение развития ролловера также достигается за счет применения широкого спектра систем контроля, основанных на математических моделях различных потоков газа, находящихся в резервуаре.

Нельзя не отметить, что вышеперечисленные меры защиты резервуаров от аварии во многом имеют «внутренний» характер. К внешним мерам защиты хранилищ СПГ от возникновения пожаров и взрывов можно отнести организацию безопасности на территории хранилищ. Например, должен ограничиваться проезд транспорта и тяжелой техники по территории хранилищ; должны быть введены правила использования грузоподъемной техники на территории хранилищ; должен быть введен запрет на пролет воздушных средств (вертолетов, самолетов) над территорией хранилищ.

Обеспечение безопасности резервуаров хранения СПГ необходимо рассматривать как систему, поэтому необходимо проводить постоянный контроль параметров их эксплуатации. Разработка новых требований безопасности при хранении СПГ является ключом к предотвращению аварий на данных объектах.

Список литературы / References

1. Кравнова В.С. Барьеры безопасности на хранилищах сжиженного природного газа / В.С. Кравнова, В.Ф. Мартынюк // Труды Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2011. – № 1. – С. 154-161.
2. Базаров Г.Р. Изучение аппаратов и технологий хранения сжиженных природных газов / Г.Р. Базаров, С.С. Мирзаев, И. Гимранов // Наука, техника и образование. – 2016. – № 2. – С. 28-29.
3. Васильев Г.Г. Особенности обеспечения безопасной эксплуатации крупногабаритных изотермических резервуаров для хранения сжиженного природного газа / Г.Г. Васильев, С.Г. Иванцова, А.И. Рахманин // Газовая промышленность. – 2013. – № 11. – С. 57-61.
4. Воронов В.А. Обеспечение экологической и пожарной безопасности хранения сжиженного природного газа в криогенных резервуарах / В.А. Воронов, Е.А. Любин, Е.Ю. Загороднева // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2015. – № S – С. 759-767.

Список литературы на английском языке / References

1. Kravnova, V.S. Bar'ery bezopasnosti na hranilishhah szhizhennogo prirodnogo gaza [Safety barriers in storage of liquefied natural gas] / V.S. Kravnova, V.F. Martynjuk // Trudy Rossijskogo gosudarstvennogo universiteta nefti i gaza im. I.M. Gubkina [Proceedings of the Gubkin Russian State University of Oil and Gas]. – 2011. – Vol. 1. – P. 154-161. [in Russian]
2. Bazarov, G.R. Izuchenie apparatov i tehnologij hranenija szhizhennyh prirodnyh gazov [Study of storage devices and technologies of liquefied natural gas] / G.R. Bazarov, S.S. Mirzaev, I. Gimranov // Nauka, tehnika i obrazovanie [Science, Engineering and Education]. – 2016. – Vol. 2. – P. 28-29. [in Russian]
3. Vasil'ev G.G. Osobennosti obespechenija bezopasnoj jekspluatacii krupnogabaritnyh izotermicheskih rezervuarov dlja hranenija szhizhennogo prirodnogo gaza [Features of the safe operation of large insulated tanks for storage of liquefied natural gas] / G.G. Vasil'ev, S.G. Ivancova, A.I. Rahmanin // Gazovaja promyshlennost' [Gas industry]. – 2013. – Vol. 11. – P. 57-61. [in Russian]
4. Voronov V.A. Obespechenie jekologicheskoj i pozharnoj bezopasnosti hranenija szhizhennogo prirodnogo gaza v kriogennyh rezervuarah [Ensuring the environmental and fire safety storage of liquefied natural gas in cryogenic tanks] / V.A. Voronov, E.A. Ljubin, E. Yu. Zagorodneva // Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal) [Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal)]. – 2015. – Vol. 7. – P. 759-767. [in Russian]