LNG的性質(zhì)
(一)密度
LNG的密度取決于其組分和溫度,通常在430 kg/m3~470 kg/m3之間,但是在某些情況下可高達(dá)520kg/m3。密度隨溫度的變化梯度約為1.35 kg/(m3·℃)。LNG的體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600。
(二)沸點(diǎn)
沸騰是在一定溫度和壓力下液體內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生汽化的現(xiàn)象。液體沸騰時(shí)候的溫度被稱為沸點(diǎn)。LNG的沸點(diǎn)取決于其組分和壓力,在常壓下通常在-166℃到~-157℃之間。
(三)LNG的蒸發(fā)
LNG是在沸騰狀態(tài)下儲(chǔ)存于絕熱儲(chǔ)罐中的。任何傳導(dǎo)至儲(chǔ)罐中的熱量都會(huì)導(dǎo)致部分LNG蒸發(fā)為氣體,這種氣體稱為蒸發(fā)氣,其組分與LNG的組分有關(guān)。當(dāng)LNG蒸發(fā)時(shí),由于氮和甲烷的沸點(diǎn)較低,因此氮和甲烷首先從液體中氣化。一般情況下,蒸發(fā)氣中包括約20%的氮、80%的甲烷和微量的乙烷,蒸發(fā)氣含氮量是LNG中含氮量的20倍。
(四)閃蒸
在一密閉容器中把液體加熱,由于液相的蒸發(fā),氣相的壓力不斷升高,當(dāng)液體和氣體達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),若突然把容器的氣相與一低壓的外界連通,氣相壓力立刻降低,液體迅速沸騰,大量液體蒸發(fā)到氣相中去的現(xiàn)象稱為閃蒸。
當(dāng)容器或管道中的LNG壓力突然降至其飽和蒸汽壓以下時(shí),也會(huì)發(fā)生閃蒸現(xiàn)象。由于LNG為多組分的混合物,閃蒸氣體的組分與剩余液體的組分不一樣。作為指導(dǎo)性數(shù)據(jù),在壓力為100kPa~200kPa時(shí),壓力每下降lkPa,1m3的液體產(chǎn)生大約0.4 kg的氣體。
(五)LNG的溢出、膨脹和擴(kuò)散
當(dāng)LNG傾倒至地面上時(shí)(例如事故溢出),最初會(huì)猛烈沸騰,然后蒸發(fā)速率將迅速衰減至一個(gè)固定值,該值取決于地面的熱性質(zhì)和周?chē)諝夤崆闆r。當(dāng)溢出發(fā)生在水上時(shí),水中的對(duì)流非常強(qiáng)烈,足以使所涉及范圍內(nèi)的蒸發(fā)速率保持不變,LNG的溢出范圍將不斷擴(kuò)展,直到氣體的蒸發(fā)總量等于泄漏的LNG總量。
最初,蒸發(fā)氣體的溫度幾乎與LNG的溫度一樣,其密度比周?chē)諝獾拿芏却。這種氣體首先沿地面上的一個(gè)層面流動(dòng),直到氣體從大氣中吸熱升溫后為止。當(dāng)LNG的溫度在-107℃時(shí),其密度接近空氣的密度,當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí),其密度將比周?chē)諝獾拿芏刃 ?br />
隨著溢出,由于大氣中的水蒸氣的冷凝作用將產(chǎn)生"霧"云。當(dāng)這種"霧"云可見(jiàn)時(shí)(在白天且沒(méi)有自然界的霧),此種可見(jiàn)"霧"云可用來(lái)顯示蒸發(fā)氣體的運(yùn)動(dòng),并且給出氣體與空氣混合物可燃性范圍的保守指示。在壓力容器或管道發(fā)生溢出時(shí),LNG將以噴射流的方式進(jìn)入大氣中,且同時(shí)發(fā)生膨脹和蒸發(fā)。這一過(guò)程與空氣強(qiáng)烈混合同時(shí)發(fā)生。大部分LNG最初作為空氣溶膠(由固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系)的形式被包容在氣云之中。這種溶膠最終將與空氣進(jìn)一步混合而蒸發(fā)。
(六)LNG池火
直徑大于10m的著火LNG池,火焰的表面輻射功率非常高(即溫度非常高)。表面輻射功率取決于火池的尺寸、煙的發(fā)散情況以及測(cè)量方法。表面輻射功率隨著煙塵炭黑的增加而降低。
(七)翻滾
翻滾是指大量氣體在短時(shí)間內(nèi)從LNG容器中釋放的過(guò)程,除非采取預(yù)防措施或?qū)θ萜鬟M(jìn)行特殊設(shè)計(jì),否則翻滾將使容器超壓或破壞。
由于熱量輸入到容器中而產(chǎn)生單元間的傳熱、傳質(zhì)及液體表面的蒸發(fā),單元之間的密度將達(dá)到均衡并且最終混為一體,這種自發(fā)的混合稱之為翻滾。
(八)相變
當(dāng)溫度不同的兩種液體在一定條件下接觸時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生相變,可產(chǎn)生爆炸力。當(dāng)LNG與水接觸時(shí),這種稱為快速相變的現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。盡管不發(fā)生燃燒,但是這種現(xiàn)象具有爆炸的所有其他特征。
(九)沸騰液體膨脹蒸氣爆炸
任何液體處于或接近其沸騰溫度,并且承受高于某一確定值的壓力時(shí),如果由于壓力系統(tǒng)失效而突然獲得釋放,將以極高的速率蒸發(fā),這種現(xiàn)象叫做沸騰液體膨脹蒸氣爆炸。