Co łączy próżnię z LNG?

fot. CNG-LNG.plWarsztaty Bezpieczeństwa LNG w Pruszczu Gdańskim zgromadziły wiele osób związanych z branżą, w tym wielu przedstawicieli straży Pożarnej

Warsztaty Bezpieczeństwa LNG firmy Barter S.A. są znakomitą inicjatywą, dzięki której zainteresowane osoby i podmioty otrzymują wiedzę teoretyczną i praktyczną w zakresie zasad bezpiecznego użytkowania instalacji, w których wykorzystywane jest LNG. Pozwala ona na uzmysłowienie specyfiki tego produktu i zrozumienie wielu istotnych zjawisk występujących w czasie użytkowania instalacji LNG. Dzięki temu można uniknąć sytuacji, w których LNG może potencjalnie stać się niebezpieczny.

Wiedza na temat właściwości LNG jest szczególnie istotna dla strażaków, którzy coraz częściej będą spotykać się z LNG w instalacjach przemysłowych oraz w czasie jego przewozu. Muszą oni wiedzieć jak się obchodzić z LNG w sytuacjach awaryjnych. Z tego powodu strażacy stanowili dużą część uczestników Warsztatów Bezpieczeństwa LNG.

Próżnia i LNG

Dzięki Warsztatom Bezpieczeństwa LNG dowiedzieliśmy się jak bardzo ważną rolę w transporcie i przechowywaniu skroplonego gazu ziemnego odgrywa próżnia. To, że jest ona wykorzystywana jako izolacja w zbiornikach do przechowywania cieczy kriogenicznych (skroplonych gazów, w tym LNG) jest faktem dość powszechnie znanym. Nie wszyscy mają jednak świadomość jak bardzo jest ona istotna dla utrzymania gazu ziemnego w stanie ciekłym i jakie są konsekwencje utraty próżni w zbiorniku kriogenicznym.

fot. CNG-LNG.plNaczepa-cysterna firmy Gofa do przewozu LNG

Skraplanie LNG

Gaz ziemny jest skraplany w celu zmniejszenia objętości i zwiększenia ilości magazynowanej energii. Do jego skroplenia wymagane jest obniżenie temperatury do -162ºC. Tylko w takich warunkach utrzymuje on ciekły stan skupienia, a jego objętość zmniejsza się 600-krotnie, co pozwala na jego wygodny transport i przechowywanie.

Transport i magazynowanie LNG

W czasie transportu i przechowywania LNG cały czas należy zapewnić temperaturę -162ºC. Wymaga to stosowania specjalistycznych dwupłaszczowych zbiorników kriogenicznych. Pomiędzy płaszczami zbiornika wewnętrznego, w którym przechowywany jest skroplony gaz ziemny a płaszczem zewnętrznym stanowiącym jego poszycie stosowane są różnego rodzaju materiały izolacyjne (pianki poliuretanowe, włókno szklane, czy też perlit). Stanowią one jednak tylko uzupełnienie podstawowego izolatora jakim jest próżnia o wartości nawet 10^-6 Pa.

To właśnie ona odpowiada za właściwości izolacyjne kriogenicznych zbiorników LNG. Jest najlepszym izolatorem ograniczającym w maksymalnym stopniu przenikanie ciepła do LNG. Jest to bardzo istotne, bowiem przy tak dużych różnicach temperatur pomiędzy LNG, a otoczeniem (od ponad 100ºC zimą do blisko 200ºC latem) przenikanie ciepła następuje bardzo szybko, a próżnia skutecznie i w bardzo dużym stopniu je ogranicza.

fot. CNG-LNG.plWypełnianie skroplonym gazem ziemnym, przygotowanego w warunkach poligonowych, wykopu symulującego rozlewisko LNG. Uwagę zwraca intensywność regazyfikacji i wymrażanie wilgoci z powietrza (na wężu)

W przypadku uszkodzenia poszycia zewnętrznego, co może zdarzyć się w wypadku cysterny przewożącej LNG następuje utrata próżni i przenikanie ciepła z otoczenia do LNG ulega zintensyfikowaniu. Przenikające ciepło doprowadza do podnoszenia temperatury ciekłego gazu ziemnego (LNG). Powoduje to jego regazyfikację, czyli proces odwrotny do skraplania. Następuje 600-krotny wzrost objętości gazu ziemnego. Zregazyfikowane LNG doprowadza do zwiększenia ciśnienia w zbiorniku. W takiej sytuacji trzeba liczyć się z zadziałaniem zaworów bezpieczeństwa i pojawieniem się chmury rozprężonego gazu wydostającej się na zewnątrz, która potencjalnie może ulec zapłonowi i doprowadzić do sytuacji niebezpiecznej.

Ostrożnie z chłodzeniem zbiorników LNG

Częstą praktyką w zdarzeniach ze zbiornikami gazów, paliw, w których mamy do czynienia z pożarem jest chłodzenie ich płaszczy tak, aby nie doprowadzić do nadmiernego ich ogrzania i wzrostu ciśnienia wewnątrz oraz osłabienia wytrzymałości materiału. W skrajnej sytuacji może to doprowadzić do rozerwania zbiornika.

W przypadku zbiorników LNG, kiedy mamy do czynienia z uszkodzeniem izolacyjnej warstwy próżniowej chłodzenie płaszcza nie zawsze jest wskazane.

Temperatura LNG wynosi -162ºC i polewanie płaszcza zbiornika wodą o temperaturze nawet kilku stopni C nie jest de facto jego chłodzeniem, lecz ogrzewaniem. Intensyfikuje ono regazyfikację i przyspiesza wzrost ciśnienia wewnątrz zbiornika. Oczywiście może zdarzyć się, że temperatura płaszcza zbiornika jest znacznie wyższa niż wody np. z uwagi na oddziaływanie płomieni. Wtedy chłodzenie wodą faktycznie ogranicza przenikanie ciepła do LNG, a tym samym regazyfikację, która będzie mniej intensywna.

fot. CNG-LNG.plPróba gaszenia rozlewiska LNG za pomocą wody intensyfikuje regazyfikację i w efekcie doprowadza do zwiększenia płomieni

Gaszenie rozlewiska LNG

Rozlanie LNG to oczywiście skrajny przypadek, który w normalnych warunkach eksploatacji instalacji LNG nie może wystąpić. Jeśli jednak mamy do czynienia z takim zdarzeniem to należy mieć świadomość, że rozlewisko LNG bardzo szybko zamienia się w chmurę rozprężonego gazu ziemnego.

Zjawisko to jest bardzo intensywne z uwagi na 600-krotny wzrost objętości LNG po zmianie w stan gazowy. Jeśli dojdzie do zapłonu takiego rozlewiska nie można gasić go wodą, ponieważ z uwagi na różnicę temperatur pomiędzy ciekłym LNG, a wodą, regazyfikacja staje się bardziej intensywna, co powoduje podsycanie płomieni.

Na odbywających się w różnych rejonach Polski Warsztatach Bezpieczeństwa LNG specjaliści firmy Barter S.A. we współpracy z przedstawicielami straży pożarnej prezentują LNG jako bezpieczne paliwo dla wielu dziedzin gospodarki, jednocześnie uświadamiając użytkowników i służby ratownicze, że skroplony gaz ziemny może być potencjalnie niebezpieczny. Zachowanie bezpieczeństwa w użytkowaniu tego nośnika energii wymaga więc bezwzględnego przestrzegania reżimów technologicznych pracy instalacji, w których wykorzystuje się LNG i nie dopuszczania do niekontrolowanych zmian parametrów skroplonego gazu ziemnego. Między innymi właśnie dlatego w przechowywaniu LNG tak ważna jest próżnia, która nie pozwala na przenikanie do niego ciepła z otoczenia.