天然氣是一種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，液化后形成無色無味的透明液體；液化天然氣（LNG）的運(yùn)輸和儲存溫度通常非常接近其在大氣壓力下的沸點(diǎn)（約 – 160 ℃）。
LNG是天然氣在低溫下的液體形式，是燃?xì)庠睢⒓彝ト∨骱桶l(fā)電廠燃燒的燃料。當(dāng)溫度回升時，LNG又變成了天然氣。如果不對天然氣進(jìn)行冷卻，就無法將其液化。許多國家用船出口LNG，還有許多國家用船進(jìn)口LNG；美國兩者兼而有之。
LNG本身不會燃燒，其以蒸氣形式與空氣混合才能燃燒。LNG在空氣中的體積濃度達(dá)到 5% 至 15% 的范圍內(nèi)可燃，且可燃混合物在密閉空間內(nèi)會爆炸燃燒。
LNG是一種深度低溫物質(zhì)，物理接觸或泄漏會對人員和設(shè)備造成危害。天然氣有窒息的危險(xiǎn)。LNG主要成分是甲烷，在環(huán)境溫度下直接進(jìn)入貨艙時會劇烈氣化，迅速增加貨艙的內(nèi)部壓力，使空氣處于易燃狀態(tài)。
此外，液貨艙會迅速冷卻，從而對貨艙外殼和液貨管道系統(tǒng)造成巨大的熱應(yīng)力。為避免此類損壞，必須在船舶進(jìn)塢后做好貨物裝載的準(zhǔn)備工作。
在干船塢期間，LNG運(yùn)輸船的所有艙室都保持無氣狀態(tài)。離開干船塢后，船舶必須做好裝載貨物的準(zhǔn)備，為此應(yīng)優(yōu)先考慮以下幾點(diǎn)。
LNG在液化過程中壓縮到其原始體積的一小部分(約為1/600)。液化減少了體積，使其運(yùn)輸更加經(jīng)濟(jì)。由于LNG含有大量易燃物質(zhì)，如果處理不當(dāng)，它有可能成為一種極其危險(xiǎn)的化學(xué)品。
LNG的密度不如石油，因此需要兩倍到三倍的空間來放置燃料箱。為了減少空間損失，挪威的一些設(shè)計(jì)者將儲罐安置在船艙下方，并建造了保護(hù)性圍堰來容納儲罐。還有一些設(shè)計(jì)者將儲罐放置在甲板上，一旦發(fā)生泄漏，可以直接排放到大氣中。國際海事組織的指導(dǎo)方針并不禁止將LNG儲罐放置在船艙下，但美國海岸警衛(wèi)隊(duì)認(rèn)為，這一決定需要仔細(xì)分析。
LNG的實(shí)際成分因其來源和液化工藝而異，但在所有情況下，主要成分都是甲烷，以及少量較重的碳?xì)浠衔铮缫彝?、丙烷、丁烷和戊烷。此外，還可能含有少量的氮。
不過，在需要精確計(jì)算熱值和密度的情況下，必須使用基于實(shí)際成分分析的特定屬性來進(jìn)行監(jiān)管轉(zhuǎn)移。在正常的海上航行中，熱量會通過貨艙隔熱層傳給LNG貨物，導(dǎo)致部分貨物汽化，即蒸發(fā)。
LNG的成分會因沸騰而改變，因?yàn)檩^輕的成分在大氣壓力下沸點(diǎn)較低，會首先汽化。因此，排出的LNG中的氮?dú)夂图淄楸壤陀谘b載時的LNG，而乙烷、丙烷和丁烷的比例略高，這是由于甲烷和氮?dú)鈨?yōu)先于較重的氣體蒸發(fā)。
甲烷在空氣（含氧 21%）中的可燃性范圍約為 5.3%至 14%（按體積計(jì)算）。為了減少這個范圍，在干船塢裝載之前，用氮?dú)庀♂尶諝?，直到氧含量降低?%。理論上，如果混合物中的氧氣含量低于 13%，無論甲烷的百分比是多少，都不會發(fā)生爆炸，但出于實(shí)際安全考慮，要繼續(xù)進(jìn)行吹掃，直到氧氣含量低于2%。
LNG蒸氣在溫度高于 -110 ℃或更高時比空氣輕，具體取決于LNG的成分密度隨溫度的變化，因此當(dāng)被蒸發(fā)的LNG被排放到大氣中時，蒸氣往往會上升到排放口上方并迅速散開。由于LNG泄漏時的溫度很低，其周圍大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團(tuán)”。通常情況下，可以認(rèn)為蒸汽-空氣混合物的可燃范圍不會明顯超出白色“霧團(tuán)”的范圍。
甲烷的自燃溫度為 595℃，即甲烷需要加熱到該最低溫度時才能在沒有火花或火焰引燃的情況下自燃。
如果LNG泄漏到水上會怎樣？
- LNG池迅速蒸發(fā)（比陸地上同等大小的池子蒸發(fā)得更快）
- LNG泄漏到船體上或船體內(nèi)部會導(dǎo)致脆性斷裂（碳鋼和低合金鋼）
- LNG會發(fā)生 “快速相變”，即物理蒸汽爆炸（而非燃燒）
- LNG池的形成伴隨著點(diǎn)火
- LNG云形成，隨后回燃
以下是處理液化天然氣貨物的指導(dǎo)原則：
1.LNG船貨物密封系統(tǒng)
貨物密封系統(tǒng)有兩種基本類型，一般被稱為膜技術(shù)或Moss Rosenberg技術(shù)。在這兩種情況下，密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有兩個目的：i. 在低溫（-160 ℃）下密封液化天然氣貨物。使貨物與船體結(jié)構(gòu)隔絕。
2.海運(yùn)過程中的LNG泄漏風(fēng)險(xiǎn)及相關(guān)危害
大量LNG溢出水面的潛在危險(xiǎn)包括窒息、低溫灼傷、極冷的液化天然氣對船舶造成的低溫?fù)p害、擴(kuò)散、火災(zāi)和爆炸。
3.裝載LNG的準(zhǔn)備工作
干塢后裝載LNG貨物：LNG是一種低溫物質(zhì)，其主要成分是甲烷。它在環(huán)境溫度下直接進(jìn)入貨艙時會發(fā)生劇烈氣化，迅速增加液貨艙的內(nèi)部壓力，并使艙內(nèi)空氣處于易燃狀態(tài)。
4.LNG貨物的裝載程序
在裝載作業(yè)開始之前，必須充分討論并遵守船舶/岸上作業(yè)前程序。需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男畔⒔涣?，并完成船?岸上安全檢查清單的相關(guān)部分。
5.LNG貨物卸貨程序
通過安裝在每個儲罐底部的罐內(nèi)泵將 LNG 抽上岸。在此過程中，由于LNG的排放，液貨艙壓力隨著LNG液位的下降而呈下降趨勢。相反，岸罐壓力則隨著LNG的接收而呈上升趨勢。
6.LNG如何從岸上輸送到船舶貨艙？
在裝貨過程中，貨物通過適當(dāng)?shù)拇谢虼财绻軓陌渡限D(zhuǎn)移，并通過加注管道進(jìn)入貨艙，加注管道的終點(diǎn)通?？拷摰?。
7.LNG船貨物裝卸設(shè)備
LNG船上的貨泵、增壓泵、壓載泵和汽提泵、管路、噴射器及其相關(guān)儀表和控制裝置應(yīng)保持良好狀態(tài)，并應(yīng)保留定期測試的證據(jù)。儀表、閥門和管道工程應(yīng)清楚標(biāo)明其用途，并酌情標(biāo)明與之相關(guān)的艙室。
8.LNG船貨物管道系統(tǒng)
LNG管道由對接焊接的低溫不銹鋼管道組成，通過共用管道將每個貨艙與貨物匯流排連接起來。每個儲罐都有一個歧管，連接儲罐的裝載和卸載管道，以便裝載和卸載。
9.氣體測量設(shè)備測試和校準(zhǔn)
根據(jù)船主的具體要求，所有船只都配有便攜式氣體測量設(shè)備。工作人員必須充分了解易燃?xì)怏w蒸汽濃度檢測設(shè)備（無論是固定式還是便攜式）的用途和局限性。
10.LNG運(yùn)輸船載貨航行時的注意事項(xiàng)
LNG運(yùn)輸船在載貨航行時，除了燃燒燃料油外，還經(jīng)常燃燒上述產(chǎn)生的蒸氣，以保持貨艙壓力。值得注意的是，貨物部在載貨航行中的主要工作是維持貨艙壓力和控制貨艙貨液溫度。
11.LNG 運(yùn)輸船在壓載航行期間的注意事項(xiàng)
根據(jù)船舶設(shè)計(jì)，可能有必要同時進(jìn)行裝貨/去壓艙或卸貨/壓艙作業(yè)。在這種情況下，應(yīng)考慮船舶的穩(wěn)定性，特別是艙內(nèi)的自由液面效應(yīng)、正確使用貨艙中心線艙壁閥以及貨物和壓艙物的分配，以確保足夠的穩(wěn)定性。還應(yīng)注意確保重量分配不會導(dǎo)致橫向和縱向方向出現(xiàn)過多的偏移、傾斜或應(yīng)力。
12.LNG船的干船塢準(zhǔn)備工作
干塢的準(zhǔn)備工作從處理所有剩余液貨開始，到符合船塢要求的所有標(biāo)準(zhǔn)的艙室環(huán)境結(jié)束。在干船塢前的航行中，應(yīng)盡可能卸載貨物，以減少船上的殘留貨物，剩余的液體應(yīng)通過氣化處理.
13.LNG儲罐的晃蕩風(fēng)險(xiǎn)
晃蕩是影響膜結(jié)構(gòu)儲罐的一個問題。球形 Moss 設(shè)計(jì)和 IHI 棱柱設(shè)計(jì)等獨(dú)立安全殼系統(tǒng)則不會受到同樣的晃蕩影響。在處理現(xiàn)貨貿(mào)易和海上裝/卸貨時，Moss 設(shè)計(jì)的儲罐在任何儲罐裝載水平上都有部分裝載，這使其比膜式安全殼系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。
14.LNG船安全培訓(xùn)
LNG船隊(duì)每年向世界各地的港口運(yùn)送超過 1.1 億噸的液化天然氣。液化天然氣的意外泄漏非常罕見，沒有重大的貨物損失。. 這一安全記錄歸功于不斷改進(jìn)的液化氣船技術(shù)、液化氣船安全設(shè)備、全面的安全程序、培訓(xùn)、設(shè)備維護(hù)以及有效的管理監(jiān)督。
15.惰性氣體危險(xiǎn)和預(yù)防措施 – 氣體運(yùn)輸船的大氣控制
在運(yùn)載易燃貨物時，貨物系統(tǒng)包含液體和蒸汽。貨艙周圍的大氣通常是惰性的，以防止形成易燃混合物。國際海事組織規(guī)范使用 “環(huán)境控制 “一詞來描述這一過程。為確保安全，需要進(jìn)行一些仔細(xì)的考慮 。
16.穩(wěn)定性和貨物裝載限制–裝載計(jì)算機(jī)的使用
所有LNG船的船長都應(yīng)備有裝載和穩(wěn)定性資料手冊。該手冊應(yīng)包含典型使用條件、裝載、卸載和壓載操作的詳細(xì)信息，評估其他裝載條件的規(guī)定以及船舶生存能力的摘要。
17.如何避免結(jié)構(gòu)鋼在低溫下發(fā)生脆性斷裂？
大多數(shù)金屬和合金在低溫下強(qiáng)度會提高，但韌性會降低（即抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度會提高，但材料會變脆，抗沖擊性會降低），這是因?yàn)闇囟冉档蜁淖儾牧系木w結(jié)構(gòu)。
18.如何應(yīng)對液化天然氣火災(zāi)？可用的滅火劑和安全問題
天然氣中含有多種氣體成分，但甲烷 (CH4) 所占比例最大，占總體積的 60% 到 95%。在考慮消防員處理液化天然氣火災(zāi)的安全問題時，這一事實(shí)非常重要。
