Analysis of Fire and Explosion Properties of LNG

Aim: The aim of this article is to analyse fire and explosion properties of LNG along with the identification of hazards that may arise during emergency incidents involving it. The article is based on an analysis of the available literature and a full-scale experimental study involving a 200-liter LNG tank leading to a jet fire. Introduction: Safe use and proper transport of flammable and harmful substances, together with the analysis of the effects of threats, enable the reduction of the number of accidents and provide possible conditions for the evacuation of people and property in a hazard zone. The compilation and systematization of knowledge on the safe use of the environmentally friendly LNG fuel will allow for an increase in the scope of its use. It is consistent with the state’s sustainable development policy consisting in identifying threats or adjusting technical solutions that minimize losses in transport or industry. Methodology: There are many legal acts in the world regarding safe storage and transport of LNG. One of the most important is Directive 2012/18/EC known as “Seveso III”. This document contains requirements for the prevention of major accidents involving hazardous substances – including LNG – and ways to reduce their negative effects on human health and the environment. Relevant requirements have also been specified in standards, tests, articles and other international acts, including in the European agreement on the international carriage of dangerous goods by road (the so-called ADR Agreement). The article compares flammable and explosive parameters of LNG. Possible scenarios occurring during the release and ignition of the LNG vapour cloud have been shown. The change of pressure of LNG vapour in the 200 l tank as a function of its heating time in the burning spill of a mixture of gasoline and diesel fuel is presented. In such a thermal exposure, a jet fire with a flame length of up to 5 meters was obtained. Conclusions: The proper use of flammable gases should be a priority in ensuring fire and explosion safety in facilities, during transport, etc. Hence, recognizing the threats and comparing them, or matching technical solutions that minimize the effects of LNG failures will allow active inclusion of knowledge in this field in the process of protection against fire and explosion. In case of LNG storage, attention should be paid to the types of materials in the immediate vicinity of this liquefied gas in order to have sufficient mechanical properties at the lowest liquefied gas temperature.

Cel: Celem artykułu jest analiza właściwości pożarowych i wybuchowych LNG wraz z określeniem zagrożeń, które mogą pojawić się podczas zdarzeń awaryjnych z jego udziałem. Artykuł opiera się na analizie dostępnej literatury oraz badaniu eksperymentalnym w pełnej skali z udziałem zbiornika LNG o pojemności 200 litrów doprowadzającego do powstania pożaru strumieniowego (ang. jet fire) Wprowadzenie: Bezpieczne stosowanie oraz właściwy transport substancji palnych i szkodliwych wraz z analizą skutków zagrożeń umożliwiają zmniejszenie liczby awarii i dostarczają możliwe warunki do ewakuacji osób oraz mienia znajdujących się w strefie zagrożenia. Zestawienie i usystematyzowanie wiedzy dotyczącej bezpiecznego stosowania paliwa LNG przyjaznego dla środowiska pozwoli na zwiększenie zakresu jego wykorzystania. Jest to spójne z polityką zrównoważonego rozwoju państwa polegającą na identyfikacji zagrożeń czy dopasowaniu rozwiązań technicznych minimalizujących straty w transporcie lub przemyśle. Metodologia: Na świecie istnieje wiele aktów prawnych dotyczących bezpiecznego magazynowania, składowania oraz transportu LNG. Jednym z najważniejszych jest dyrektywa 2012/18/WE znana jako „Seveso III”. Dokument ten zawiera wymagania dotyczące zapobiegania poważnym awariom z udziałem substancji niebezpiecznych – w tym LNG – oraz sposoby zmniejszenia ich negatywnych skutków dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Istotne wymagania zostały określone także w normach, badaniach, artykułach i innych aktach międzynarodowych, m.in. w umowie europejskiej dotyczącej międzynarodowego przewozu drogowego towarów niebezpiecznych (tzw. Umowa ADR). W artykule dokonano zestawienia parametrów palnych i wybuchowych LNG. Ukazano możliwe scenariusze zachodzące podczas uwolnienia i zapłonu chmury par LNG. Przestawiono zmianę ciśnienia par LNG w zbiorniku o pojemności 200 l w funkcji czasu jego ogrzewania w palącym się rozlewisku mieszaniny benzyny z olejem napędowym. W takiej ekspozycji cieplnej otrzymano pożar strumieniowy o długości płomienia maksymalnie 5 metrów. Wnioski: Właściwe stosowania gazów palnych powinno być priorytetem w zapewnieniu bezpieczeństwa pożarowego i wybuchowego w obiektach, transporcie itp. Stąd też poznanie zagrożeń i ich zestawienie, czy dopasowanie rozwiązań technicznych minimalizujących skutki awarii z LNG pozwoli na aktywne włączenie wiedzy z tego zakresu w proces zabezpieczenia przed pożarem i wybuchem. W przypadku magazynowania LNG należy zwrócić uwagę na rodzaje materiałów znajdujących się w bezpośrednim otoczeniu z tym gazem skroplonym, aby posiadały wystarczające właściwości mechaniczne w najniższej temperaturze skroplonego gazu.