Analysis of Fire and Explosion Properties of LNG Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Marzena Pötkaa)*, Robert Pieca), Dariusz Olcena)

'> The Main School of the Fire Service, Safety Engineering and Civil Protection Department / Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej, Wydzial Inzynierii Bezpieczenstwa i Ochrony Ludnosci * Corresponding author / Autor korespondencyjny: [email protected]

Analysis of Fire and Explosion Properties of LNG Analiza wtasciwosci pozarowych i wybuchowych LNG

ABSTRACT

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. Keywords: LNG, fire safety, process safety Article type: review article

Received: 05.11.2021; Reviewed: 24.11.2021; Accepted: 24.11.2021;

Authors' ORCID IDs: M. Polka - 0000-0002-2280-8137; R. Piec - 0000-0002-5234-5639; Dariusz Olcen - 0000-0003-1384-1215; The authors contributed the equally to this article;

Please cite as: SFT Vol. 58 Issue 2, 2021, pp. 58-73, https://doi.org/10.12845/sft.58.2.2021.4;

This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

ABSTRAKT

Cel: Celem artykulu jest analiza wlasciwosci pozarowych i wybuchowych LNG wraz z okresleniem zagrozen, ktöre mogq pojawic siç podczas zdarzen awaryjnych z jego udzialem. Artykul opiera siç na analizie dostçpnej literatury oraz badaniu eksperymentalnym w pelnej skali z udzialem zbiornika LNG o pojemnosci 200 litröw doprowadzajqcego do powstania pozaru strumieniowego (ang. jet fire)

Wprowadzenie: Bezpieczne stosowanie oraz wlasciwy transport substancji palnych i szkodliwych wraz z analizq skutköw zagrozen umozliwiajq zmniej-szenie liczby awarii i dostarczajq mozliwe warunki do ewakuacji osöb oraz mienia znajdujqcych siç w strefie zagrozenia. Zestawienie i usystematyzowanie wiedzy dotyczqcej bezpiecznego stosowania paliwa LNG przyjaznego dla srodowiska pozwoli na zwiçkszenie zakresu jego wykorzystania. Jest to spöjne z politykq zröwnowazonego rozwoju panstwa polegajqcq na identyfikacji zagrozen czy dopasowaniu rozwiqzan technicznych minimalizujqcych straty w transporcie lub przemysle.

Metodologia: Na swiecie istnieje wiele aktöw prawnych dotyczqcych bezpiecznego magazynowania, skladowania oraz transportu LNG. Jednym z naj-wazniejszych jest dyrektywa 2012/18/WE znana jako „Seveso III". Dokument ten zawiera wymagania dotyczqce zapobiegania powaznym awariom z udzialem substancji niebezpiecznych - w tym LNG - oraz sposoby zmniejszenia ich negatywnych skutköw dla zdrowia ludzkiego i srodowiska. Istotne

wymagania zostaly okreslone takze w normach, badaniach, artykulach i innych aktach miçdzynarodowych, m.in. w umowie europejskiej dotyczqcej miçdzynarodowego przewozu drogowego towarów niebezpiecznych (tzw. Umowa ADR). W artykule dokonano zestawienia parametrów palnych i wy-buchowych LNG. Ukazano mozliwe scenariusze zachodzqce podczas uwolnienia i zaplonu chmury par LNG. Przestawiono zmianç cisnienia par LNG w zbiorniku o pojemnosci 200 l w funkcji czasu jego ogrzewania w palqcym siç rozlewisku mieszaniny benzyny z olejem napçdowym. W takiej ekspozycji cieplnej otrzymano pozar strumieniowy o dlugosci plomienia maksymalnie 5 metrów.

Wnioski: Wlasciwe stosowania gazów palnych powinno bye priorytetem w zapewnieniu bezpieczertstwa pozarowego i wybuchowego w obiektach, transporcie itp. Stqd tez poznanie zagrozert i ich zestawienie, czy dopasowanie rozwiqzart technicznych minimalizujqcych skutki awarii z LNG pozwoli na aktywne wlqczenie wiedzy z tego zakresu w proces zabezpieczenia przed pozarem i wybuchem. W przypadku magazynowania LNG nalezy zwrócie uwagç na rodzaje materialów znajdujqcych siç w bezposrednim otoczeniu z tym gazem skroplonym, aby posiadaly wystarczajqce wlasciwosci mecha-niczne w najnizszej temperaturze skroplonego gazu.

Stowa kluczowe: LNG, bezpieczertstwo pozarowe, bezpieczertstwo procesowe Typ artykutu: artykul przeglqdowy

Przyjçty: 05.11.2021; Zrecenzowany: 24.11.2021; Zaakceptowany: 24.11.2021;

Identyfikatory ORCID autorów: M. Pólka - 0000-0002-2280-8137; R. Piec - 0000-0002-5234-5639; Dariusz Olcen - 0000-0003-1384-1215; Autorzy wniesli równy wklad merytoryczny w powstanie artykulu;

Proszç cytowac: SFT Vol. 58 Issue 2, 2021, pp. 58-73, https://doi.org/10.12845/sft.58.2.2021.4; Artykul udostçpniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

Introduction

Constant human need to maintain an adequate standard of living generates a greater or lesser degree of demand for energy. Saving, optimal use and the search for renewable energy sources should be the subject of action in order to ensure continuity of energy supply. Certainly, the demand for energy and sources that can provide it, along with its safe use, must be consistent with the country's sustainable development policy [1]. The analysis of the safe use of flammable gases in the context of sustainable development, consisting in learning about the risks or adjusting technical solutions that minimize losses in transport or industry, allows to increase the level of safety of all rescuers and the people in the vicinity of flammable gases. Currently, the concept of sustainable development is increasingly entering the mainstream discussion on socio-economic development, becoming a horizontal principle reflected in the development policies of many countries, including fire safety. According to the U.S. Energy Information Agency [2], energy consumption by 2040 will increase by 28% of the previous level. All over the world, intensive efforts are made to develop renewable energy sources and nuclear energy. The production of this type of energy is prospective, but it is forecast that most of the energy generated in the world will be dominated by the use of crude oil and natural gas [2]. Among the various methods of energy production, the use of LNG (liquefied natural gas) as an energy source is considered to be more environmentally friendly than coal-fired or nuclear energy [3]. Power plants for regasifica-tion of liquefied natural gas, e.g. integrated with liquid air energy storage (LAES), due to their flexibility, seem to be a favourable technological solution (they adjust the electricity demand profile to the increased operating profits from energy arbitrage) [4]. The construction of the LNG terminal in Poland in Swinoujscie in 2016 made it possible to receive liquefied natural gas by sea from virtually any direction in the world, which contributed to the

Wstçp

Ciqgta potrzeba cztowieka dotyczqca utrzymania odpowied-niego poziomu zycia generuje w mniejszym lub wiçkszym stop-niu popyt na energiç. Oszczçdzanie, optymalne wykorzystanie i poszukiwanie odnawialnych zrodet energii powinno bye przed-miotem dziatania w celu zapewnienia ciqgtosci dostaw energii. Na pewno zapotrzebowanie na energiç i zrodta, ktore mogq jq zapew-nie wraz z bezpiecznym jej stosowaniem, muszq bye spojne z poli-tykq zrownowazonego rozwoju panstwa [1]. Analiza bezpiecznego stosowania gazow palnych w kontekscie zrownowazonego rozwoju, polegajqca na poznaniu zagrozen czy dopasowaniu rozwiq-zan technicznych minimalizujqcych straty w transporcie lub przemy-sle, pozwala na zwiçkszenie poziomu bezpieczenstwa wszystkich ratownikow i osob przebywajqcych w otoczeniu gazow palnych. Obecnie koncepcja zrownowazonego rozwoju coraz czçsciej wcho-dzi do gtownego nurtu dyskusji nad rozwojem spoteczno-gospodar-czym, stajqc siç zasadq horyzontalnq, odzwierciedlanq w polityce rozwoju wielu panstw, w tym rowniez bezpieczenstwie pozarowym. Jak podaje U.S. Energy Information Agency [2], zuzycie energii do 2040 r. wzrosnie o 28% dotychczasowego poziomu. Na catym swie-cie podejmowane sq intensywne dziatania na rzecz rozwoju zrodet energii odnawialnej i energetyki jqdrowej. Wytwarzanie tego rodzaju energii jest perspektywiczne, niemniej prognozuje siç, ze wiçkszosé wytwarzanej energii na swiecie bçdzie jednak zdominowana wyko-rzystaniem ropy naftowej i gazu ziemnego [2]. Wsrod roznych metod wytwarzania energii, wykorzystanie LNG (ang. liquefied natural gas) jako zrodta energii jest uwazane za bardziej przyjazne dla srodowi-ska niz opalanie wçglem czy energia jqdrowa [3]. Elektrownie do regazyfikacji skroplonego gazu ziemnego np. zintegrowane z maga-zynowaniem energii ciektego powietrza (ang. liquid air energy storage, LAES), ze wzglçdu na swq elastycznose wydajq siç bye korzystnym rozwiqzaniem technologicznym (dopasowujq profil zapotrzebowa-nia na energiç elektrycznq do zwiçkszonych zyskow operacyjnych

diversification of gas supply sources and strengthened Poland's energy security. Distribution of the natural gas via a gas pipeline network is problematic due to the distance between the existing deposits and the potential recipients, as well as the significant costs and time of the investment. As a result, the LNG transport market is becoming more and more popular, as it enables the supply of natural gas to places where network connections are not available. The benefits of this solution mean that there are more and more supporters of the development of the infrastructure that allows for road and rail transport of natural gas processed into a liquid form. In land transport, liquefied natural gas is delivered by road and rail tankers. The possibilities offered by road transport include, above all, speed, availability and flexibility of the deliveries. Unfortunately, also during transport dangerous incidents can occur with LNG. An example of an incident involving LPG was recorded in 2011 in the province of Murcia in Spain - the driver lost control of the vehicle, drove off the road and got stuck in a ditch between the embankment and the roadside. Probably as a result of a fuel leak and the simultaneous presence of an effective energy stimulus, the tanker burst into flames, and then exploded [5].

One of the likely events involving LNG, which can cause high losses, is the boiling liquid expanding vapour explosion (BLEVE). In 1940-2005, more than 1,000 people died as a result of more than 80 BLEVE incidents of flammable substances, more than 10,000 people were injured, and property losses amounted to billions of dollars [6]. Additionally, during the BLEVE explosion, toxic compounds such as chlorine and phosgene may be released, and the infrastructure surrounding the explosion site is destroyed. Hence, getting to know the chemical properties of LNG and the analysis of the possible threats is necessary to predict and limit the effects of its release.

Physicochemical properties of LNG

One of the key energy resources used in the household and industry is natural gas [7-9]. In the industry,this gas is used in two forms - in a liquefied form as LNG and in a compressed form as CNG (compressed natural gas). Natural gas consists of over 90% methane, which is the simplest hydrocarbon belonging to the alkanes. Methane is produced naturally under the conditions of anaerobic decomposition of organic matter, and such processes are favoured by wet lands, e.g. marshes (hence it is called "mud" gas) or it can be produced synthetically [10]. The world's largest deposits of the natural gas are located primarily in Russia, the Middle East, the United States, Canada and Mexico. In Western European countries, the largest deposits are found in the Netherlands and under the bottom of the British and Norwegian sectors of the North Sea. Natural gas in room conditions (i.e. approx. 23°C and 1024 hPa) is a colourless and odourless

z arbitrazu energii elektrycznej) [4]. Powstanie terminalu LNG w Pol-sce w Swinoujsciu w 2016 r. pozwolito na odbieranie skroplonego gazu ziemnego drogq morskq praktycznie z dowolnego kierunku na swiecie, co przyczynito siç do otworzenia drogi do dywersyfikacji zrödet dostaw gazu i wzmocnito bezpieczenstwo energetyczne Polski. Dystrybucja gazu ziemnego za pomocq sieci gazociqgowej jest problematyczna ze wzglçdu na odlegtosc pomiçdzy istniejqcymi zto-zami a potencjalnymi odbiorcami oraz znaczne koszty i czas wyko-nania inwestycji. W zwiqzku z tym coraz wiçkszym zainteresowa-niem cieszy siç rynek transportu LNG pozwalajqcy na dostarczanie gazu ziemnego tam, gdzie nie sq dostçpne potqczenia sieciowe. Korzysci ptynqce z tego rozwiqzania powodujq, ze stale przybywa zwolenniköw rozwoju infrastruktury pozwalajqcej na transport dro-gowy i kolejowy gazu ziemnego przetworzonego do postaci cie-ktej. W transporcie lqdowym skroplony gaz ziemny jest dostar-czany przy pomocy autocystern i cystern kolejowych. Mozliwosci, jakie daje transport samochodowy, to przede wszystkim szybkosc, dostçpnosc i elastycznosc dostaw. Niestety röwniez podczas transportu LNG moze dojsc do zdarzen niebezpiecznych. Przyktadowe zdarzenie z udziatem LPG zanotowano w 2011 roku w prowincji Murcia w Hiszpanii - kierowca stracit kontrolç nad pojazdem, zje-chat z drogi i zaklinowat siç w rowie miçdzy nasypem a poboczem drogi. Prawdopodobnie w skutek wycieku paliwa oraz jednoczesnej obecnosci efektywnego bodzca energetycznego, cysterna stançta w ptomieniach, a zaraz potem nastqpit jej wybuch [5].

Jednym z prawdopodobnych zdarzen z udziatem LNG, ktöre moze powodowac duze straty, jest wybuch ekspandujqcej pary z wrzqcej cieczy (ang. boiling liquid expanding vapour explosion, BLEVE). W latach 1940-2005 w skutek powstania ponad 80 zdarzen BLEVE substancji palnych zginçto ponad 1000 ludzi, poszko-dowanych zostato ponad 10 000 osöb, a straty mienia wynosity miliardy dolaröw [6]. Dodatkowo podczas wybuchu BLEVE moze dochodzic do uwalniania toksycznych zwiqzköw, takich jak chlor i fosgen, zniszczeniu ulega infrastruktura w otoczeniu miejsca powstania wybuchu. Stqd tez poznanie wtasciwosci chemicz-nych LNG, analiza mozliwych zagrozen jest niezbçdna do prze-widywania i ograniczania skutköw jego uwolnienia.

Wtasciwosci fizykochemiczne LNG

Jednym z kluczowych surowcöw energii wykorzystywanym w gospodarstwie domowym i przemysle jest gaz ziemny [7-9]. W przemysle gaz ten stosuje siç w dwöch postaciach - w formie skroplonej jako LNG oraz w postaci sprçzonej jako CNG (ang. compressed natural gas). Gaz ziemny sktada siç w ponad 90% z metanu czyli najprostszego wçglowodoru nalezqcego do alkanöw. Metan powstaje naturalnie w warunkach beztlenowego rozktadu mate-rii organicznej, a takim procesom sprzyjajq tereny podmokte np. mokradta (stqd nazywany jest gazem „btotnym") lub moze byc wytwarzany syntetycznie [10]. Najwiçksze na swiecie ztoza gazu ziemnego znajdujq siç przede wszystkim w Rosji, krajach Bliskiego Wschodu, Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Meksyku. W krajach Europy Zachodniej najwiçksze ztoza wystçpujq w Holandii oraz pod dnem brytyjskiego i norweskiego sektora Morza Pötnocnego. Gaz ziemny w warunkach pokojowych (tj. ok. 23°C i 1024 hPa) jest

substance which, after cleaning and meeting the quality requirements, is liquefied at a temperature of approx. -162°C (the boiling point of LNG depends on its composition and amounts to from -166°C to -157°C) at normal atmospheric pressure [9-10]. This form of natural gas reduces its volume and facilitates transport and storage in vacuum-insulated tanks (i.e. tanks on LNG carriers, on LNG-powered ships, in permanent storage tanks and cryogenic tanks). Due to its very low temperature, LNG can cause both cracks in the materials that make up the walls of the tank and the ship's structure, as well as cause frostbite in people who come into contact with it. Hence, LNG tanks or fittings must be made of special materials resistant to cryogenic liquids and resistant to low temperatures [11]. LNG leaks can cause water to freeze in the air, creating a white fog. Liquefied natural gas is non-corrosive. The absolute density of LNG in liquid form at a temperature of about -160°C, depending on its chemical composition, ranges from 430 kg/m3 to 470 kg/m3, and under extreme conditions it can even reach 520 kg/m3 [9-11]. Hence, LNG spilled on water, the density of which is about 1000 kg/m3, floats on its surface as a lighter one. LNG - like methane - does not dissolve in water. Liquefied natural gas has a volume approx. 600 times smaller than in the gaseous state, which means that after regas-ification, 100 m3 of LNG produces 60,000 m3 of natural gas [1, 9]. Hence, with such efficiency of natural gas, an undesirable event or exposure of fittings to low temperature in LNG leaks may be a factor initiating a fire or explosion, damage to infrastructure and the environment, cause damage to human health or even pose a threat to their lives. The event in the form of oxygen displacement from a given volume (e.g. room) and suffocation of people in it should also be considered. The liquid form of natural gas significantly facilitates its storage and transport, especially by sea. LNG is a liquefied mixture of gaseous hydrocarbons, mainly methane 87-99% mol, ethane 0.1-5.5% mol, propane 0-4% mol, butane 0-2.5% mol, nitrogen 0.02-1% mol and traces of sulphur (less than 4 ppmv) and CO2 (50 ppmv) [12]. LNG is a fuel purified from moisture, carbon dioxide, nitrogen and heavier hydrocarbons, and at the same time a non-conductive liquid. Methane and nitrogen are the first components to be released from an LNG leak. The share of hydrocarbons in the mixture remaining after evaporation of these essential components leads to changes in the composition of LNG. In particular, they can be recorded for a batch of raw material originating from different places of its extraction. Non-adiabatic storage of LNG in tanks causes the liquid to evaporate in them, which also changes the composition of the fuel. Sensors based on the measurement of the dielectric constant of LNG enable accurate measurement of the filling level of the tank, especially in vehicles powered by this fuel, as they take into account the splashing of the liquid level caused by the shocks of the LNG vehicle. Yue Fu et al. [13] describes the use of these sensors for the precise filling of car tanks with liquefied natural gas.

bezbarwnq i bezwonnq substancjq, która po oczyszczeniu i spet-nieniu wymagan jakosciowych zostaje skroplona w temperatu-rze ok. -162°C (temperatura wrzenia LNG zalezy od jego sktadu i wynosi od -166°C do -157°C) przy normalnym cisnieniu atmosfe-rycznym [9-10]. Taka forma gazu ziemnego zmniejsza jego obje-tosc oraz utatwia transport i przechowywanie w zbiornikach izo-lowanych prózniq (tj. zbiornikach na gazowcach LNG, na statkach zasilanych LNG, w statych zbiornikach magazynowych i cyster-nach kriogenicznych). Ze wzgledu na swojq bardzo niskq temperature LNG moze powodowac zarówno pçkniçcia materiatów, z których zbudowane sq sciany zbiornika i konstrukcji statku, jak równiez spowodowac odmrozenia u osób majqcych z nim kontakt. Stqd tez zbiorniki czy armatura z LNG muszq byc wyko-nane ze specjalnych materiatów wytrzymatych na ciecze krio-geniczne, które sq odporne na niskie temperatury [11]. Wycieki LNG mogq powodowac zamarzanie wody w powietrzu, tworzqc biatq mgte. Skroplony gaz ziemny nie jest zrqcy i nie ma wtasno-sci korodujqcych. Gçstosc bezwzglçdna LNG w postaci ciektej w temperaturze ok. -160°C, w zaleznosci od jego sktadu chemicz-nego, wynosi od 430 kg/m3 do 470 kg/m3, a w skrajnych warunkach osiqga nawet wartosc do 520 kg/m3 [9-11]. Stqd tez LNG roz-lany na wodzie, której gestosc wynosi ok. 1000 kg/m3, jako lzejszy unosi sie na jej powierzchni. LNG - tak jak i metan - nie rozpusz-cza sie w wodzie. Skroplony gaz ziemny ma objetosc ok. 600 razy mniejszq niz w stanie gazowym, co oznacza, ze po regazyfikacji ze 100 m3 LNG otrzymuje sie 60 000 m3 gazu ziemnego [1, 9]. Stqd przy takiej wydajnosci gazowego gazu ziemnego, niepozqdane zdarzenie czy tez ekspozycja armatury na niskq temperature przy wyciekach LNG, moze byc czynnikiem inicjujqcym pozar lub wybuch, zniszczenia w infrastrukturze i srodowisku, powodowac uszczerbek na zdrowiu ludzi lub wrçcz stanowic zagrozenie dla ich zycia. Nalezy równiez rozpatrzyc zdarzenie w postaci wypar-cia tlenu z danej objetosci (np. pomieszczenia) i uduszenie osób w nim przebywajqcym. Postac ciekta gazu ziemnego znacznie utatwia jego magazynowanie i transport, zwtaszcza transport drogq morskq. LNG to skroplona mieszanina gazowych weglowodorów, gtównie metanu 87-99% mol, etanu 0,1-5,5% mol, propanu 0-4% mol, butanu 0-2,5% mol, azotu 0,02-1 mol% i sladowych ilosci siarki (mniej niz 4 ppmv) oraz CO2 (50 ppmv) [12]. LNG jest pali-wem oczyszczonym z wilgoci, dwutlenku wegla, azotu i ciçzszych weglowodorów i jednoczesnie cieczq nieprzewodzqcq. Metan i azot sq pierwszymi sktadnikami, które uwalniajq sie z miejsca wycieku LNG. Udziat weglowodorów w pozostatej po odparowa-niu tych zasadniczych sktadników mieszaninie prowadzi do zmian w sktadzie LNG. W szczególnosci mozna je zanotowac dla partii surowca pochodzqcego z róznych miejsc jego wydobywania. Nie-adiabatyczne sktadowanie LNG w zbiornikach powoduje, ze ciecz w nich odparowuje, co równiez prowadzi do zmiany sktadu paliwa. Czujniki oparte na pomiarze statej dielektrycznej LNG umozli-wiajq doktadny pomiar poziomu napetnienia zbiornika, zwtaszcza w pojazdach napedzanym tym paliwem, gdyz uwzgledniajq rozchlapywanie sie poziomu cieczy spowodowane wstrzqsami pojazdu LNG. W publikacji Yue Fu i in. [13] opisano zastosowanie tych czujników do procesu precyzyjnego napetnienia zbiorników samochodowych ze skroplonym gazem ziemnym.

Fire and explosion hazards of LNG

Accidents involving LPG take various forms and depend on the conditions of gas operation, storage, and the type of event. The combustion of methane gas, or when released from the liquid phase, is related to the type of emission source, the application of an effective ignition source within its emission, and the time it takes to form a fuel-air cloud. The density of gaseous methane at low temperature, close to its condensation (-160°C), is approx. 1.751 kg/m3, so its absolute density is higher than that of air [9]. Hence, when it is released, LNG initially has a temperature close to its condensation temperature and accumulates just above the ground or above the water surface and evaporates using energy from the environment. At this stage, after evaporation, LNG becomes a heavy gas, and its heating to approx. -123°C causes the LNG vapour to become gas with a density similar to air. Then, as the temperature rises to a value of about -110°C (-113°C for methane), it becomes lighter than air and mixes easily with it. The initial violent evaporation is continued until the evaporation rate reaches a constant value depending mainly on the thermal properties of the substrate into which LNG is released and the heat obtained from the emission environment - most often from the air. The substrate heats LNG, causing it to evaporate due to heat conduction from the surface, convection from the surrounding air and its humidity [14-17]. Water from air humidity is a latent energy store and supports the process of LNG evaporation. When LNG vapours are mixed with air, the latter is cooled and water from its moisture condenses as a result of the heat released from the phase change of water. If LNG leaks from pressure equipment or pipelines, it will be streamed into the atmosphere. This process is related to the intense physical mixing of LNG with air. At the initial stage of mixing, particles of liquid natural gas in the form of aerosols can be identified in the released cloud of the mixture, which will then gradually evaporate as a result of mixing with air. Ignition of the methane-air mixture formed as a result of LNG release occurs when an appropriate stimulus appears in the range of methane concentration in the air between the lower and upper explosion limits (LEL and UEL) [18]. The explosion limits of methane, like that of other flammable gases, are not constant and depend on pressure and temperature. The presence of inert components affects the ignition of a flammable natural gas mixture. As their concentration increases, the ignition conditions deteriorate and the GGW value drops significantly. Based on the research [16-22], it was found that the LEL of methane is 4.6 ± 0.3%, and the UEL of methane - 15.8 ± 0.4%, when methane is ignited in the air at a temperature of 20°C and 100 kPa (relates to ambient temperature and pressure), while in oxygen they are 5.1-61.0 vol.% [19-22]. When the released LNG cloud, spreading in the air just above ground level, finds an effective source of ignition on its way, it can cause an unconfined vapour cloud explosion (UVCE), i.e. an explosion of a vapour cloud in an unlimited space. The concentration of the natural gas in the cloud of released LNG varies - initially highest in the centre of the cloud and right on the ground, up to a very small one at the edge of the cloud. The maximum concentration of the natural

Zagrozenia pozarowo-wybuchowe LNG

Awarie z udziatem LPG majq röznq postac i zalezq od warun-köw eksploatacji gazu, przechowywania, rodzaju zdarzenia. Spa-lanie metanu w postaci gazowej lub podczas uwalniania go z fazy ciektej zwiqzane jest z rodzajem zrödta emisji, przytozeniem w obrçbie jego emisji efektywnego zrödta zaptonu i czasem utwo-rzenia obtoku paliwo-powietrze. Gçstosc gazowego metanu w niskiej temperaturze, bliskiej skropleniu (-160°C), wynosi ok. 1,751 kg/m3, a wiçc jego gçstosc bezwzglçdna jest wiçksza od gçstosci powietrza [9]. Stqd tez podczas jego uwolnienia LNG poczqtkowo ma temperaturç zblizonq do temperatury skroplenia i gromadzi siç tuz nad powierzchniq gruntu lub nad powierzchniq wody i odparowuje, wykorzystujqc energiç z otoczenia. Na tym etapie LNG po odparowaniu staje siç ciçzkim gazem, a jego ogrza-nie do temp. ok. -123°C powoduje, ze para LNG stanie siç gazem

0 gçstosci zblizonej do powietrza. Nastçpnie wraz ze wzrostem temperatury do wartosci ok. -110°C (-113°C dla metanu) staje siç lzejszy od powietrza i tatwo siç z nim miesza. Poczqtkowo wystç-pujqce gwattowne odparowanie jest kontynuowane az do momentu, gdy szybkosc parowania osiqgnie statq wartosc zaleznq gtöwnie od wtasciwosci cieplnych podtoza, na ktöre LNG jest uwal-niany oraz ciepta uzyskanego z otoczenia emisji - najczçsciej z powietrza. Podtoze ogrzewa LNG, powodujqc jego odparowanie w skutek przewodzenia ciepta z powierzchni, konwekcjç z otacza-jqcego powietrza i jego wilgotnosci [14-17]. Woda z wilgoci powietrza stanowi magazyn energii utajonej i wspomaga proces odpa-rowania LNG. Podczas mieszania par LNG z powietrzem, to ostatnie jest schtadzane i woda z jego wilgoci ulega skraplaniu jako wynik uwalnianego ciepta z przemiany fazowej wody. Jesli nastqpi wyciek LNG z urzqdzen cisnieniowych lub rurociqgöw, bçdzie siç on uwalniat strumieniowo do atmosfery. Proces ten zwiqzany jest z intensywnym, fizycznym mieszaniem siç LNG z powietrzem. W poczqtkowej fazie mieszania, w uwolnionej chmu-rze mieszaniny mozna zidentyfikowac czqsteczki ciektego gazu ziemnego w postaci aerozolu, ktöre nastçpnie - w wyniku procesu mieszania z powietrzem - stopniowo bçdq odparowywac. Zapton mieszaniny metanowo-powietrznej utworzonej w wyniku uwolnienia LNG nastçpuje w przypadku, kiedy pojawi siç odpowiedni bodziec w zakresie stçzenia metanu w powietrzu miçdzy dolnq

1 görnq granicq wybuchowosci (DGW i GGW) [18]. Granice wybu-chowosci metanu, tak jak i innych gazöw palnych, nie sq state i zalezq od cisnienia oraz temperatury. Na zapton mieszaniny pal-nej gazu ziemnego ma wptyw obecnosc sktadniköw obojçtnych. Wraz ze wzrostem ich stçzenia pogarszajq siç warunki zaptonu i znacznie obniza siç wartosc GGW. Na podstawie badan [16-22] stwierdzono, ze DGW metanu wynosi 4,6 ± 0,3%, a GGW metanu - 15,8 ± 0,4%, gdy metan jest zapalany w powietrzu w temperaturze 20°C i 100 kPa (odnosi siç do temperatury i cisnienia otoczenia), natomiast w tlenie wynoszq 5,1-61,0% obj. [19-22]. Gdy uwol-niona chmura LNG, rozprzestrzeniajqc siç w powietrzu tuz nad poziomem gruntu, znajdzie na swej drodze efektywne zrödto zaptonu, moze spowodowac wybuch typu UVCE (ang. unconfined vapor cloud explosion), czyli wybuch chmury par w przestrzeni nie-ograniczonej. Stçzenie gazu ziemnego w chmurze uwolnionego LNG jest rözne - poczqtkowo najwiçksze w srodku chmury i tuz

gas in the cloud depends mainly on the total volume of air mixed with the gas and the mixing speed. This, in turn, depends on the Pasquill stability class and the degree of turbulence during the mixing process. The size of the formed natural gas cloud depends primarily on the mass of the released LNG, its dispersion time and weather conditions. At the beginning of the LNG dispersion, the greater part of the cloud volume will contain a gas concentration higher than the UEL. However, on the periphery of the cloud, flammable areas of the mixture may form, i.e. the gas concentration will be between the LEL and the UEL. On this basis, it can be concluded that already in the initial stage of an LPG leak, the created gas-air mixture will pose a risk of explosion. At the moment of evaporation of the entire amount of LNG, the gas concentration in the cloud will gradually decrease, even below the LEL value, so the mixture will not pose a risk of explosion [20]. The maximum explosion pressure occurs at a stoichiometric concentration of methane of ~ 9.5% [22]. In the released cloud of LNG in open space, the natural gas burns relatively slowly, creating relatively small overpressures of less than 5*103 Pa [22]. Higher values of overpressure resulting from the explosion of the LNG cloud appear in areas where turbulence of the resulting flame may occur, i.e. in areas with a high degree of densification of building and process structures or in spaces limited by obstacles. The value of the maximum pressure and UEL of a methane explosion also increases at an increased initial pressure [18]. The maximum explosion pressure decreases with the increase of the initial temperature of the combustible mixture, because at an elevated temperature the reaction rate of methane combustion is higher, but the total mass of the combustible gas in the combustible mixture with air is lower than at lower temperatures providing the initial pressure. The temperature of a methane explosion in an open space can be as high as 1,875°C, reaching even 2,650°C in a confined space. The ignition temperature of LPG is -188°C, auto-ignition 537°C, and the minimum ignition energy is about 0.25 mJ [21-22]. Computational fluid dynamics (CFD) allows modelling the process of mixing LNG vapours and air, taking into account the thermodynamic properties of each component depending on the temperature and fluid dynamics. The CFD technique allows to take into account the characteristics of the terrain where the gas was released, i.e. the topography, the degree of its compaction with obstacles, as well as the infrastructure of the gas leakage environment and other factors affecting the gas-air mixing process. The dispersion of LNG vapours into the environment has been extensively studied both numerically and experimentally [23-28]. The research was performed in order to analyse hazardous events involving LNG and to obtain a comprehensive database for numerical research. A wide range of experiments were conducted for different leak rates, spill sizes and terrain characteristics. However, most of them were carried out in desert areas with high air temperature and low humidity (temperature > 30°C and relative humidity < 30%). Air humidity (RH) influences the dispersion of LNG vapours and should be included in the research, as LNG shipping and receiving terminals are usually located in coastal areas, where the ambient air is usually very humid (RH > 50%) [12]. The probability of fog formation

na gruntem, az do bardzo matego na obrzezach chmury. Maksy-malne stezenie gazu ziemnego w chmurze zalezy gtównie od cat-kowitej objetosci powietrza zmieszanego z gazem oraz szybkosci mieszania. Ta z kolei zalezna jest od klasy stabilnosci Pasquilla oraz stopnia turbulencji podczas procesu mieszania. Rozmiar utworzonej chmury gazu ziemnego zalezy przede wszystkim od masy uwolnionego LNG, czasu jego dyspersji oraz warunków atmosferycznych. Na poczqtku dyspersji LNG, wieksza czesc objetosci chmury bedzie zawierata stezenie gazu wyzsze niz GGW. Jed-nakze na obrzezach chmury mogq utworzyc sie obszary miesza-niny w zakresie palnosci tzn. stezenie gazu bedzie pomiedzy DGW a GGW. Na tej podstawie mozna stwierdzic, ze juz w poczqtkowej fazie wycieku LPG powstata mieszanina gazowo-powietrzna bedzie stwarzac zagrozenie wybuchem. W momencie odparowa-nia catej ilosci LNG stezenie gazu w chmurze stopniowo bedzie ulegato obnizaniu, nawet ponizej wartosci DGW, a wiec mieszanina nie bedzie stwarzata zagrozenia wybuchem [20]. Maksymalne cisnienie wybuchu wystepuje przy stezeniu stechiometrycznym metanu wynoszqcym ~9,5% [22]. W uwolnionej chmurze LNG w przestrzeni otwartej, gaz ziemny spala sie stosunkowo wolno, tworzqc wzglednie mate nadcisnienia o wartosci mniejszej niz 5*103 Pa [22]. Wieksze wartosci nadcisnienia bedqce wynikiem wybuchu chmury LNG pojawiajq sie w obszarach, w których moze dojsc do turbulencji powstatego ptomienia, tj. w rejonach o duzym stopniu zageszczenia konstrukcji budowlanych, procesowych lub w przestrzeniach ograniczonych przeszkodami. Wartosc maksy-malnego cisnienia i GGW wybuchu metanu wzrasta równiez przy podwyzszonym cisnieniu poczqtkowym [18]. Maksymalne cisnienie wybuchu zmniejsza sie wraz ze wzrostem temperatury poczqtkowej mieszaniny palnej, gdyz w podwyzszonej temperaturze szybkosc reakcji spalania metanu jest wieksza, ale catkowita masa palnego gazu w mieszaninie palnej z powietrzem jest mniejsza niz w nizszych temperaturach zapewniajqcych cisnienie poczqtkowe. Temperatura wybuchu metanu na wolnej przestrzeni moze wyno-sic 1875°C, dochodzqc w przestrzeni zamknietej nawet do 2650°C. Temperatura zaptonu LPG wynosi -188°C, samozaptonu 537°C, a minimalna energia zaptonu to ok. 0,25 mJ [21-22]. Obliczeniowa dynamika ptynów (ang. computional fluid dynamics, CFD) umozliwia modelowanie procesu mieszania par LNG i powietrza z uwzgled-nieniem termodynamicznych wtasciwosci kazdego sktadnika w zaleznosci od temperatury i dynamiki ptynów. Technika CFD pozwala na uwzglednienie charakterystyki terenu, na którym doszto do uwolnienia gazu tzn. zarówno uksztattowanie terenu, stopien jego zageszczenia przeszkodami, jak tez infrastrukture otoczenia wycieku gazu i inne czynniki wptywajqce na proces mie-szania sie gazu z powietrzem. Dyspersja par LNG do otoczenia zostata szeroko zbadana zarówno numerycznie, jak i eksperymen-talnie [23-28]. Badania zostaty wykonane w celu analizy zdarzen niebezpiecznych z udziatem LNG i uzyskania kompleksowej bazy danych do badan numerycznych. Eksperymenty byty prowadzone w szerokim zakresie dla róznych szybkosci wycieków, rozmiarów rozlewisk i charakterystyki terenu. Jednak wiekszosc z nich zostata przeprowadzona na terenach pustynnych, o duzej temperaturze powietrza i matej wilgotnosci (temperatura > 30°C i wilgot-nosc wzgledna < 30%). Wilgotnosc powietrza (RH) wptywa na dys-persje par LNG i powinna byc uwzgledniana w badaniach, gdyz

following an accidental release of LNG in these areas is significantly high. A cloud of fog that mixes with LNG vapours is commonly confused with a trace of an LNG cloud of vapours. The experimental studies by Cormier et al. [17] show different sizes of the visible gas cloud captured by a VHS and infrared camera. The actual size of the LNG vapour cloud as recorded by the infrared camera was much larger than that of the fog cloud, meaning a larger area of LNG flammable gas. Fog is an aerosol consisting of airborne droplets of water or ice crystals when water vapour condenses or solidifies due to low temperature. Often, in the simulations, the fog is treated only as liquid water droplets, and the ice formation process is not taken into account as dominant in the dispersion of LNG vapour in large and open spaces and usually above its freezing point. In case of low air humidity (e.g. RH < 30%), the LNG vapour cloud moves beyond the visible fog, which was confirmed by the experimental results. However, in scenarios with high air humidity (e.g. RH > 50%), the fog may overtake and dominate the LNG vapour cloud. The formation of fog in the area of LNG release may reduce the effect of vapour dispersion of this gas and slow down the process of its dispersion to the environment. As shown in the research [29], the turbulence models selected for simulation and the introduced boundary conditions have the greatest impact on modelling the dispersion of this gas.

Fire and explosion hazards of LNG during its transport, storage or use mainly result from its flammability, high density of liquid natural gas at a boiling point of approx. -162°C at atmospheric pressure. LNG, when released as a combustible cryogenic liquid, forms a large-volume gas cloud and, when mixed with air, forms an explosive mixture. The main hazards related to the storage and transport of LNG include fires and explosions that may occur as a result of an LNG leak and spill in the presence of an effective ignition source. If not ignited, the LNG will evaporate, expand and eventually form a vapour cloud that disperses into the atmosphere. In case of LNG ignition, it is possible to create a flash fire, a cloud of vapours with air, jet fire, a fire on a spill, or an explosion of a mixture of vapours with air [30, 12]. The consequences of LNG fires and explosions depend mainly on the temperature of the flammable mixture and the initial composition of the gas, as well as on the diameter of the spill fire [31-32]. Additional flame turbulence in the cloud of a combustible mixture may result from the presence of LPG aerosol particles in the cloud or the presence of a space crowded with obstacles (e.g. process installations) and cause higher overpressure values during explosions. The size of the released LNG cloud will largely depend on the mass of the released LNG, the time of its release and diffusion, and weather conditions. In the open space in the formed LNG cloud, combustible gas burns slowly, thus generating low overpressure [31]. Table 1 presents the possible types of fire hazards caused by LNG.

terminale wysytkowe i odbiorcze LNG zwykle znajdujq siç na obszarach przybrzeznych, gdzie powietrze otoczenia jest przewaz-nie bardzo wilgotne (RH > 50%) [12]. Prawdopodobienstwo powsta-nia mgty po przypadkowym uwalnianiu LNG na tych terenach jest znaczqco wysokie. Chmura mgty, ktora miesza siç z oparami LNG jest powszechnie mylona ze sladem chmury par LNG. Badania eks-perymentalne przeprowadzone przez Cormier'a i in. [17] pokazujq rozne wielkosci widocznego obtoku gazu zarejestrowanego przez kamerç VHS i w podczerwieni. Rzeczywista wielkosc chmury pary LNG zarejestrowana przez kamerç w podczerwieni byta znacznie wiçksza niz chmura mgty, co oznacza wiçkszy obszar palnego gazu. Mgta jest aerozolem sktadajqcym siç z unoszqcych siç w powietrzu kropelek wody lub krysztatkow lodu, gdy para wodna skrapla siç lub zestala z powodu niskiej temperatury. Czçsto w symulacjach mgta jest traktowana wytqcznie jako kropelki wody w stanie ciektym. Proces tworzenia siç lodu nie jest brany pod uwagç jako dominujqcy podczas dyspersji pary LNG na duzych oraz otwartych przestrzeniach i zwykle powyzej temperatury jego zamarzania. W przypadku niskiej wilgotnosci powietrza (np. RH < 30%) obtok par LNG przemieszcza siç poza widocznq mgtç, co potwierdzity wyniki eksperymentalne. Jednak w scena-riuszach o wysokiej wilgotnosci powietrza (np. RH > 50%), mgta moze wyprzedzic i zdominowac chmurç par LNG. Tworzenie siç mgty w obszarze uwolnienia LNG moze zmniejszyc efekt dyspersji par tego gazu i spowolnic proces jego rozpraszania do otoczenia. Jak wykazano w badaniach [29], wybrane do symulacji modele turbulencji i wprowadzone warunki graniczne najbardziej wptywajq na modelowanie dyspersji tego gazu.

Zagrozenia pozarowo-wybuchowe LNG podczas jego trans-portu, magazynowania czy tez stosowania wynikajq gtownie z jego palnosci, duzej gçstosci ciektego gazu ziemnego w temperaturze wrzenia ok. -162°C przy cisnieniu atmosferycznym. LNG jako palna ciecz kriogeniczna po uwolnieniu tworzy obtok gazu o duzej objç-tosci, natomiast po wymieszaniu z powietrzem tworzy miesza-ninç wybuchowq. Do gtownych zagrozen zwiqzanych z magazy-nowaniem i transportem LNG nalezy zaliczyc pozary i wybuchy, ktore mogq powstac w wyniku wycieku i rozlania LNG w obecno-sci efektywnego zrodta zaptonu. W przypadku braku zaptonu LNG wyparuje, rozprzestrzeni siç i ostatecznie utworzy chmurç pary, ktora rozproszy siç w atmosferze. W przypadku zaptonu LNG moz-liwe jest powstanie pozaru btyskawicznego chmury par z powie-trzem, pozaru strumieniowego, pozaru rozlewiska czy wybuchu mieszaniny par z powietrzem [30, 12]. Konsekwencje pozarow i wybu-chow LNG zalezq gtownie od temperatury mieszaniny palnej i sktadu poczqtkowego gazu, a takze od srednicy pozaru rozlewiska [31-32]. Dodatkowa turbulencja ptomienia w chmurze mieszaniny palnej moze wynikac z obecnosci czqsteczek aerozolu LPG w chmurze czy tez wystçpowania przestrzeni zattoczonej przeszkodami (np. instalacji procesowych) i powodowac wyzsze wartosci nad-cisnien podczas wybuchow. Rozmiar uwolnionej chmury LNG bçdzie w duzej mierze uzalezniony od masy uwolnionego LNG, czasu jego uwolnienia i dyfuzji oraz warunkow atmosferycznych. Na przestrzeni otwartej w powstatej chmurze LNG gaz palny spala siç wolno, tym samym generujqc niskie nadcisnienia [31]. W tabeli 1 przedstawione zostaty mozliwe rodzaje zagrozen poza-rowych powodowanych przez LNG.

Table 1. Summary of the main types of fire hazards caused by LNG

Tabela 1. Zestawienie gtöwnych typöw zagrozen pozarowych powodowanych przez LNG

Type / Rodzaj Hazard type / Typ zagrozenia Observation / Obserwacje Possible worst case scenario / Mozliwy najgorszy scenariusz Hazardous effect / Efekt niebezpieczne

1 2 3 4 5

Flash fire, FF / Pozar obtoku FF) Deflagration combustion of a combustible mixture without generating a destructive pressure wave / Deflagracyjne spalanie mieszaniny palnej bez wytworzenia niszczqcej fali cisnienia LNG leak, formation of a cloud of vapours mixed with air and its ignition / Wyciek LNG, powstanie obtoku par wymieszanej z powietrzem i jej zapton Thermal radiation

Fire / Pozar Jet fire (JF) / Pozar strumieniowy (JF) A jet-shaped flame formed at the outlet of gas flowing from a pressure vessel through a small opening / Ptomien w ksztatcie stru-mienia powstajqcy u wylotu gazu wyptywajq-cego ze zbiornika cisnieniowego przez maty otwör Heating by a flame of the tank, weakening the strength of the tank or exceeding the allowable pressure in the tank / Ogrzewanie ptomieniem zbiornika, ostabienie wytrzymatosci zbiornika lub przekroczenie dopuszczalnego cisnienia w zbiorniku flux and toxic products of thermal decomposition and combustion / Strumien promie-niowania cieplnego oraz toksyczne produkty rozktadu

Cryogenic fluid spill fire / Pozar rozlewiska cieczy kriogenicznej Combustion of a flammable mixture, i.e. LNG vapours mixed with air / Spalanie mieszaniny palnej tzn. par LNG wymieszanych z powietrzem Ignition of the flammable mixture resulting from the evaporation of LNG vapours / Zapalenie mieszaniny palnej powstatej z odparowania par LNG termicznego i spalania

In a confined space (VCE) / W ograni-czonej przestrzeni (VCE) Heterogeneous, usually deflagration combustion of a flammable mixture in a confined space with the formation of a pressure wave or a shock wave / Heterogeniczne, zwykle deflagracyjne spalanie mieszaniny palnej w ograniczonej przestrzeni z powstaniem fali cisnienia lub fali uderzeniowej Outflow of gas, liquefied gas or superheated liquid from the pressure vessel, possible flame turbulence and transition to detonation / Wyptyw gazu, gazu skroplonego lub przegrza-nej cieczy ze zbiornika cisnieniowego, mozliwosc turbulencji ptomienia i przejscia w detonaj Pressure wave, heat radiation, debris / Fala cisnienia, promieniowanie cieplne, odtamki

In the open space (UVCE) / W otwartej przestrzeni (UVCE) Heterogeneous combustion of a flammable mixture with the formation of a pressure wave / Heterogeniczne spalanie mieszaniny palnej z powstaniem fali cisnienia Dispersion and delayed ignition / Dyspersja oraz zapton opözniony Pressure wave, heat radiation, debris / Fala cisnienia, promieniowanie cieplne, odtamki

Explosion / Wybuch Expanding steam from a boiling liquid (BLEVE) / Ekspandu-jqcej pary z wrzqcej cieczy (BLEVE) Sudden rupture of the tank with the ejection of expanding vapours of the liquid at a liquid temperature higher than its boiling point at normal atmospheric pressure, resulting from a large multi-site damage to the tank / Nagte roze-rwanie zbiornika z wyrzutem rozprçzajqcych siç par cieczy w temp. cieczy wyzszej od jej temperatury wrzenia przy normalnym cisnieniu atmosferycznym, powstaty w wyniku duzego wielomiejscowego uszkodzenia zbiornika External fire, e.g. spillages or JF, containing a liquefied gas tank within its reach, creating a fireball / Zewnçtrzny pozar np. rozlewiska lub JF, obejmujqcy swoim zasiçgiem zbiornik z gazem skroplonym, utworzenia kuli ognia Pressure wave, heat radiation, debris / Fala cisnienia, promieniowanie cieplne, odtamki

Physical explosion / Wybuch fizyczny Failure to observe the parameters of the tank strength, error when filling the tank, exceeding the allowable pressure in the tank, exceeding the maximum temperature in the system with overpressure / Nieprzestrzeganie parametröw wytrzymatosci zbiornika, btqd przy napet-nianiu zbiornika, przekroczenie w zbiorniku dopuszczalnego cisnienia, przekroczenie maksymalnej temperatury w uktadzie z nad-cisnieniem An external fire, e.g. a spill or a JF, covering the liquefied gas tank with its reach / Zewnçtrzny pozar np. rozlewiska lub JF, obejmujqcy swoim zasiçgiem zbiornik z gazem skroplonym Pressure wave, heat radiation, debris / Fala cisnienia, promieniowanie cieplne, odtamki

Source: Own elaboration based on [31]. Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [31].

Liquefied natural gas does not pose a threat in the form of environmental contamination. Upon contact with air, LNG evaporates and is thinned in the air. Therefore, it is much less harmful and dangerous fuel than crude oil or LPG. The average heat of combustion of LNG is about 39.26 MJ/m3, which in terms of mass amounts to 54 MJkg-1. This value is close to the value of heat of combustion of LPG (approx. 54 MJkg-1) or acetylene (50 MJkg-1) [33-34]. LNG as a fuel is characterized by a relatively high volume of energy density compared to typical fuels such as crude oil or LPG, and in addition, during combustion it emits relatively small amounts of nitrogen oxides compared to diesel or gasoline or fossil fuels [35]. The low temperature of LPG compared to the ambient temperature can cause frostbite when it comes into direct contact with the human skin. Materials exposed to low temperature must have sufficient mechanical properties at the lowest liquefied gas temperature. This threat has a limited range depending on the size of the spill. The cryogenic plant operates at the temperatures much lower than the ambient temperature, therefore all insufficiently insulated parts will be covered with frost. Water and other fluids, when they freeze, can block valves and piping, which should be properly designed, cleaned, and drained. LNG storage tanks are pressure tanks usually built of double walls, internal and external, between which there is a vacuum, ensuring good thermal insulation from the environment. The figure below shows follow-up scenarios, which takes into account the sequence of probable events after an LNG leak. Usually, during fires of LNG tanks, jet fires are most often observed, less often BLEVE or fires of cryogenic fluid spill. The publication of Lee [36] shows the influence of technological conditions of LNG regasification on the simulation results of LNG emissions depending on the size of the source of leakage into the environment and the probability of ignition on vessels. A quantitative risk assessment (QRA) of the floating unit regasification process was also performed using the frequencies and effects of an LNG explosion fire. A probabilistic safe distance for the selected lengths of flames in a jet fire was estimated, together with an analysis of the consequences of hazardous events and risk assessment. The analysis of stream fires showed that the risk of LNG leakage horizontally in relation to the vertical one was higher, while the risk of this gas explosion was similar in both directions.

Skroplony gaz ziemny nie stanowi zagrozenia w postaci ska-zenia srodowiska. W przypadku kontaktu z powietrzem, LNG odpa-rowuje i rozrzedza sie w powietrzu. Zatem jest on znacznie mniej szkodliwym i niebezpiecznym paliwem niz ropa naftowa czy LPG. Ciepto spalania LNG wynosi srednio ok. 39,26 MJ/m3, co w prze-liczeniu na mase wynosi 54 MJkg-1. Wartosc ta zblizona jest do wartosci ciepta spalania gazu LPG (ok. 54 MJkg-1) czy acetylenu (50 MJkg-1) [33-34]. LNG jako paliwo charakteryzuje sie stosun-kowo duzq objetosciowo gestosciq energii w porównaniu do typo-wych paliw jak ropa naftowa czy LPG, a oprócz tego podczas spa-lania wydziela stosunkowo mate ilosci tlenków azotu w porównaniu do oleju napedowego lub benzyny czy paliw kopalnianych [35]. Niska temperatura ptynnego gazu ziemnego w porównaniu z tempera-turq otoczenia moze spowodowac odmrozenia przy bezposred-nim kontakcie ze skórq cztowieka. Materiaty narazone na niskq temperature muszq posiadac wystarczajqce wtasciwosci mecha-niczne w najnizszej temperaturze skroplonego gazu. To zagroze-nie ma ograniczony zasieg zalezny od wielkosci rozlewiska. Insta-lacja kriogeniczna dziata w temperaturach znacznie nizszych niz otoczenie, dlatego wszystkie niedostatecznie zaizolowane cze-sci zostanq pokryte szronem. Woda i inne ptyny po zamarznieciu mogq blokowac zawory i przewody rurowe, które powinny byc pra-widtowo zaprojektowane, czyszczone i osuszane. Zbiorniki maga-zynujqce LNG to zbiorniki cisnieniowe zbudowane najczesciej z podwójnych scianek, wewnetrznych i zewnetrznych, pomiedzy którymi panuje próznia, zapewniajqca dobrq izolacje termicznq od otoczenia. Na ponizszej rycinie zostato przedstawione drzewo zdarzen scenariuszy nastepczych, które uwzglednia kolejnosc praw-dopodobnych zdarzen po wycieku LNG. Zazwyczaj podczas poza-rów zbiorników z LNG najczesciej mozna zaobserwowac pozary strumieniowe, rzadziej BLEVE czy tez pozary rozlewiska cieczy kriogenicznej. W publikacji Lee'a [36] ukazano wptyw warunków technologicznych prowadzenia regazyfikacji LNG na wyniki symu-lacji emisji LNG w zaleznosci od rozmiarów zródta wycieku do srodowiska i prawdopodobienstwo zaptonu na jednostkach ptywajq-cych. Wykonano równiez ilosciowq ocene ryzyka (ang. quantitative risk assessment, QRA) procesu regazyfikacji ptywajqcej jednostki wykorzystujqc czestotliwosci i skutki pozaru wybuchu LNG. Osza-cowano probabilistycznq bezpiecznq odlegtosc dla wytypowanych dtugosci ptomieni w pozarze strumieniowym wraz z analizq kon-sekwencji zdarzen niebezpiecznych i ocenq ryzyka. Analiza poza-rów strumieniowych wykazata, ze ryzyko wycieku poziomego LNG w stosunku do pionowego byto wieksze, podczas gdy ryzyko wybu-chu tego gazu byto zblizone w obu kierunkach.

Instant ignition Pool fire or jet fire / Pozar

of the cloud / Natychmia- rozlewiska lub pozar

stowy zapton chmury strumieniowy

Figure 1. Follow-up scenarios involving LNG

Rycina 1. Drzewo zdarzen scenariuszy nast^pczych z udziatem LNG

Source: Own elaboration.

Zrodto: Opracowanie wtasne.

LNG storage and road transport

Under fire conditions, LNG tanks and installations may pose a risk of failure or explosion. In order to ensure adequate safety in industrial plants in the event of such a threat, the European Commission introduced Directive 2012/18/EC also known as Seveso III [37]. It contains requirements for the prevention of major accidents involving hazardous substances and ways to reduce their effects on human health and the environment. According to Seveso III, the main hazardous installations are divided into hazard levels - lower, applicable to installations with more than 50 tons of hazardous substance (e.g. LNG), and higher, for installations handling more than 200 tons. Lower - and upper-tier establishments - in line with the Seveso III directive - must prepare a safety report showing that all major hazards in the establishment have been identified and the necessary safety measures have been taken to prevent major malfunctions and accidents. Other obligations under the directive include establishing a safety management system on-site , an on-site emergency plan, and informing the public about the main hazards of a nearby site, as well as taking appropriate safety measures.

With the introduction of Seveso III Directive, normative acts were created that define the methods of safe LNG storage. The PN-EN 1473:2021-10 [38] standard defines the guidelines for the design, construction and operation of onshore LNG installations storing over 200 tons of LNG on land for liquefaction, storage, evaporation, transmission and handling of LNG and natural gas (NG). The regulatory boundaries are the LNG entry/exit through

Magazynowanie i transport drogowy LNG

Zbiorniki LNG wraz z instalacjami w warunkach pozaru mogq stwarzac zagrozenie zwiqzane z awariq czy wybuchem. W celu zapewnienia odpowiedniego bezpieczenstwa w zaktadach prze-mystowych w przypadku wystqpienia takiego zagrozenia Komisja Europejska wprowadzita dyrektywç 2012/18/WE znanq rowniez jako Seveso III [37]. Zawiera ona wymagania dotyczqce zapobie-ganie powaznym awariom z udziatem substancji niebezpiecz-nych oraz sposoby zmniejszenia ich skutkow majqcych wptyw na ludzkie zdrowie i srodowisko. Wedtug Seveso III gtowne niebez-pieczne instalacje sq podzielone na poziomy zagrozenia - nizszy, majqcy zastosowanie do instalacji z ilosciq substancji niebez-piecznej (np. LNG) ponad 50 ton i wyzszy, dla instalacji obstugu-jqcych wiçcej niz 200 ton. Zaktady zwiçkszonego i duzego ryzyka - zgodne z dyrektywq Seveso III - muszq przygotowac raport o bezpieczenstwie wykazujqcy, ze wszystkie gtowne zagrozenia w zaktadzie zostaty zidentyfikowane i podjçto niezbçdne srodki bezpieczenstwa, aby zapobiec powaznym awariom i wypadkom. Inne zobowiqzania wynikajqce z dyrektywy to ustalenie systemu zarzqdzania bezpieczenstwem w zaktadzie, wewnçtrznego planu awaryjnego oraz informowanie opinii publicznej o gtownych zagrozeniach wystçpujqcych w pobliskim zaktadzie i przedsiç-wziçcie odpowiednich srodkow bezpieczenstwa.

Wraz z wprowadzeniem dyrektywy Seveso III powstaty akty normatywne okreslajqce sposoby bezpiecznego magazynowa-nia LNG. Norma PN-EN 1473:2021-10 [38] okresla wytyczne doty-czqce projektowania, budowy i obstugi lqdowych instalacji LNG magazynujqcych ponad 200 ton LNG na lqdzie, stuzqcych do

the ship's manifold, including a combination of vapour return and tanker loading/unloading and vapour return, a combination of rail car loading/unloading and vapour return, as well as natural gas input and output boundary through pipeline systems. The application of these guidelines requires the assessment of acceptable levels of risk of loss of life and property both outside and within the boundaries of the facility. On the other hand, the PN-EN 13645: 2008 [39] standard issued risk assessment requirements and examples for installations with a small storage capacity (from 5 tons to 200 tons). These standards are optional and are intended to improve safety in LNG-consuming facilities, in particular at reloading and storage depots and gas supply stations for vehicles. The American National Fire Protection Association (NFPA) introduced the NFPA 59A, 2019 [40] standard for LNG storage and transshipment, containing guidelines for the location, design, construction, maintenance and operation of LNG production, storage and handling facilities.

The European ADR agreement of 2021, regulating the international road transport of dangerous goods [41], contains the rules of operation for loading LNG tanks. This document is divided into two annexes covering general provisions and provisions concerning equipment and transport operations. It includes, among others, the requirements for the design, construction, control and testing of LNG tanks. LNG vehicles must meet the requirements of the PN EN ISO 20421-2 [42] standard issued to specify operational requirements for large transport cryogenic tanks with vacuum insulation. These performance requirements include commissioning, charging, refrigerant collection, in-plant transportation, storage, maintenance, periodic inspection and emergency procedures. Additional requirements may apply for the transport of these tanks by public roads, rail, inland waterway, sea and air transport; they are specified in specific provisions. The European standard PN EN 13530-2 [43] presents specifications for the design, production, control and testing of large vacuum insulated tanks with a capacity of more than 1000 litres mounted on road vehicles, permanently or with the possibility of disassembly, with the exception of tanks for toxic liquids.

skraplania, magazynowania, odparowywania, przesytu i obstugi LNG i gazu ziemnego (NG). Wyznaczone granice obowiqzywa-nia przepisow to wejscie/wyjscie LNG przez kolektor statku, wtqczajqc potqczenie powrotu oparow i zatadunku/roztadunku cysterny oraz powrot oparow, a takze potqczenie zatadunku/ roztadunku wagonow kolejowych i powrot oparow, oraz granica wejscia i wyjscia gazu ziemnego przez systemy rurociqgow. Zastosowanie tych wytycznych wymaga oszacowania akcep-towalnych poziomow ryzyka utraty zycia oraz mienia zarowno na zewnqtrz, jak i wewnqtrz granic zaktadu. Natomiast w nor-mie PN-EN 13645:2008 [39] wydano wymagania dotyczqce oceny ryzyka i przyktady dla instalacji o matej pojemnosci magazyno-wej (od 5 ton do 200 ton). Standardy te sq opcjonalne i majq na celu poprawç bezpieczenstwo w obiektach uzytkujqcych LNG, w szczegolnosci na terenie baz przetadunkowo-magazynowych oraz stacji zasilania gazem pojazdow. Amerykanskie Narodowe Sto-warzyszenie Ochrony Przeciwpozarowej (ang. National Fire Protection Association, NFPA) wprowadzito standard NFPA 59A, 2019 [40] dotyczqcy magazynowania i przetadunku LNG, zawierajqcy wytyczne z zakresu lokalizacji, projektowania, budowy, utrzymania i eksploata-cji obiektow produkujqcych, przechowujqcych i obstugujqcych LNG.

Umowa europejska ADR z 2021 r. regulujqca miçdzynarodowy przewoz drogowy towarow niebezpiecznych [41] zawiera zasady eksploatacji przy zatadunku cystern LNG. Dokument ten podzie-lono na dwa zatqczniki obejmujqce przepisy ogolne i przepisy dotyczqce sprzçtu i operacji transportowych. Zawiera m.in. wymagania dotyczqce projektowania, budowy i kontroli oraz badania zbiorni-kow LNG. Ciçzarôwki na LNG muszq spetniac wymagania normy PN EN ISO 20421-2 [42] wydanej w celu specyfikacji wymagan eksploatacyjnych dla duzych transportowych zbiornikow krioge-nicznych z izolacjq prozniowq. Te wymagania eksploatacyjne obej-mujq oddawanie do uzytkowania, napetnianie, pobieranie czynnika, transport wewnqtrz zaktadu, magazynowanie, konserwacjç, kon-trolç okresowq i procedury awaryjne. Do celow transportu tych zbiornikow na drogach publicznych, kolejq, w zegludze srodlqdo-wej, transporcie morskim i powietrznym, mogq miec zastosowanie dodatkowe wymagania; sq one okreslone w przepisach szczego-towych. Norma europejska PN EN 13530-2 [43] przedstawia spe-cyfikacje dotyczqce projektowania, wytwarzania kontroli i badan duzych zbiornikow izolowanych prozniq o pojemnosci powyzej 1000 litrow montowanych na pojazdach drogowych, na state lub z mozliwosciq demontazu z wyjqtkiem zbiornikow na ptyny toksyczne.

Experimental study of a 200 l LNG tank under fire conditions

As part of the D0B-BI06/02/50/2014 project entitled "Development of methods for neutralizing the risk of explosion in selected technical gas tanks, including alternative power sources in a fire environment for the needs of rescuers participating in rescue and firefighting operations" financed by the National Centre For Research and Development, one experiment was performed with a 200-liter vacuum-insulated cryogenic tank containing LNG. The test was carried out at the Artillery and Armament Training

Badanie eksperymentalne zbiornika 200 l LNG w warunkach pozarowych

W ramach projektu D0B-BI06/02/50/2014 pt.„Opracowanie metod neutralizacji zagrozenia wybuchu wytypowanych zbior-nikow z gazami technicznymi, w tym alternatywnymi zrodtami zasilania w srodowisku pozarowym na potrzeby ratownikow biorqcych udziat w akcjach ratowniczo-gasniczych" finansowa-nego przez Narodowe Centrum Badan i Rozwoju wykonano jeden eksperyment z udziatem 200 l zbiornika kriogenicznego izolo-wanego prozniq zawierajqcego LNG. Badania przeprowadzono

Centre in Torun. As a leader, the following institution participated in the research consortium - the Main School of Fire Service, then as members - the Warsaw University of Technology, Gdansk University of Technology, Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute, CORONA Sp. z o.o. The purpose of this research was to test the actual explosion of the selected LNG tank, including the determination of the impact range of the fragments of the exploding tank, determination of the fire zone and the maximum pressure in the tank.

The LNG tank was placed in a tank filled with a 2:1 mixture of gasoline and diesel oil with a volume of about 20 litres (see Figure 2). The initial vapour pressure in the LNG tank with vacuum insulation was 14.6 bar. After 3 minutes of heating the tank, methane was released through the safety valve. The released gas ignited and burned with a quiet flame directed upwards for a maximum length of 5 m. In the final phase of the experiment, after 11 minutes, the tank was shot twice (see Figure 3). The moments at which the tank was shot are marked on the diagram of pressure changes in the cylinder (see Figure 4). The analysis of the technical condition of the LNG tank showed the breaking of the plate securing the vacuum jacket of the apparatus after the experiment (see Figure 5).

Figure 2. LNG tank placed in a tank with gasoline and diesel fuel Rycina 2. Zbiornik z LNG ustawiony w wannie z benzyng i olejem nap^dowym

Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

na poligonie Centrum Szkolenia Artylerii i Uzbrojenia w Toruniu. W konsorcjum badawczym brali udziat jako lider - Szkota Gtówna Stuzby Pozarniczej, nastçpnie jako cztonkowie Politechnika War-szawska, Politechnika Gdanska, Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpozarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Pan-stwowy Instytut Badawczy, CORONA Sp. z o.o. Celem realizacji tych badan byto przeprowadzenie badania rzeczywistego wybu-chu wytypowanego zbiornika LNG, w tym okreslenie zasiçgu raze-nia odtamkami eksplodujqcego zbiornika, wyznaczenie strefy ognia oraz cisnienia maksymalnego w zbiorniku.

Zbiornik z LNG umieszczony zostat w zbiorniku wypetnionym mieszaninq benzyny i oleju napçdowego w stosunku 2:1 o objçto-sci ok. 20 l (zob. ryc. 2). Cisnienie poczqtkowe par w zbiorniku LNG z izolacjq prózniowq wynosito 14.6 barów. Po 3 minutach ogrzewa-nia zbiornika nastqpito uwolnienie metanu przez zawór bezpieczenstwa. Uwolniony gaz zapalit siç i palit siç spokojnym ptomieniem skierowanym w gôrç na dtugosci maksymalnie 5 m. W koncowej fazie eksperymentu po 11 minutach zbiornik zostat dwukrotnie prze-strzelony (zob. ryc. 3). Momenty przestrzelenia zbiornika zostaty zaznaczone na wykresie zmian cisnienia w butli (zob. ryc. 4). Analiza stanu technicznego zbiornika LNG wykazata zerwanie ptytki zabezpieczajqcej prózniowy ptaszcz aparatury po eksperymencie (zob. ryc. 5).

Figure 3. LNG tank after activation of the safety value and after burning Rycina 3. Zbiornik LNG po aktywacji zaworu bezpieczenstwa i spaleniu Source: Own elaboration. Zrodto: Opracowanie wtasne.

Figure 4. Pressure course in the LNG tank. The time marked with arrows shows the time when shots were fired into the tank Rycina 4. Przebieg cisnienia w zbiorniku z LNG. Zaznaczony strzatkami czas ukazuje czas oddania strzatow do zbiornika

Source: Final report of the DOB-BIO6/02/50/2014 project. Zrodto: Raport koncowy projektu DOB-BIO6/02/50/2014.

Figure 5. Broken vacuum fuse

Rycina 5. Zerwany bezpiecznik prozniowy

Source: Own elaboration.

Zrodto: Opracowanie wtasne.

The conducted experiment showed that the LNG tank selected for the tests did not explode under the conditions of the tested fire. The accumulated excess vapours in the tank vented through the safety valve (in this case it was a vacuum valve), formed a flammable mixture with air and ignited to form a jet fire. The gas stream fire gradually decreased with the time the fuel spill burned up and the gas burned. Hence, in the scenarios of the events involving an LNG tank, heated in a fire with a heat stream, the possibility of creating a jet flame directed upwards (not heating the tank) should be considered and during such an event an LNG tank with a capacity of 200 litres should be placed with observation for free gas burnout.

Summary

Fire and explosion hazards of LNG during its transport, storage or use result mainly from its flammability, high density of liquid LNG at its boiling point at atmospheric pressure.

Depending on the thermal exposure, heat losses to the environment under fire conditions, the type of emission, time to ignition and the type of effective ignition stimulus - a fire or explosion of a combustible mixture made of LNG is possible.

The rate of LNG leaks, the size of the spillages, air humidity, terrain characteristics (especially the congestion of obstacles) determine the dispersion of the LNG cloud and the possible effects of an explosion.

The combustion of the natural gas significantly depends on the time of applying an effective source of ignition and the time of formation of the fuel-air cloud.

In case of the ignition of LNG vapours, a flash fire of a cloud of vapours with air, jet fire, and fire of a spill or an explosion of a mixture of vapours with air or BLEVE is possible.

Przeprowadzony eksperyment pokazat, ze wytypowanego do badan zbiornik LNG w warunkach testowanego pozaru nie ulegt wybuchowi. Zgromadzony nadmiar par w zbiorniku znalazt ujscie poprzez zawór bezpieczenstwa (w tym przypadku byt to zawór prózniowy), utworzyt mieszanin? palnq z powietrzem i zapalit si?, tworzqc jet fire. Pozar strumienia gazu stopniowo zmniejszat si? wraz z czasem wypalania rozlewiska paliwa i spalania gazu. Stqd tez nalezy rozpatrywac w scenariuszach zdarzen z udzia-tem zbiornika LNG, ogrzewanego w warunkach pozaru strumie-niem ciepta mozliwosc tworzenia ptomienia strumieniowego skie-rowany do góry (nie ogrzewajqcego zbiornik) i podczas takiego zdarzenia postawic zbiornik LNG o pojemnosci 200 litrów wraz z obserwacjq do swobodnego wypalenia gazu.

Podsumowanie

Zagrozenia pozarowo-wybuchowe LNG podczas jego trans-portu, magazynowania czy tez stosowania wynikajq gtównie z jego palnosci, duzej g?stosci ciektego LNG w jego temperatu-rze wrzenia przy cisnieniu atmosferycznym.

W zaleznosci od ekspozycji cieplnej, strat ciepta do otoczenia w warunkach pozarowych, rodzaju emisji, czasu do zaptonu i typu efektywnego bodzca zaptonu - mozliwy jest pozar lub wybuch mieszaniny palnej utworzonej z LNG.

Szybkosc wycieków LNG, rozmiar rozlewisk, wilgotnosc powie-trza, charakterystyka terenu (szczególnie zattoczenie przeszkód), decydujq o dyspersji chmury LNG i mozliwych skutkach wybuchu.

Spalanie gazu ziemnego istotnie zalezy od czasu przytoze-niem efektywnego zródta zaptonu i czasu utworzenia obtoku paliwo -powietrze.

W przypadku zaptonu par LNG mozliwy jest pozar btyska-wiczny chmury par z powietrzem, pozar strumieniowy, pozar rozlewiska lub wybuch mieszaniny par z powietrzem czy BLEVE.

***

Literature analysis was carried out as part of the DOB-BI09/15/02/2018 project "Innovative research and training station LNG Trainer" implemented for the defence and security of the state used to develop tactics of activities with the use of equipment used by the State Fire Brigade (PSP) during LNG events, financed by the National Centre for Research and Development.

The experimental study was carried out as part of DOB-BI06/02/50/2014 project "Development of methods for neutralizing the risk of explosion in selected technical gas tanks, including alternative power sources in a fire environment for the needs of rescuers participating in rescue and firefighting operations" implemented for the defence and security of the state financed by the National Centre for Research and Development.

Literature / Literatura

[1] Kumar S., Kwon H., Choi K., Lim W., Cho J., Tak K., Moon I., LNG: an ecofriendly cryogenic fuel for sustainable development, „Applied Energy" 2011, 88, 4264-4273, https://doi. org/10.1016/j.apenergy.2011.06.035.

[2] U.S. Energy Information Agency, International Energy Outlook 2017.

[3] Mazyan W., Ahmadi A., Ahmed H., Hoorfar M., Market and technology assessment of natural gas processing: a review, „Journal of Natural Gas Science and Engineering" 2016, 30, 487-514, https://doi.org/10.1016/jjngse.2016.02.010.

[4] Qi M., Park J., Kim J., Lee I., Moon I., Advanced integration of LNG regasification power plant with liquid air energy storage: Enhancements in flexibility, safety, and power generation, „Applied Energy" 2020, 269, 115049, https://doi. org/10.1016/j.apenergy.2020.115049.

[5] https://app.mapfre.com/fundacion/html/revistas/seguri-dad/n127/en/article2.html [dost?p: 02.11. 2021].

[6] Abbasi T., Abbasi S.A., The boiling liquid expanding vapour explosion (BLEVE): mechanism, consequence assessment, management, „Journal of Hazardous Materials" 2007, 141(3), 489-519.

[7] Lisowski E., Czyzycki W., Transport and storage of LNG in container tanks, „Journal of KONES Powertrain and Transport" 2011, 18(3), 193-201.

[8] Lisowski E., Czyzycki W., Lazarczyk K., Simulation and experimental research of internal supports in mobile cryogenic tank, „Czasopismo Techniczne" 2010, 2-M, 8, 175-184.

[9] Laciak M., Kiedy transport i magazynowanie gazu pfynnego, paliw lotniczych, materiafow promieniotworczych staje siq bezpieczne?ADR2011 wpraktyce, materiaty z XXVIII Semi-narium Szkoleniowego, T^goborze 2011.

[10] Grzywa E., Molenda J., Technologia podstawowych syntez organicznych, WNT, Warszawa 2000.

[11] Bahadori A., Cryogenic Insulation Systems for LNG Industries, Thermal Insulation Handbook for the Oil, Gas, and

Analiz? literaturowq wykonano w ramach projektu nr DOB--BIO9/15/02/2018 realizowanego na rzecz obronnosci i bezpie-czenstwa panstwa pt. „Innowacyjne stanowisko badawczo-tre-ningowe Trenazer LNG" stuzqce do opracowania taktyki dziatan z wykorzystaniem sprz?tu b^dqcego na wyposazeniu PSP pod-czas zdarzen LNG, finansowanego przez Narodowe Centrum Badan i Rozwoju.

Badanie eksperymentalne wykonano w ramach projektu nr DOB-BIO6/02/50/2014 realizowanego na rzecz obronnosci i bezpieczenstwa panstwa pt. „Opracowanie metod neutralizacji zagrozenia wybuchu wytypowanych zbiornikow z gazami tech-nicznymi, w tym alternatywnymi zrodtami zasilania w srodowisku pozarowym na potrzeby ratownikow biorqcych udziat w akcjach ratowniczo-gasniczych" finansowanego przez Narodowe Centrum Badan i Rozwoju.

Petrochemical Industries, Gulf Professional Publishing, 303-321, 2014.

[12] Mokhatab S., Mak J., Valappil J., Wood D., Handbook of Liquefied Natural Gas, Gulf Professional Publishing 2013.

[13] Yue F., Wenliang L., Shujun C., Zeyuan W., Yongqiang L., Experimental and simulation study on the capacitive liquid level gauge of LNG vehicular cylinder, "Measurement" 164 (2020), 107930, https://doi.org/10.1016/j. measurement.2020.107930.

[14] Koopman R.P., Ermak D.L., Lessons learned from LNG safety research, „Journal of Hazardous Materials", 140(3), 412-428, https://doi:10.1016/j.jhazmat.2006.10.042.

[15] Koopman R.P., Baker J., Cederwall R.T., Goldwire H.C., Hogan W.J., Kamppinen L.M., Kiefer R.D., McClure J.W., McRae T.G., Morgan D.L., Morris L.K., LLNL/NWC 1980 LNG Spill Tests, Burro Series Data Report, vol. 1., Lawrence Livermore Laboratory 1982.

[16] Planas-Cuchi E., Gasull N., Ventosa A., Casal J., Explosion of a road tanker containing liquefied natural gas, „Journal of Loss Prevention in Process Industries" 2004, 17 (4), 315-321, https://doi.org/10.1016/jjlp.2004.05.005.

[17] Cormier B.R., Qi R., Yun G.-W., Zhang Y., Mannan M.S., Application of computational fluid dynamics for LNG vapor dispersion modeling: A study of key parameters. dissertation, „Journal of Loss Prevention in Process Industries" 2008, 22(3), 332-352, https://doi.org/ DOI:10.1016/j.jlp.2008.12.004.

[18] Checkel M.D., Ting D.S. K., Bushe W.K., Flammability limits and burning velocities of ammonia/nitric oxide mixtures, „Journal of Loss Prevention in Process Industries" 1995, 8(4), 215-220, https://doi.org/10.1016/0950-4230(95)00027-X.

[19] Chen J.R., Tsai H.Y., Chien J.H., Pan H.J., Flow and flame visualization near the upper flammability limits of methane/ air and propane/air mixtures at elevated pressures, „Journal of Loss Prevention in Process Industries" 2011, 24950, 662-670, https://doi.org/10.1016/jjlp.2011.05.012.

[20] Claessen G., Vliegen, J., Joosten G., Geersen T., Flammabi-lity characteristics of natural gases in air at elevated pressures and temperatures, Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries: Proceedings of the 5th International Symposium, Cannes, France, September 15-19, 1986.

[21] Gieras M., Klemens R., Rarata G., Wolanski P, Determination of explosion parameters of methane-air mixtures in the chamber of 40 dm3 at normal and elevated temperature, „Journal of Loss Prevention in Process Industries" 2006, 19(2), 263-270, https://doi.org/10.1016Xj.jlp.2005.05.004.

[22] Vanderstraeten B., Tuerlinckx D., Berghmans J., Vliegen S., Van't Oost E., Smit B., Experimental study of the pressure and temperature dependence on the upper flammabi-lity limit of methane/air mixtures, „Journal of Hazardous Materials" 1997, 56(3), 237-246, https://doi.org/10.1016/ S0304-3894(97)00045-9.

[23] Feldbauer G., Heigl J., McQueen W., Whipp R., May W., Spills of LNG on water: Vaporization and downwind drift of combustible mixtures, ESSO Research and Engineering Company Report No. EE61D-72 (Performed for the American Petroleum Inst.), 1972.

[24] Puttock J.S., Blackmore D.R., Colenbrander G.W, Field experiments on dense gas dispersion, „Journal of Hazardous Materials" 1982, 6(1 -2), 13-41, https://doi. org/10.1016/0304-3894(82)80033-2.

[25] Koopman R.P., Baker J., Cederwall R.T., Goldwire H.C., Hogan W.J., Kamppinen L.M., Kiefer R.D., McClure J.W., McRae T.G., Morgan D.L., LLNL/NWC 1980 LNG spill tests, Burro Series Data Report, vol. 2, Lawrence Livermore Laboratory 1982.

[26] Rigas F., Sklavounos S., Simulation of Coyote series trials-Part II: A computational approach to ignition and combustion of flammable vapor clouds, „Chemical Engineering Science" 2006, 61(5), 1444-1452, https://doi. org/10.1016/j.ces.2005.09.005.

[27] Brown T., Cederwall R., Chan S., Ermak D., Koopman R., Lamson K., McClure J., Morris L., Falcon series data report: 1987 LNG vapor barrier verification field trials, Lawrence Livermore National Lab, CA (USA) 1990.

[28] Biao S., Wong J., Wadnerkar D., Utikar R.P.,. Pareek V.K., Guob K., Multiphase simulation of LNG vapour dispersion with effect of fog formation, „Applied Thermal Engineering" 2020, 166, 114671, https://doi.org/10.1016/j. applthermaleng.2019.114671.

[29] Eberwein R., Rogge A., Behrendt F., Knaust C., Dispersion modeling of LNG-Vapor on land - A CFD-Model evaluation study, „Journal of Loss Prevention in the Process Industries" 2020, 65, 104116, https://doi.org/10.1016/jjlp.2020.104116.

[30] Aneziris O., Papazoglou I.A., Konstantinidou M., Nivoliani-tou Z., Integrated risk assessment for LNG terminals, „Journal of Loss Prevention in the Process Industries" 2014, 28, 23-35, https://doi.org/10.1016/jjlp.2013.07.014.

[31] Pio G., Salzano E., The effect of ultra-low temperature on the flammability limits of a methane/air/diluent mixtures, „Journal of Hazardous Materials" 2019, 362, 224-229, https:// doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.09.018.

[32] Pio G., Carboni M., lannaccone T., Cozzani, V., Salzano E., Numerical simulation of small-scale pool fires of LNG, „Journal of Loss Prevention in the Process Indnustries" 2019, 61, 82-88. https://doi.org/10.1016/jjlp.2019.06.002.

[33] Bartknecht W., Explosionsschutz, Grundlagen und Anwendung, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1993.

[34] Bunev V., Bolshova T., Babkin V., The nature of the upper laminar flammability limit in methane-air mixtures at high pressures, „Doklady Physical Chemistry" 2013, 452, 52-54, https://doi.org/10.1134/S001250161307004X.

[35] Basshuysen R., Erdgas und erneuerbares Methan für den Fahrzeugantrieb, Springer Verlag, Wiesbaden 2015.

[36] Lee S., Quantitative risk assessment of fire & explosion for regasification process of an LNG-FSRU, „Ocean Engineering" 2020, 197(86), 106825, https://doi.org/10.1016/j. oceaneng.2019.106825.

[37] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/18/UE z dnia 4 lipca 2012 r. w sprawie kontroli zagrozen powaz-nymi awariami zwiqzanymi z substancjami niebezpiecz-nymi, zmieniajqca, a nast^pnie uchylajqca dyrektyw? Rady 96/82/WE [Dyrektywa Seveso Ill] (Dz. Urz. UE L 197 z 24.07.2012), 1-37.

[38] PN-EN 1473:2021-10 Instalacje i wyposazenie do skroplo-nego gazu ziemnego - Projektowanie instalacji na lqdzie.

[39] PN-EN 13645:2008 Instalacje i urzqdzenia do skroplonego gazu ziemnego - Projektowanie instalacji lqdowych ze zbiornikami magazynowymi o tadownosci od 5 t do 200 t.

[40] NFPA 59A Standard for the Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas LNG.

[41] Umowa europejska dotyczqca mi^dzynarodowego prze-wozu drogowego towarow niebezpiecznych - ADR 2021, https://dziennikustaw.gov.pl/DU/2021/874.

[42] PN-EN ISO 20421-2:2017-05 Zbiorniki kriogeniczne - Duze zbiorniki transportowe z izolacjq prözniowq - Cz?sc 2: Wymagania eksploatacyjne.

[43] PN-EN 13530-2:2003 Zbiorniki kriogeniczne - Duze zbior-niki przenosne izolowane prözniq - Cz?sc 2: Projektowanie, wyrob, kontrola i badania.

SENIOR BRIG. MARZENA PÓtKA, PH.D., SGSP PROFESSOR - a graduate from the Faculty of Chemistry at the University of Warsaw. Professor and a long-term State Fire Service officer. She is a manager of the Combustion Processes Department at the Safety Engineering and Civil Protection Faculty of the Main School of the Fire Service in Warsaw. In her academic work, she focuses on thermal decomposition, material combustion, fire resistance modifications, description of flammable liquid vapours, gas and dust explosions, as well as, fire and explosion investigations.

DARIUSZ OLCEN, M.SC. ENG.- a graduate of engineering studies at the Main School of Fire Service (2007), a graduate of post-graduate studies in the field of Chemical Rescue - Identification of hazards and liquidation of contamination at the Main School of Fire Service and post-graduate studies in the field of Chemical Rescue at the Nicolaus Copernicus University in Torun (2018). Advisor for the transport of dangerous goods by road (DGSA). Author and co-author of the current training programs of the Headquarters of the State Fire Service in chemical and ecological rescue as well as CBRN.

BRIG. ROBERT PIEC, PH.D. ENG.- a graduate of the Main School of Fire Service. Doctor of technical sciences in the discipline of environmental engineering, awarded by the resolution of the Scientific Council of the Central Institute for Labour Protection - National Research Institute. He also completed postgraduate studies - Management in the States of Hazards at the Main School of Fire Service, postgraduate studies - Databases at the University of Information Technology and Management, and postgraduate studies with doctoral seminars - Risk analysis at the Academy of Finance. He is the author or co-author of many articles, chapters of monographs and papers presented at national and international conferences. Currently, he is the Director of the Institute of Internal Security of the Main School of Fire Service.

ST. BRYG. DR HAB. MARZENA PÓtKA, PROF. SGSP - absolwentka Wydziatu Chemii na Uniwersytecie Warszawskim. Dtugoletni funkcjonariusz PSP petnigcy obecnie stuzb? na stanowisku profesora nadzwyczajnego. Obecnie kierownik Katedry Procesów Spalania na Wydziale Inzynierii Bezpieczenstwa i Ochrony Ludnosci Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej. Zajmuje si? analizg procesów rozktadu termicznego i spalania materiatów, modyfikacjg przeciwogniowg materiatów, opisem zjawisk wybuchu par cieczy palnych, gazów oraz pytów, rozpoznawaniem przyczyny powstawania pozarów i wybuchów.

MGR INZ. DARIUSZ OLCEN - absolwent studiów inzynierskich Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej (2007), absolwent studiów podyplo-mowych w zakresie Ratownictwa Chemicznego - Identyfikacja zagrozen i likwidacja skazen w SGSP oraz studiów podyplomowych w zakresie Ratownictwa Chemicznego na Uniwersytecie Mikotaja Kopernika w Toruniu (2018). Doradca ds. transportu drogowego towa-rów niebezpiecznych (DGSA). Autor i wspótautor obowigzujgcych programów szkolen KG PSP z ratownictwa chemicznego i ekolo-gicznego oraz CBRN.

BRYG. DR INZ. ROBERT PIEC - absolwent Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej. Doktor nauk technicznych w dyscyplinie inzynieria srodowiska nadany uchwatg Rady Naukowej Centralnego Instytutu Ochrony Pracy - Panstwowego Instytutu Badawczego. Ukonczyt równiez studia podyplomowe - Zarzgdzenie w Stanach Zagrozen w Szkole Gtównej Stuzby Pozarniczej, studia podyplomowe - Bazy danych w Wyzszej Szkole Informatyki Stosowanej i Zarzgdzania oraz studia podyplomowe z seminariami doktoranckimi - Analiza ryzyka w Akademii Finansów. Jest autorem lub wspótautorem wielu artykutów, rozdziatów monografii oraz referatów prezentowanych na konferencjach krajowych i zagranicznych. Obecnie petni obowigzki Dyrektora Instytutu Bezpieczenstwa Wewn?trznego Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej.