氮氣在液化石油氣槽車(chē)事故處置中的應用

摘要：介紹了氮氣置換裝置的組成、操作方法以及使用氮氣置換技術(shù)應注意的問(wèn)題，并結合具體案例分析了氮氣置換技術(shù)在處置液化石油氣槽車(chē)事故倒罐應用中的*性。

近年來(lái)，液化石油氣槽車(chē)事故接連不斷，而且愈演愈烈。液化石油氣槽車(chē)事故的防范和應急處置已成為消防*處置化學(xué)事故的重點(diǎn)之一。隨著(zhù)經(jīng)濟建設的發(fā)展，社會(huì )能源需求的增加，今后槽車(chē)運輸的頻率還將繼續增大，液化石油氣槽車(chē)通過(guò)城市、交通要道、涵洞隧道以及在城市裝卸的概率也必然增多。因此，消防*必須深入研究液化石油氣槽車(chē)事故的應急處置技術(shù)，作好事故處置的充分準備。

在液化石油氣槽車(chē)事故處置中，倒罐是經(jīng)常采用的處置措施，為了增大液化石油氣槽車(chē)倒罐處置的成功率，降低倒罐操作的危險性，一些消防*將氮氣置換技術(shù)應用到液化石油氣槽車(chē)事故的倒罐處置中，大限度的減少了事故帶來(lái)的危害，取得了良好的效果。

1、氮氣置換技術(shù)

氮氣置換技術(shù)是利用氮氣置換裝置，把氮氣充入事故容器中，將液態(tài)或氣態(tài)危險化學(xué)品置換出來(lái)另外儲存，并對容器進(jìn)行惰性氣體保護的一種技術(shù)。在處置化學(xué)事故時(shí)，事故容器內大多是具有易燃易爆物質(zhì)，直接對事故容器進(jìn)行堵漏和倒罐處理，操作的危險性很大。通過(guò)氮氣的惰性保護，就可大大增加操作的安全性。

1.1氮氣置換裝置的組成

氮氣在常溫常壓下為無(wú)色氣體，化學(xué)性質(zhì)不活潑，不易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應，常被作為惰性保護氣體使用，并且氮氣的質(zhì)量比液化石油氣輕。因此，可利用氮氣置換裝置，依靠氮氣瓶的壓力置換出事故容器中的化學(xué)物質(zhì)，從而保證倒罐的安全進(jìn)行。氮氣置換裝置包括氮氣連接管及所屬配件、液氮釋放架、置換液(氣)體連接管、氮氣瓶及空載槽車(chē)，工作示意圖見(jiàn)圖1。其中，各連接管及所屬配件均可由廠(chǎng)家定型生產(chǎn)，氮氣瓶和空載槽車(chē)可臨時(shí)向事故現場(chǎng)調集。

1.1.1氮氣連接管

用來(lái)連接氮氣瓶和液氮釋放架的管線(xiàn)，設計長(cháng)度一般為15m、直徑25mm、耐壓強度不低于614MPa，在管的兩端設有快速接頭，管線(xiàn)與管線(xiàn)之間有快速接頭連接，在氮氣連接管線(xiàn)與氮氣瓶連接端設有壓力表、單向閥(在更換氮氣瓶時(shí)防止置換液倒流)和閘門(mén)(是單向閥的補充，當單向閥失去作用時(shí)操作此閥)，由快速接頭連接氮氣瓶出口。

1.1.2置換液(氣)體連接管

管的兩端分別與事故容器的液相管和處置事故調集來(lái)的空載槽車(chē)液相管連接，管的直徑50mm、耐壓強度不低于614MPa、設計長(cháng)度為30m，為便于實(shí)地操作及管線(xiàn)的攜帶，設計10m長(cháng)的管線(xiàn)3根，管線(xiàn)與管線(xiàn)之間、管線(xiàn)與槽車(chē)之間均由快速接頭連接。

1.1.3異徑快速接頭

采用管徑50mm變25mm的快速接頭，用來(lái)快速連接各連接管接口和以備事故槽車(chē)因顛覆、氣相管被置換液體淹沒(méi)時(shí)使用。

1.1.4氮氣瓶

用于置換的氮氣采用純度為9915%的普通氮氣，氣瓶按GB386421983執行，容積為40L，壓力為12±015MPa。

1.1.5空載槽車(chē)

用于盛裝置換出的危險化學(xué)品，槽車(chē)應設計有安全保護裝置、靜電消除裝置等。

1.2操作方法

將事故容器、新調空載槽車(chē)進(jìn)行接地，以消除靜電。再將氮氣瓶出口通過(guò)直徑為25mm氮氣管線(xiàn)與液氮釋放架和事故容器的氣相管連接，將空載槽車(chē)的液相管與事故槽車(chē)的液相管通過(guò)直徑為50mm的置換液體管線(xiàn)連接。然后，開(kāi)啟氮氣瓶等有關(guān)閥門(mén)進(jìn)行置換。

2、利用氮氣置換技術(shù)處置液化石油氣槽車(chē)事故的優(yōu)點(diǎn)

2.1液化石油氣的爆炸危險性

液化石油氣是原油蒸餾或其他石油加工過(guò)程中所得出的各種烴類(lèi)化合物，包括丙烷、丙烯、異丁烷、丁二烯、異丁烯等，屬甲類(lèi)易燃氣體。在常溫下，液化石油氣加壓以液態(tài)儲存和運輸，液體的密度約為水的一半，氣體密度比空氣大。液化石油氣泄漏或釋放時(shí)，在常溫下液態(tài)的液化石油氣極易揮發(fā)，體積能迅速擴大250～350倍，波及范圍廣。液化石油氣的爆炸極限為2%～10%，1L液化石油氣與空氣混合后濃度達到2%時(shí)，能形成體積為1215m3的爆炸性混合物。并且在事故現場(chǎng)，壓力容器都以噴射狀泄漏出來(lái)，迅速氣化、擴散并與空氣混合，形成幾百、幾千甚至幾萬(wàn)平方米大范圍爆炸性混合物。并且，液化石油氣泄漏后蒸氣積沉聚集，難以噴水驅散。液化石油氣相對密度大，為空氣的1.5～2倍。泄漏后的蒸氣沉積飄浮于地面，白茫茫的一片氣霧，氣霧高度按泄漏量不同形成幾十厘米或1～10m不等，即使及時(shí)發(fā)現，也難以使用噴霧水槍向周邊地區和空中驅散，遇熱源和明火極易引起爆炸。

2.2傳統倒罐處置的缺陷

液化石油氣槽車(chē)發(fā)生事故的地點(diǎn)的地勢一般都較為復雜，加之槽車(chē)自身的重量和裝載的液化石油氣兩者相加，重量都較大，一般吊車(chē)都滿(mǎn)足不了安全處置事故的能力，即使客觀(guān)條件能滿(mǎn)足吊車(chē)的工作能力，但對滿(mǎn)載的事故槽車(chē)進(jìn)行處置，其危險性是相當大的。因此，常采用倒罐的方法進(jìn)行處置。目前，消防*在處置石油液化氣槽車(chē)事故時(shí)，常用的倒罐方法有兩種:一是通過(guò)罐內自然壓力倒罐;二是利用防爆泵倒罐。通過(guò)自然壓力倒罐往往受壓力限制，只能倒出少量液體，不能*達到倒罐的要求。電動(dòng)防爆泵作為一種處置化學(xué)事故常用的機械倒罐方法在長(cháng)期的使用中也逐漸暴露出一些問(wèn)題:一是電動(dòng)防爆泵的額定電壓為380V，而槽車(chē)事故發(fā)生的地點(diǎn)通常遠離城區和村莊，很難滿(mǎn)足防爆泵正常工作的額定電壓，這就在很大程度上限制了防爆泵的使用。二是即使事故現場(chǎng)條件允許使用防爆泵，但由于現場(chǎng)條件的制約，臨時(shí)安裝的防爆泵不可能保證電氣線(xiàn)路達到防爆要求，保證不產(chǎn)

2.3氮氣置換技術(shù)處置液化石油氣槽車(chē)事故的優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)罐內自然壓力倒罐和防爆泵倒罐，終結果只是將事故槽車(chē)內的液態(tài)液化石油氣倒入其它槽車(chē)。在倒罐完畢后，事故槽車(chē)內仍存有氣態(tài)的液化石油氣。如果缺乏惰性氣體的保護，勢必給使用吊車(chē)吊裝增加了危險系數。

氮氣置換技術(shù)與上述兩種倒罐方法相比具有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)。在使用上，氮氣置換技術(shù)既不受事故現場(chǎng)條件的限制，又能有效進(jìn)行置換，重要的是它可以對事故容器實(shí)施氮氣保護，保證槽車(chē)處置的安全進(jìn)行，這無(wú)疑是解決液化石油氣槽車(chē)事故倒罐問(wèn)題的一種安全有效的方法。

3、使用氮氣置換裝置時(shí)的注意事項

①消防*應提前與氮氣生產(chǎn)廠(chǎng)商搞好溝通，需要時(shí)及時(shí)向事故現場(chǎng)調集氮氣，確保事故現場(chǎng)氮氣供應充足。

②事故現場(chǎng)要實(shí)施嚴格警戒，控制無(wú)關(guān)人員、車(chē)輛進(jìn)入現場(chǎng)。如事故現場(chǎng)附近有居民區或住宅，要與當地*局或派出所配合疏散現場(chǎng)居民，禁絕火源。必要時(shí)還要與*部門(mén)配合進(jìn)行交通管制。

③進(jìn)行事故處置時(shí)要控制一線(xiàn)人員的數量，進(jìn)入現場(chǎng)作業(yè)人員宜精不宜多，但應至少2～3人為一組集體行動(dòng)。同時(shí)，所有能引起燃爆的熱源及通信工具應一律交出，不能帶入處置一線(xiàn)。

④處置槽車(chē)事故時(shí)，當事故槽車(chē)中的液態(tài)物質(zhì)在氣相閥之下，按正常的操作方法進(jìn)行;當事故槽車(chē)中的氣相閥位于液態(tài)化學(xué)品之內，即事故槽車(chē)發(fā)生顛覆，此時(shí)用氮氣置換裝置處置槽車(chē)事故時(shí)，氮氣管線(xiàn)則與事故槽車(chē)的液相管連接，用置換液體管線(xiàn)將事故槽車(chē)的氣相管與空載槽車(chē)的液相管連接。

⑤對置換后的事故槽車(chē)吊裝作業(yè)時(shí)，水槍手要密切注視，隨時(shí)準備出水。

4、案例

2001年6月24日，遼寧化學(xué)公司一輛裝有30t液化石油氣的槽車(chē)行駛至天津市大港區津歧公路大港開(kāi)發(fā)區大宇電子公司路段時(shí)發(fā)生車(chē)禍，翻入路邊水渠。事故槽車(chē)裝的30t液化石油氣，一旦發(fā)生泄漏引起燃燒爆炸，其爆炸威力相當于7500kgTNT。

4.1事故發(fā)生后的應急處置措施

針對事故槽車(chē)體積較大，罐體自重再加上所裝的30t液化石油氣，總重量約有50余t，而且罐體老化銹蝕嚴重的情況，消防救援指揮部決定采取“先倒液，后吊裝，后拖運”的處置步驟。

①在嚴密監控下，將發(fā)生事故的液化氣槽車(chē)出口與到場(chǎng)的空槽車(chē)進(jìn)口相連接，打開(kāi)進(jìn)出口閥門(mén)，通過(guò)事故槽車(chē)罐內的自然壓力，向空槽車(chē)倒液約4t左右，二槽車(chē)罐內壓力趨于平衡。

②安裝氮氣置換裝置，將液氮車(chē)液氮釋放架通過(guò)導管順序連接，與發(fā)生事故液化氣槽下對正。各個(gè)管道全部連通后，經(jīng)反復檢查確認各接口未發(fā)生泄漏，開(kāi)始進(jìn)行液氮置換倒液，將罐內15t液化石油氣安全倒至兩輛空槽車(chē)內。

③消防隊員出4支水槍對罐體進(jìn)行“全淹沒(méi)”冷卻保護，掩護交管部門(mén)吊車(chē)實(shí)施吊裝作業(yè)，將事故槽車(chē)吊正，并成功與拖車(chē)對接。

4.2事故處置的效果分析

①槽車(chē)本身的自重及裝載的液化石油氣兩者相加，重量比較大，一般吊車(chē)都滿(mǎn)足不了安全處置事故的能力。即使客觀(guān)條件能滿(mǎn)足吊車(chē)工作能力，但對滿(mǎn)載的事故槽車(chē)進(jìn)行處置，其危險性也比較大。通過(guò)氮氣置換裝置的使用，利用氮氣壓力把事故槽車(chē)內的液化石油氣置換到空載槽車(chē)，減輕了拖吊的作業(yè)槽車(chē)的重量，也降低了事故處置對吊車(chē)的要求，從而也降低了拖吊作業(yè)的危險性。

②利用氮氣置換裝置倒罐，處置過(guò)程沒(méi)有電氣線(xiàn)路操作，且該裝置的管線(xiàn)連接均為快速接頭連接，操作方便迅速，無(wú)需現場(chǎng)焊接等明火作業(yè)，增加了現場(chǎng)處置液化石油氣事故的安全系數。

③利用氮氣置換技術(shù)倒罐，由于氮氣瓶壓力的作用，大大的縮短了液化石油氣的倒罐時(shí)間，有效減少了液化石油氣的泄露和擴散，防止了事故的擴大蔓延。

④液化石油氣事故槽車(chē)在倒罐*后，罐體內充斥氮氣。由于槽車(chē)罐體有氮氣的惰性保護，罐內殘存的液化石油氣接觸不到足夠的空氣，從而無(wú)法達到其爆炸極限，形成爆炸性混合物。因此，保證了吊車(chē)拖吊事故槽車(chē)的安全進(jìn)行。

5、結束語(yǔ)

氮氣置換技術(shù)是一項安全有效的危險化學(xué)品倒罐技術(shù)，與其它倒罐方法相比具有使用上不受事故地點(diǎn)的限制，能夠滿(mǎn)足槽車(chē)運輸事故地點(diǎn)偏僻復雜的使用要求;置換裝置安裝快捷，且倒罐時(shí)間短，可有效減少化學(xué)品的擴散;采用氮氣作為置換介質(zhì)，氮氣來(lái)源充足，克服了其它置換技術(shù)置換介質(zhì)難調集的缺點(diǎn);現場(chǎng)裝置連接和使用無(wú)需動(dòng)用電氣設備及明火，增大了事故處置的安全性等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。并且，氮氣置換裝置成本不高，操作技術(shù)簡(jiǎn)單，便于在各級消防*中推廣發(fā)展。