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液化天然气(LNG)储运罐车泄漏应急处置技术与方法

发布日期:2015-07-02 浏览次数:217
核心提示:液化天然气(LNG)储运罐车泄漏应急处置技术与方法。
      1、LNG储运罐车的结构特征以及事故特点

LNG是液化天然气的简称,LNG的主要成分是甲烷,它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后,采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。由于LNG的体积约为其气态体积的1/600,LNG的重量又仅为同体积水的45%左右,所以LNG一旦发生大量泄漏就能迅速与空气混合达到爆炸极限。

LNG储运罐车液罐目前均为真空粉末绝热卧式夹套容器,双层结构,由内胆和外壳套合而成。内外罐连接采用玻璃钢支座螺栓紧固连接,后支座为固定连接,前支座为滑动连接,以补偿温度变化引起罐体伸缩。夹套内填装膨胀珍珠岩并抽真空,加排管、排气管等由内容器引出,经真空夹套引至外壳后底与管路操作系统相连接,液罐通过U形副梁固定在汽车底盘上。

LNG运输罐车常见事故类型可分为翻车、碰撞,剐擦、追尾等4类。其中,翻车、碰撞和追尾事故在所有类型道路的储运罐车事故中均占较高比例,通常对罐体及其尾部阀门会直接造成严重破坏,致使泄漏概率最高。由于储运罐车的结构与制作材料特殊,特别是其外层保护壳体与环梁大多由具有很高抗压强度的碳钢材料构成,一般情况下,外壳体的破损、断裂情况事故很少。目前,各种信息显示国内外还没有此类情况发生,绝大部分事故均为罐体外壳的各种气相管与装置管道、安全装置与连接处的断裂与泄漏。

2、LNG储运罐车泄漏后果分析

2. 1气化超压爆炸

当外来的热量传入储运罐车时会导致LNG温度上升气化,使罐内压力升高,瞬间产生大量气体,当罐内压力上升速度超过泄压装置的排泄速度后,罐体将可能产生物理性爆炸。

2. 2 LNG冷爆炸

在LNG泄漏遇到水的情况下,LN G会从水中迅速吸收热量,因为水与LNG之间有非常高的热传递速率,导致气体瞬间膨胀,LNG将激烈地沸腾并伴随大的响声、喷出水雾,导致LNG冷爆炸。

2. 3 LNG火灾

LNG与空气或氧气混合后,能形成爆炸性混合气体,与火源发生预混(动力)燃烧。

2. 4对人的低温冻伤

由于LNG的温度为-162℃,是深冷液体,皮肤直接与低温物体表面接触,皮肤表面的潮气会凝结,并粘在低温物体表面上,造成冻伤。

2. 5窒息

LNG的氧含量低,容易使人窒息。如果吸入纯净LNG蒸气而不迅速脱离,很快就会失去知觉,甚至死亡。

3、LNG储运罐车泄漏处置措施与方法

3. 1紧急堵漏法

LN G贮罐特殊的内外胆和真空夹层结构,决定了其在一般的事故状态下,罐体破裂发生直接泄漏的可能性不大,而罐体内压力因各种因素而引起超压导致安全阀泄压或发生事故后导致罐体外壳破裂,真空保温层失去绝热作用,使罐内的LNG迅速吸热汽化,导致内部压力急聚升高,真空夹套中压力上升达到0. 02~0. 07 MPa时,保险器便自动打开,进行泄压。由于LNG具有燃烧范围窄,自燃温度高(450℃),且较空气易于扩散的特点,因此,发生泄漏后,第一要务是防止发生爆燃,做好泄漏气体的驱散、监护和堵漏(关阀)工作,弄清泄漏发生的部位,选择正确的堵漏方法。应尽最大可能的创造条件,进行堵漏,达到降低抢险成本,事半功倍的效果。

3.1.1 封堵法

封堵法也称贴堵法,这种方法适用于局部小面积或罐体裂缝泄漏。这种方法直接将封堵材料浸湿贴附在泄漏处,利用超低温度的泄漏气体,自然对泄漏点进行封冻,从而达到封堵目的。具体操作方法是:根据泄漏点的部位,准备充足的棉布或纯棉织物,加湿平展后直接贴附在泄漏点上,不停地用雾状水进行喷淋,每层喷洒一定数量干粉,反复多次。一般情况下,泄漏情况轻微,贴附五、六层即可,实际操作时可根据泄漏量大小适当增加贴层数量,待以上工作完成,约十至三十分钟后,内层贴附材料就可完全封冻住泄漏点,完成堵漏。

这种方法的特点是:封堵材料简单,易十寻找,操作难度小。选用的封堵材料为棉织类、吸水性与防静电性能好,便于贴附;干粉灭火器中的干粉,主要成分为碳酸氢钠(钾)或磷酸盐,其粉末一旦落在物品表面便发生化学反应,极易形成一层玻璃状覆盖层,隔绝气体,延缓或阻隔冷空气挥发,起到稀释氧气和冷却作用,既能防止着火还能与水混合起到粘合作用。

3. 1. 2塞堵法

塞堵法也可称为填堵法,这种方法主要适用于储运罐车各种安全附件与连接管道破损、断裂和罐体出现单一性较大损洞的堵漏。其主要操作方法是:根据泄漏点漏洞的大小,选取适量的非金属耐低温无机硬质材料或木质材料,尽可能按照漏洞形状,切削或加工成锥形,在加工好的锥形物缠裹棉织类物品,直接填塞漏洞内并夯实,进行堵漏。

由于耐低温材料和棉织类填充物遇冷不会发生收缩或出现脆性断裂,且此类材料简单方便、易于寻找,切削或加工也容易等,因此在实际操作中简便,而且效果较好。

采取以上两点处置方法应注意:

(1)超低温的LNG可能会对溢出区域附近的人员造成低温冻伤。因此,在处理与低温液体或蒸汽相接触或接触过的任何东西时,都应戴上无吸收性的手套(PVC或皮革制成),同时注意使用面罩或护目镜来保护眼睛。当进行LNG泄漏堵漏时,操作人员必须穿好防冻衣,以免液态LNG喷溅至人体造成冻伤。

(2)甲烷是一种低毒性的窒息性气体。大量LNG从破损口溢出后开始气化。如果没有遇到点火源,则空气中甲烷的浓度可能会非常高,从而对操作人员或者其他可能暴露于正在膨胀扩散的LNG气团中的人员造成窒息危害。因此操作人员必须佩戴空气呼吸器。

(3) LNG气化与空气混合,可形成爆炸性混合物,因此在实施过程中,尽量使用防爆工具,严防火花产生。

3. 2倒罐避险法

所谓倒罐避险就是将液化天然气从事故储运装置通过输转设备和管道倒入安全装置或容器内的操作过程,从而避免原容器内气体爆燃等各类事故。在多种紧急堵漏方法无法达到堵漏效果,并且储运罐车内液面较高,有可能造成更大险情时,应采用此种方法。倒罐法在具体实施过程中,需要专业人员和专用的设备,存在用时较长,社会影响较大等问题,但总体来看,运用倒罐法处理LNG储运罐车泄漏事故的相对安全系数却是较高的。

在实施倒罐操作中要注意:

(1)在倒罐过程中应做好冷却、稀释等安全防护,注意动力电源防爆,要防止发生燃烧、爆炸,造成二次事故。

(2)提高倒罐效率,尽量争取时间。这就要求在倒罐前加强技术论证,根据现场实际情况,选择合适的倒罐方法,制订倒罐方案,确保倒罐的快速、顺利实施。

3. 3自然排放法

大多数情况下,运输车辆发生事故地点都在高速路或国道,远离城市建成区且比较偏远,且LNG对环境不会造成影响,因此,在条件允许的情况下,也可将发生泄漏的运输车辆开至无人区域,采取自然排放的方法将罐内的天然气排放至大气中,利用风流进行稀释,从而消除隐患,排除险情。但这种方法存在浪费大,客观条件要求高等特点,特别是泄漏车辆在驶向排放点的途中,危险性大,排放区周围环境和风向也要求较高,因此,自然排放法一般适用于人烟稀少的空旷无人地段和泄漏情况特别严重已不宜采用其他抢险式施救方法的特殊情况。

自然排放法操作时要求:

(1)要有一定的风流量,可以将泄漏的可燃气团吹散,不至于在泄漏区域附近形成易燃易爆区。虽然这样排放速度较慢,但是相对救援人员来说比较安全。

(2)做好沿线群众、车辆疏散工作和应急工作,将泄漏车辆安全护送至无人空旷区域进行自然排放。

3. 4水幕稀释法

由于LNG的超低温性质,泄漏后尽管快速的吸热气化,但要达到燃烧温度需要一定的特殊条件和过程。目前国内外还没有这方面的报道,但单纯从理论上讲,这种情况是存在的,特别是如果救援不当或泄漏时间太久,在现场情况复杂,难于控制的情况下,泄漏的LNG就可能起火燃烧。

水幕是水管中的高压水通过各种喷头散射出来,形成细小雾状液体,一般使用圆锥形喷嘴和扁扇形喷嘴形成水幕。具体操作方法是:使用喷雾水枪设置水幕或蒸气幕,采用雾状射流形成水幕墙,防止气体向重要目标或危险源扩散。同时向形成的重气云团中喷射水幕,降低LNG蒸气的体积浓度,驱散积聚、流动的气体,稀释气体浓度,防止形成爆炸性混合物。

采用水幕稀释法时应注意:

(1)禁止用水幕对准着火点。由于LNG泄漏温度非常低,泄漏后的LNG接触到水后,水会增大气化速率因而会将火焰高度增大6倍,辐射热增大3倍,从而造成燃爆。

(2)坚决禁止用直流水直接冲击罐体和泄漏部位,防止因强水流冲击加速LNG气化过程,引起静电积聚、放电或冷爆炸。

3. 5泡沫灭火法

这种方法是在LNG储运罐车一旦起火燃烧的情况下,为防止爆炸采取的基本处理方法,是实施其他抢险办法的基础办法。采用高倍数泡沫灭火能使大量的高倍数泡沫以密集状态对火灾区进行封闭,阻隔燃烧区氧气的来源,形成窒息,从而达到灭火目的。

在实施救援时,现场处置人员应将以上几种LNG泄漏事故救援措施和技术结合起来,制定最优方案,尽量在短时间内将险情彻底排除。根据以往现场处置经验来看,救援人员到达现场后,应将人工堵漏和实施倒罐结合起来,堵漏无效并且无法实施倒罐时,可择机进行自然排放,水幕技术仅作为辅助预防手段,泡沫灭火法只是采用其他根本方法的基础处理办法。

4、应急处置技术与方法运用典型实例

4. 1 "1. 3 "LNG泄漏事故抢险记录

2013年1月3日凌晨3时50分,包茂高速公里铜川辖区下行线743km处,发生车辆追尾事故。一辆载有近20吨的LN G罐车后方遭到碰撞,罐车尾部与罐体连接管撞击断裂,部分泄压装置失灵,LNG大量泄漏。事故上空气化后的LNG形成白云状笼罩层,且事故地点位于与312国道交叉的公路桥上,桥下国道两边均有大量居民,形势十分危急。事故抢险人员到达现场后,立即成立了现场指挥部,首先设置了警戒范围,对包茂高速与312国道,事故周围500m范围内进行了道路封闭,疏散了警戒圈内的人员,切断了各种电源,同时,迅速成立了令家组对现场进行勘察。专家经勘察认为:①由于车辆受损严重,且下行两公里处为居住人员稠密的金锁关镇,所以,移动已无可能性。②管道已严重受损断裂,如果进行倒罐,技术难度太大。③如果采取自然排放,由于事故地点位于峡谷,风流不畅,且根据现场排放流量计算,应超过24小时,由于包茂高速和312国道是连接陕西关中与陕北的唯一交通主干线,道路封闭时间过长,其经济损失过于巨大。对此,专家组经研究提出应立即采取堵漏的方法,以塞堵法为主。现场指挥人员根据专家组制定的方案,立即抽调部分消防和事故救援中心人员,穿好防护服、戴专用手套,用木屑、棉布,加注干粉进行堵漏操作。二十分钟左右,根据裂口大小现场量身制作的木屑加裹棉布,塞堵进裂口与破损管道。随后采用贴堵方法对破损周围进行贴堵,半小时后,所有堵漏材料全部自然封冻,完成堵漏后将车辆牵引至安全地带进行卸载。包茂高速与312国道随后恢复通行。整个施救过程不足五个小时,应急抢险非常成功。

4. 2 几起应急处置成功案例

(1)2010年7月2日,包茂高速下行段,陕西省铜川市金锁关镇发生车辆碰撞事故,造成一辆拉载29吨LN G的河北籍储罐车内液相连接管与罐体结合部泄漏,现场处置人员采取贴堵法,运用棉布加湿不断连续喷洒干粉的方法,封堵六层,仅用十余分钟,即完成操作。半小时后,贴附材料全部封冻,救援人员成功利用贴堵法处置该起事故。

(2) 2010年9月6日,包茂高速下行段陕西省铜川市王家河乡发生一起车连追尾事故,造成一辆载有19. 6吨液化天然气的河南籍LNG罐车尾部各种安全附件全部破损,气相管断裂。现场处置人员用木楔子加裹布条夯实堵口,外围采用干粉喷洒加布条缠裹的办法,仅五分钟,就完成操作,断裂处即刻封冻,完成堵漏。

(3) 2012年3月5日凌晨,连霍高速玉门段2540公里处发生一起交通事故,造成一辆装载20吨液化天然气的储运罐车大量泄漏。救援人员采取贴堵法,用专用宽绳带和毛巾、棉被等物捆绑、包裹泄漏点,并用开花水枪打湿,随着毛巾、棉被等物结冰,泄漏声逐渐消失,该起泄漏事故得到有效处置。

(4) 2012年6月20日,福建省漳州市境内国道324线漳州市诏安县桥东镇下寮村路段,一辆装载18. 26吨天然气的储运罐车与一辆红色大挂车在行进当中追尾,造成天然气储运罐车侧翻并发生泄漏。救援人员采取倒罐法,经过长达15小时的紧急排险作业,完成倒罐,排除险情。

(5)2011年12月22日17时40分,S201省道铁厂沟段88公里,塔城地区托里县境内,一辆由克拉玛依方向前往塔城市载有近20000亩液化天然气的槽车因车速过快在拐弯处发生侧翻。由于罐体压力不稳定,考虑到如将罐体牵引到塔城市进行倒罐作业,沿途村庄人员要进行疏散。为确保救援过程万无一失,现场救援指挥部最后决定采取排放法,将罐体牵引至空旷地带,自然排放,成功处置这一事故。

5、LNG储运罐车泄漏处置应注意的技术性问题

(1)由于LNG储罐泄漏后现场情况比较复杂,操作人员必须查明泄漏容器储量、泄漏部位、泄漏速度,以及安全阀、紧急切断阀、液位计、液相管、气相管、罐体等情况。查明警戒范围内的人员数量、地形地物、风向、电源、火源及交通道路情况。分析评估泄漏扩散的范围和可能引发爆炸燃烧的危险因素及其后果。

(2)要根据事故状态和气体扩散的程度和范围划定警戒区域,确定施救抢险方案,控制火源。

(3)救援工作一定要在确保救援人员安全的前提下科学的进行,要避免发生二次事故。在救援现场,实施全程动态仪器检测。一旦现场气体浓度接近爆炸浓度极限,事态未能得到有效控制,险情加剧,要及时撤离排险人员,保证现场所有人员迅速、安全撤出危险区。

 
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