液化石油氣槽車(chē)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析與防控

陳艇

福建省消防總隊(duì)福州市消防支隊(duì)

液化石油氣槽車(chē)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析與防控

陳艇

福建省消防總隊(duì)福州市消防支隊(duì)

本文通過(guò)對(duì)液化石油氣槽車(chē)運(yùn)輸過(guò)程危險(xiǎn)性的分析與研究，對(duì)液化石油氣運(yùn)輸過(guò)程的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，找出引起危險(xiǎn)性的因素，運(yùn)用蒸氣云爆炸(VCE)定量評(píng)價(jià)對(duì)液化石油氣槽車(chē)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，確定了液化石油氣槽車(chē)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性，并提出安全防控措施。

液化石油氣槽車(chē)；安全評(píng)價(jià)；預(yù)防措施

緒論

液化石油氣（英文名稱(chēng)L i q u e f i e d Petroleum Gas，簡(jiǎn)稱(chēng)LPG）是一種使用方便，發(fā)熱值高的清潔燃料和重要的化工原料。液化石油氣槽車(chē)是現(xiàn)階段比較常用的運(yùn)輸液化石油氣的交通工具，具有方便、省時(shí)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，液化氣槽車(chē)最大裝量達(dá)28.5 噸，運(yùn)輸橫跨南北東西，這些大型槽車(chē)成為移動(dòng)的重大危險(xiǎn)源。一旦發(fā)生交通事故或其他原因引發(fā)泄漏，液化氣極易與空氣混合形成爆炸性氣體，短時(shí)間內(nèi)大量泄漏還會(huì)形成龐大蒸汽云，遇靜電或堵漏產(chǎn)生的火花就會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。因此對(duì)于液化石油氣槽車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析和處置措施的研究有著十分重要的意義。

1 液化石油氣槽車(chē)的危險(xiǎn)特性

1.1 液化石油氣的危險(xiǎn)特性

1.1.1 毒性較大

毒理學(xué)研究表明，大量吸入高濃度液化石油氣時(shí)可產(chǎn)生單純性窒息和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制，主要表現(xiàn)為窒息感，若液化石油氣同時(shí)含有硫化氫則毒性增加。早期有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等表現(xiàn)，嚴(yán)重者可出現(xiàn)直視、昏迷、呼吸困難、四肢強(qiáng)直、去大腦皮質(zhì)綜合征等。

1.1.2 火災(zāi)危險(xiǎn)性大

液化石油氣的爆炸速度為2000m/s～3000m/s，火焰溫度高達(dá)2000℃，沸點(diǎn)低于－50℃，自燃點(diǎn)為446℃～480℃。當(dāng)一有火情，即便在遠(yuǎn)方的液化石油氣也會(huì)起燃，形成長(zhǎng)距離大范圍的火區(qū)，災(zāi)害異常猛烈。液化石油氣液體發(fā)熱值為46.1MJ/kg，氣體的發(fā)熱值為 92.1MJ/m3～108.9MJ/m3，約為焦?fàn)t煤氣的6倍多，由于其燃燒熱值大，四周的其他可燃物也極易被引燃。

1.1.3 凍傷性

液化石油氣儲(chǔ)存于罐或鋼瓶中，在使用時(shí)減壓又由液態(tài)氣化變?yōu)闅怏w。一旦設(shè)備、容器、管線破漏或鋼閥損壞，大量液化石油氣噴出，由液態(tài)急劇減壓變?yōu)闅鈶B(tài)，并大量吸熱，結(jié)霜凍冰。若有人員在附近，極有可能受到凍傷。

1.1.4 易擴(kuò)散性

液化石油氣由液相變?yōu)闅庀啵w積變化很大，氣相體積是液相的250～300倍。液化石油氣汽化后易隨空氣流動(dòng)，擴(kuò)散距離遠(yuǎn)、擴(kuò)散面寬，一處引燃波及一片，并向泄漏點(diǎn)擴(kuò)散燃燒。

1.1.5 靜電積聚性

液化石油氣是經(jīng)過(guò)加工處理的潔凈石油產(chǎn)品，電導(dǎo)率較低，一般在10－10～10－12之間。在輸送與裝卸過(guò)程中，流動(dòng)、噴射、過(guò)濾、沖擊可能積蓄大量靜電荷。當(dāng)兩個(gè)帶電體之間的電位差達(dá)到一定數(shù)值，并產(chǎn)生了適當(dāng)?shù)姆烹姉l件，周?chē)粼俅嬖谔幱诒ǚ秶鷥?nèi)的混合氣體時(shí)，就會(huì)發(fā)生靜電爆炸事故。這類(lèi)事故主要發(fā)生在車(chē)輛銜接處、裝卸過(guò)程中。

1.2 蒸氣云爆炸(VCE) 定量評(píng)價(jià)

蒸汽云爆炸（VCE，Vapor Cloud Explosions）是由于氣體或易于揮發(fā)的液體可燃物的大量快速泄漏，與周?chē)諝饣旌闲纬筛采w范圍很大的“預(yù)混云”，在某一有限空間遇點(diǎn)火源而導(dǎo)致的爆炸。液化石油氣槽車(chē)上裝有液化石油氣的罐體一旦發(fā)生泄漏，泄漏的液化石油氣會(huì)在空氣中發(fā)生初始閃蒸氣化，瞬時(shí)產(chǎn)生大量蒸氣。蒸氣云內(nèi)的物質(zhì)難以在短時(shí)間內(nèi)自發(fā)均勻分布， 其分布特性由泄漏量、泄漏速度及泄漏地點(diǎn)等因素確定。當(dāng)其體積比在爆炸極限(1.5% ～9.5% ) 以?xún)?nèi)并遇點(diǎn)火源時(shí)，便發(fā)生蒸氣云爆炸事故。蒸氣云爆炸一旦發(fā)生，后果非常嚴(yán)重。泄漏的液化石油氣與空氣充分混合，在一定范圍內(nèi)積聚起來(lái)，一經(jīng)點(diǎn)燃，其爆炸過(guò)程極為劇烈，火焰前沿速度可達(dá)50～100m/s，形成爆燃。對(duì)蒸氣云覆蓋范圍內(nèi)的建筑物以及設(shè)備產(chǎn)生過(guò)壓破壞，危及人們的生命安全。

長(zhǎng)期以來(lái)，軍事上一直對(duì)高能炸藥產(chǎn)生的爆炸波破壞效應(yīng)很感興趣，積累了大量的TNT藥量和目標(biāo)破壞程度之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，習(xí)慣性地采用TNT質(zhì)量來(lái)描述爆炸事故的威力。其原理為：假定一定百分比的蒸氣云參與了爆炸，對(duì)形成沖擊波有實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)，并以TNT當(dāng)量法來(lái)表示蒸氣云爆炸的威力。根據(jù)TNT當(dāng)量法，把蒸氣云爆炸的破壞作用轉(zhuǎn)化為T(mén)NT爆炸的破壞作用，可燃蒸氣云爆炸的TNT當(dāng)量mTNT可根據(jù)下列公式求得：

式中a是可燃蒸氣云爆炸效率因子，它的取值范圍在0.02～15.9%之間，中值為3%～4%，一般取統(tǒng)計(jì)平均值4%；m是蒸氣云中可燃物的質(zhì)量，kg；ΔHc是可燃?xì)怏w的燃燒熱，kj·kg-1，對(duì)于液化石油氣，取值為4980kj· kg-1；QTNT是TNT的爆炸當(dāng)量能量，一般取平均值4686kj·kg-1。

2 安全防控措施

（1）液化石油氣汽車(chē)槽車(chē)的設(shè)計(jì)、制造，必須符合國(guó)家和勞動(dòng)部門(mén)的有關(guān)規(guī)定，運(yùn)輸液化石油氣的液化氣槽車(chē)的壓力安全閥、緊急切斷閥、防靜電接地鏈等安全附件必須齊全、符合安全技術(shù)要求，并應(yīng)在運(yùn)輸途中經(jīng)常檢查，保持靈敏可靠。同時(shí)，為防止發(fā)生火災(zāi)，液化氣運(yùn)輸車(chē)應(yīng)按規(guī)定采用防爆電氣裝置，液化氣儲(chǔ)罐上應(yīng)涂有醒目的“嚴(yán)禁煙火”紅色標(biāo)志，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣筒加戴性能可靠的火星熄滅器。此外，為了能及時(shí)地?fù)渚冗\(yùn)輸途中發(fā)生的初期火災(zāi)，槽車(chē)還應(yīng)裝配兩具5公斤以上干粉滅火器或3公斤以上1211滅火器。

（2）運(yùn)輸途中，臨時(shí)停車(chē)位置應(yīng)通風(fēng)良好，遠(yuǎn)離機(jī)關(guān)、學(xué)校、橋梁、廠礦、倉(cāng)庫(kù)和人員密集的場(chǎng)所。與重要的公共建筑、設(shè)施須保持25米以上的安全間距，與明火或散發(fā)火花的地點(diǎn)應(yīng)保持40米以上的安全間距。中途停車(chē)時(shí)，司機(jī)或押運(yùn)員必須留車(chē)監(jiān)護(hù)，不得使用明火或能發(fā)火的工具進(jìn)行檢修。夜間休息時(shí)，不得將液化氣槽車(chē)停放在公共停車(chē)場(chǎng)以及易燃、易爆物品庫(kù)房，普通車(chē)輛附近。夏季停車(chē)時(shí)，應(yīng)避免日光曝曬。

（3）汽車(chē)槽車(chē)運(yùn)輸液化石油氣必須遵守國(guó)家和地方政府關(guān)于管理、運(yùn)輸化學(xué)易燃、易爆物品和交通安全管理的有關(guān)規(guī)定。運(yùn)輸前應(yīng)認(rèn)真檢查車(chē)況，在車(chē)前懸掛醒目的“危險(xiǎn)品”標(biāo)志牌，不得拖帶掛車(chē)，不得攜帶其他易燃、易爆物品。途中通過(guò)立交橋，涵洞、隧道等重要的公路交通設(shè)施，應(yīng)注意標(biāo)高，限速行駛，不得停留；進(jìn)入城市郊區(qū)應(yīng)按當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)規(guī)定的行車(chē)時(shí)間、行車(chē)路線限速行駛，不得通過(guò)重要的公共場(chǎng)所和鬧市。押運(yùn)員必須跟隨車(chē)輛，中途不得離開(kāi)。車(chē)上禁止吸煙，不得搭乘其他人員。夏季長(zhǎng)途運(yùn)輸應(yīng)采取遮陽(yáng)措施，經(jīng)常觀察槽罐液相溫度和氣相壓力，當(dāng)液相溫度達(dá)40度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行罐外噴水或潑水降溫。冬季道路冰凍時(shí)，不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸。否則，應(yīng)在輪胎上加戴防滑鐵鏈，限速行駛。

（4）液化石油氣站采用液化氣運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸液化石油氣時(shí)，須在站內(nèi)設(shè)置汽車(chē)槽車(chē)裝卸臺(tái)。否則，應(yīng)在灌瓶間或壓縮機(jī)房引出汽槽裝卸嘴。汽車(chē)槽車(chē)裝卸臺(tái)與其他建筑物的防火間距不小于15米，與液化石油氣儲(chǔ)罐的防火間距不小于30米。裝卸臺(tái)或裝卸嘴附近應(yīng)設(shè)置接地電阻不小于10歐的接地樁，以供裝卸作業(yè)前靜電接地。為確保發(fā)生火災(zāi)后能及時(shí)地疏散槽車(chē)，滅火救災(zāi)，槽車(chē)裝卸臺(tái)或裝卸嘴前應(yīng)設(shè)置不小于15米*15米的回車(chē)場(chǎng)，裝配2具8公斤以上干粉滅火器。

（5）汽車(chē)槽車(chē)在進(jìn)行裝卸作業(yè)前應(yīng)停車(chē)熄火，接好地線，牢固連接管道接口，排盡管內(nèi)空氣。進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)，不得發(fā)動(dòng)車(chē)輛、排液放氣，不得使用能發(fā)火工具。如遇雷雨天、液壓異常、附近著火，以及其他威脅裝卸安全的因素，汽車(chē)槽車(chē)應(yīng)停止裝卸作業(yè)，汽車(chē)槽車(chē)在充裝液化石油氣時(shí)，應(yīng)認(rèn)真計(jì)量，不得超裝。裝運(yùn)液化石油氣的汽車(chē)槽車(chē)到站后，應(yīng)先靜置30分鐘，然后及時(shí)卸液，不得把槽車(chē)當(dāng)做臨時(shí)儲(chǔ)罐使用，不得從槽車(chē)直接給鋼瓶充氣。槽車(chē)卸液后，槽罐內(nèi)應(yīng)留有49千帕以上的余壓，以免空氣進(jìn)入罐內(nèi)形成爆炸危險(xiǎn)。

（6）汽車(chē)槽車(chē)卸液后，應(yīng)停放在專(zhuān)用的汽車(chē)槽車(chē)庫(kù)房?jī)?nèi)，不得在其他場(chǎng)所隨意停放，汽車(chē)槽車(chē)車(chē)庫(kù)應(yīng)為一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑，與民用建筑的防火間距不應(yīng)小于30米，與廠房、庫(kù)房的防火間距不應(yīng)小于12米。庫(kù)內(nèi)應(yīng)通風(fēng)良好，照明等電氣設(shè)備應(yīng)符合防爆要求，并應(yīng)配2具以上8公斤干粉滅火器。庫(kù)內(nèi)禁止設(shè)置地下室、地溝，禁止修理車(chē)輛，禁止存放其他易燃、易爆物品。

[1] 費(fèi)德亮. 液化石油氣罐區(qū)爆炸危險(xiǎn)性分析[J]. 石油化工安全技術(shù).2004

[2] 傅智敏. 工業(yè)企業(yè)防火[M]. 北京: 中國(guó)人民公安大學(xué)出版. 2008

[3] 王宇, 李巖. 鐵路油罐車(chē)充裝過(guò)程火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保.2006

[4] 馬曉茜, 廖艷芬. 液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)與利用中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J]. 石油與天然氣. 2005

[5] 張瑞華, 陳國(guó)華, 張暉，等. TNO多能法在蒸氣云爆炸模擬評(píng)價(jià)中的工程應(yīng)用[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào).2006

[6] 宋元立, 于立友, 李彩霞. TNT當(dāng)量法預(yù)測(cè)某石化設(shè)備爆炸后果評(píng)價(jià)[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2005

[7] 崔琳, 席建鋒, 劉銳. 我國(guó)公路危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理對(duì)策[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化.2007

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.142