氮气在液化石油气槽车事故处置中的应用

【关键词】氮气置换技术,液化石油气,消防
【论文摘要】介绍了氮气置换装置的组成、操作方法以及使用氮气置换技术应注意的问题，并结合具体案例分析了氮气置换技术在处置液化石油气槽车事故倒罐应用中的优越性。

    近年来，液化石油气槽车事故接连不断，而且愈演愈烈。液化石油气槽车事故的防范和应急处置已成为消防部队处置化学事故的重点之一。随着经济建设的发展，社会能源需求的增加，今后槽车运输的频率还将继续增大，液化石油气槽车通过城市、交通要道、涵洞隧道以及在城市装卸的概率也必然增多。因此，消防部队必须深入研究液化石油气槽车事故的应急处置技术，作好事故处置的充分准备。
在液化石油气槽车事故处置中，倒罐是经常采用的处置措施，为了增大液化石油气槽车倒罐处置的成功率，降低倒罐操作的危险性，一些消防部队将氮气置换技术应用到液化石油气槽车事故的倒罐处置中，最大限度的减少了事故带来的危害，取得了良好的效果。

1 　氮气置换技术 
氮气置换技术是利用氮气置换装置，把氮气充入事故容器中，将液态或气态危险化学品置换出来另外储存，并对容器进行惰性气体保护的一种技术。在处置化学事故时，事故容器内大多是具有易燃易爆物质，直接对事故容器进行堵漏和倒罐处理，操作的危险性很大。通过氮气的惰性保护，就可大大增加操作的安全性。
1.1 　氮气置换装置的组成
氮气在常温常压下为无色气体，化学性质不活泼，不易与其它物质发生化学反应，常被作为惰性保护气体使用，并且氮气的质量比液化石油气轻。因此，可利用氮气置换装置，依靠氮气瓶的压力置换出事故容器中的化学物质，从而保证倒罐的安全进行。氮气置换装置包括氮气连接管及所属配件、液氮释放架、置换液(气) 体连接管、氮气瓶及空载槽车，工作示意图见图1。其中，各连接管及所属配件均可由厂家定型生产，氮气瓶和空载槽车可临时向事故现场调集。
1.1.1 　氮气连接管
用来连接氮气瓶和液氮释放架的管线，设计长度一般为15 m、直径25 mm、耐压强度不低于614MPa ，在管的两端设有快速接头，管线与管线之间有快速接头连接，在氮气连接管线与氮气瓶连接端设有压力表、单向阀(在更换氮气瓶时防止置换液倒流) 和闸门(是单向阀的补充，当单向阀失去作用时操作此阀)，由快速接头连接氮气瓶出口。
1.1.2 　置换液(气) 体连接管
管的两端分别与事故容器的液相管和处置事故调集来的空载槽车液相管连接，管的直径50 mm、耐压强度不低于614MPa 、设计长度为30m，为便于实地操作及管线的携带，设计10 m长的管线3根，管线与管线之间、管线与槽车之间均由快速接头连接。
1.1.3 　异径快速接头
采用管径50 mm变25 mm的快速接头，用来快速连接各连接管接口和以备事故槽车因颠覆、气相管被置换液体淹没时使用。
1.1.4 　氮气瓶
用于置换的氮气采用纯度为9915 %的普通氮气，气瓶按GB 386421983 执行，容积为40 L ，压力为12±015MPa。
1.1.5 　空载槽车
用于盛装置换出的危险化学品，槽车应设计有安全保护装置、静电消除装置等。
1.2 　操作方法
将事故容器、新调空载槽车进行接地，以消除静电。再将氮气瓶出口通过直径为25 mm氮气管线与液氮释放架和事故容器的气相管连接，将空载槽车的液相管与事故槽车的液相管通过直径为50mm的置换液体管线连接。然后，开启氮气瓶等有关阀门进行置换。

2 　利用氮气置换技术处置液化石油气槽车事故的优点 
2.1 　液化石油气的爆炸危险性
液化石油气是原油蒸馏或其他石油加工过程中所得出的各种烃类化合物，包括丙烷、丙烯、异丁烷、丁二烯、异丁烯等，属甲类易燃气体。在常温下，液化石油气加压以液态储存和运输，液体的密度约为水的一半，气体密度比空气大。液化石油气泄漏或释放时，在常温下液态的液化石油气极易挥发，体积能迅速扩大250～350倍，波及范围广。液化石油气的爆炸极限为2%～10%，1L液化石油气与空气混合后浓度达到2%时，能形成体积为1215 m3的爆炸性混合物。并且在事故现场，压力容器都以喷射状泄漏出来，迅速气化、扩散并与空气混合，形成几百、几千甚至几万平方米大范围爆炸性混合物。并且，液化石油气泄漏后蒸气积沉聚集，难以喷水驱散。液化石油气相对密度大，为空气的1.5～2倍。泄漏后的蒸气沉积飘浮于地面，白茫茫的一片气雾，气雾高度按泄漏量不同形成几十厘米或1～10m不等，即使及时发现，也难以使用喷雾水枪向周边地区和空中驱散，遇热源和明火极易引起爆炸。

2.2 　传统倒罐处置的缺陷
液化石油气槽车发生事故的地点的地势一般都较为复杂，加之槽车自身的重量和装载的液化石油气两者相加，重量都较大，一般吊车都满足不了安全处置事故的能力，即使客观条件能满足吊车的工作能力，但对满载的事故槽车进行处置，其危险性是相当大的。因此，常采用倒罐的方法进行处置。目前，消防部队在处置石油液化气槽车事故时，最常用的倒罐方法有两种:一是通过罐内自然压力倒罐;二是利用防爆泵倒罐。通过自然压力倒罐往往受压力限制，只能倒出少量液体，不能完全达到倒罐的要求。电动防爆泵作为一种处置化学事故最常用的机械倒罐方法在长期的使用中也逐渐暴露出一些问题:一是电动防爆泵的额定电压为380 V ，而槽车事故发生的地点通常远离城区和村庄，很难满足防爆泵正常工作的额定电压，这就在很大程度上限制了防爆泵的使用。二是即使事故现场条件允许使用防爆泵，但由于现场条件的制约，临时安装的防爆泵不可能保证电气线路达到防爆要求，保证不产
2.3 　氮气置换技术处置液化石油气槽车事故的优点
通过罐内自然压力倒罐和防爆泵倒罐，最终结果只是将事故槽车内的液态液化石油气倒入其它槽车。在倒罐完毕后，事故槽车内仍存有气态的液化石油气。如果缺乏惰性气体的保护，势必给使用吊车吊装增加了危险系数。
氮气置换技术与上述两种倒罐方法相比具有显著的优点。在使用上，氮气置换技术既不受事故现场条件的限制，又能有效进行置换，最重要的是它可以对事故容器实施氮气保护，保证槽车处置的安全进行，这无疑是解决液化石油气槽车事故倒罐问题的一种安全有效的方法。

3 　使用氮气置换装置时的注意事项 
①消防部队应提前与氮气生产厂商搞好沟通，需要时及时向事故现场调集氮气，确保事故现场氮气供应充足。
②事故现场要实施严格警戒，控制无关人员、车辆进入现场。如事故现场附近有居民区或住宅，要与当地公安局或派出所配合疏散现场居民，禁绝火源。必要时还要与交警部门配合进行交通管制。
③进行事故处置时要控制一线人员的数量，进入现场作业人员宜精不宜多，但应至少2～3 人为一组集体行动。同时，所有能引起燃爆的热源及通信工具应一律交出，不能带入处置一线。
④处置槽车事故时，当事故槽车中的液态物质在气相阀之下，按正常的操作方法进行;当事故槽车中的气相阀位于液态化学品之内，即事故槽车发生颠覆，此时用氮气置换装置处置槽车事故时，氮气管线则与事故槽车的液相管连接，用置换液体管线将事故槽车的气相管与空载槽车的液相管连接。
⑤对置换后的事故槽车吊装作业时，水枪手要密切注视，随时准备出水。

4 　案例 
2001年6月24日，辽宁化学公司一辆装有30t液化石油气的槽车行驶至天津市大港区津歧公路大港开发区大宇电子公司路段时发生车祸，翻入路边水渠。事故槽车装的30t液化石油气，一旦发生泄漏引起燃烧爆炸，其爆炸威力相当于7500kg TNT炸药。
4.1 　事故发生后的应急处置措施
针对事故槽车体积较大，罐体自重再加上所装的30t液化石油气，总重量约有50余t，而且罐体老化锈蚀严重的情况，消防救援指挥部决定采取“先倒液，后吊装，最后拖运”的处置步骤。
①在严密监控下，将发生事故的液化气槽车出口与到场的空槽车进口相连接，打开进出口阀门，通过事故槽车罐内的自然压力，向空槽车倒液约4t左右，二槽车罐内压力趋于平衡。
②安装氮气置换装置，将液氮车液氮释放架通过导管顺序连接，与发生事故液化气槽下对正。各个管道全部连通后，经反复检查确认各接口未发生泄漏，开始进行液氮置换倒液，将罐内15 t 液化石油气安全倒至两辆空槽车内。
③消防队员出4 支水枪对罐体进行“全淹没”冷却保护，掩护交管部门吊车实施吊装作业，将事故槽车吊正，并成功与拖车对接。
4.2 　事故处置的效果分析
①槽车本身的自重及装载的液化石油气两者相加，重量比较大，一般吊车都满足不了安全处置事故的能力。即使客观条件能满足吊车工作能力，但对满载的事故槽车进行处置，其危险性也比较大。通过氮气置换装置的使用，利用氮气压力把事故槽车内的液化石油气置换到空载槽车，减轻了拖吊的作业槽车的重量，也降低了事故处置对吊车的要求，从而也降低了拖吊作业的危险性。
②利用氮气置换装置倒罐，处置过程没有电气线路操作，且该装置的管线连接均为快速接头连接，操作方便迅速，无需现场焊接等明火作业，增加了现场处置液化石油气事故的安全系数。
③利用氮气置换技术倒罐，由于氮气瓶压力的作用，大大的缩短了液化石油气的倒罐时间，有效减少了液化石油气的泄露和扩散，防止了事故的扩大蔓延。
④液化石油气事故槽车在倒罐完全后，罐体内充斥氮气。由于槽车罐体有氮气的惰性保护，罐内残存的液化石油气接触不到足够的空气，从而无法达到其爆炸极限，形成爆炸性混合物。因此，保证了吊车拖吊事故槽车的安全进行。

5 　结束语 
氮气置换技术是一项安全有效的危险化学品倒罐技术，与其它倒罐方法相比具有使用上不受事故地点的限制，能够满足槽车运输事故地点偏僻复杂的使用要求;置换装置安装快捷，且倒罐时间短，可有效减少化学品的扩散;采用氮气作为置换介质，氮气来源充足，克服了其它置换技术置换介质难调集的缺点;现场装置连接和使用无需动用电气设备及明火，增大了事故处置的安全性等显著优点。并且，氮气置换装置成本不高，操作技术简单，便于在各级消防部队中推广发展。


参考文献:
[1 ] 　陈家强. 危险化学品泄漏事故及其处置. 消防技术与产品研究，2004，(12) .
[2 ] 　陈家强. 化学事故抢险救援探讨. 中国消防，1998，(4).
[3 ] 　张元祥，高涛. 处置液化石油气汽车槽车事故的氮气置换装置研究. 武警学院学报，2003， (4) .
[4 ] 　彭世尼，孙知音. 燃气储罐置换过程的数学分析. 煤气与热力，2000 ， (5) .
[5 ] 　刘亚士，罗义英. 燃气储罐置换过程的探讨. 煤气与热力，2001 ， (4)