液化天然氣(LNG)儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)泄漏應(yīng)急處置技術(shù)與方法

1、液化天然氣(LNG)儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)泄漏應(yīng)急處置技術(shù)與方法 2015-06-18 天然氣汽車(chē)產(chǎn)業(yè)資訊 天然氣汽車(chē)產(chǎn)業(yè)資訊 天然氣汽車(chē)產(chǎn)業(yè)資訊 1、LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)的結(jié)構(gòu)特征以及事故特點(diǎn)LNG是液化天然氣的簡(jiǎn)稱(chēng)，LNG的主要成分是甲烷，它是天然氣經(jīng)過(guò)凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后，采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。由于LNG的體積約為其氣態(tài)體積的1/600，LNG的重量又僅為同體積水的45%左右，所以LNG一旦發(fā)生大量泄漏就能迅速與空氣混合達(dá)到爆炸極限。LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)液罐目前均為真空粉末絕熱臥式夾套容器，雙層結(jié)構(gòu)，由內(nèi)膽和外殼套合而成。內(nèi)外罐連接采用玻璃鋼支座螺栓緊固連接，后支座

2、為固定連接，前支座為滑動(dòng)連接，以補(bǔ)償溫度變化引起罐體伸縮。夾套內(nèi)填裝膨脹珍珠巖并抽真空，加排管、排氣管等由內(nèi)容器引出，經(jīng)真空夾套引至外殼后底與管路操作系統(tǒng)相連接，液罐通過(guò)U形副梁固定在汽車(chē)底盤(pán)上。LNG運(yùn)輸罐車(chē)常見(jiàn)事故類(lèi)型可分為翻車(chē)、碰撞，剮擦、追尾等4類(lèi)。其中，翻車(chē)、碰撞和追尾事故在所有類(lèi)型道路的儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)事故中均占較高比例，通常對(duì)罐體及其尾部閥門(mén)會(huì)直接造成嚴(yán)重破壞，致使泄漏概率最高。由于儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)的結(jié)構(gòu)與制作材料特殊，特別是其外層保護(hù)殼體與環(huán)梁大多由具有很高抗壓強(qiáng)度的碳鋼材料構(gòu)成，一般情況下，外殼體的破損、斷裂情況事故很少。目前，各種信息顯示國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有此類(lèi)情況發(fā)生，絕大部分事故均為罐體外殼的

3、各種氣相管與裝置管道、安全裝置與連接處的斷裂與泄漏。2、LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)泄漏后果分析2. 1氣化超壓爆炸當(dāng)外來(lái)的熱量傳入儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)時(shí)會(huì)導(dǎo)致LNG溫度上升氣化，使罐內(nèi)壓力升高，瞬間產(chǎn)生大量氣體，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升速度超過(guò)泄壓裝置的排泄速度后，罐體將可能產(chǎn)生物理性爆炸。2. 2 LNG冷爆炸在LNG泄漏遇到水的情況下，LN G會(huì)從水中迅速吸收熱量，因?yàn)樗cLNG之間有非常高的熱傳遞速率，導(dǎo)致氣體瞬間膨脹，LNG將激烈地沸騰并伴隨大的響聲、噴出水霧，導(dǎo)致LNG冷爆炸。2. 3 LNG火災(zāi)LNG與空氣或氧氣混合后，能形成爆炸性混合氣體，與火源發(fā)生預(yù)混(動(dòng)力)燃燒。2. 4對(duì)人的低溫凍傷由于LNG的溫度為-16

4、2，是深冷液體，皮膚直接與低溫物體表面接觸，皮膚表面的潮氣會(huì)凝結(jié)，并粘在低溫物體表面上，造成凍傷。2. 5窒息LNG的氧含量低，容易使人窒息。如果吸入純凈LNG蒸氣而不迅速脫離，很快就會(huì)失去知覺(jué)，甚至死亡。3、LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)泄漏處置措施與方法3. 1緊急堵漏法LN G貯罐特殊的內(nèi)外膽和真空夾層結(jié)構(gòu)，決定了其在一般的事故狀態(tài)下，罐體破裂發(fā)生直接泄漏的可能性不大，而罐體內(nèi)壓力因各種因素而引起超壓導(dǎo)致安全閥泄壓或發(fā)生事故后導(dǎo)致罐體外殼破裂，真空保溫層失去絕熱作用，使罐內(nèi)的LNG迅速吸熱汽化，導(dǎo)致內(nèi)部壓力急聚升高，真空夾套中壓力上升達(dá)到0. 020. 07 MPa時(shí)，保險(xiǎn)器便自動(dòng)打開(kāi)，進(jìn)行泄壓。由于L

5、NG具有燃燒范圍窄，自燃溫度高(450)，且較空氣易于擴(kuò)散的特點(diǎn)，因此，發(fā)生泄漏后，第一要?jiǎng)?wù)是防止發(fā)生爆燃，做好泄漏氣體的驅(qū)散、監(jiān)護(hù)和堵漏(關(guān)閥)工作，弄清泄漏發(fā)生的部位，選擇正確的堵漏方法。應(yīng)盡最大可能的創(chuàng)造條件，進(jìn)行堵漏，達(dá)到降低搶險(xiǎn)成本，事半功倍的效果。3.1.1 封堵法封堵法也稱(chēng)貼堵法，這種方法適用于局部小面積或罐體裂縫泄漏。這種方法直接將封堵材料浸濕貼附在泄漏處，利用超低溫度的泄漏氣體，自然對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行封凍，從而達(dá)到封堵目的。具體操作方法是:根據(jù)泄漏點(diǎn)的部位，準(zhǔn)備充足的棉布或純棉織物，加濕平展后直接貼附在泄漏點(diǎn)上，不停地用霧狀水進(jìn)行噴淋，每層噴灑一定數(shù)量干粉，反復(fù)多次。一般情況下，泄

6、漏情況輕微，貼附五、六層即可，實(shí)際操作時(shí)可根據(jù)泄漏量大小適當(dāng)增加貼層數(shù)量，待以上工作完成，約十至三十分鐘后，內(nèi)層貼附材料就可完全封凍住泄漏點(diǎn)，完成堵漏。這種方法的特點(diǎn)是:封堵材料簡(jiǎn)單，易十尋找，操作難度小。選用的封堵材料為棉織類(lèi)、吸水性與防靜電性能好，便于貼附;干粉滅火器中的干粉，主要成分為碳酸氫鈉(鉀)或磷酸鹽，其粉末一旦落在物品表面便發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，極易形成一層玻璃狀覆蓋層，隔絕氣體，延緩或阻隔冷空氣揮發(fā)，起到稀釋氧氣和冷卻作用，既能防止著火還能與水混合起到粘合作用。3. 1. 2塞堵法塞堵法也可稱(chēng)為填堵法，這種方法主要適用于儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)各種安全附件與連接管道破損、斷裂和罐體出現(xiàn)單一性較大損洞的

7、堵漏。其主要操作方法是:根據(jù)泄漏點(diǎn)漏洞的大小，選取適量的非金屬耐低溫?zé)o機(jī)硬質(zhì)材料或木質(zhì)材料，盡可能按照漏洞形狀，切削或加工成錐形，在加工好的錐形物纏裹棉織類(lèi)物品，直接填塞漏洞內(nèi)并夯實(shí)，進(jìn)行堵漏。由于耐低溫材料和棉織類(lèi)填充物遇冷不會(huì)發(fā)生收縮或出現(xiàn)脆性斷裂，且此類(lèi)材料簡(jiǎn)單方便、易于尋找，切削或加工也容易等，因此在實(shí)際操作中簡(jiǎn)便，而且效果較好。采取以上兩點(diǎn)處置方法應(yīng)注意:(1)超低溫的LNG可能會(huì)對(duì)溢出區(qū)域附近的人員造成低溫凍傷。因此，在處理與低溫液體或蒸汽相接觸或接觸過(guò)的任何東西時(shí)，都應(yīng)戴上無(wú)吸收性的手套(PVC或皮革制成)，同時(shí)注意使用面罩或護(hù)目鏡來(lái)保護(hù)眼睛。當(dāng)進(jìn)行LNG泄漏堵漏時(shí)，操作人員必須

8、穿好防凍衣，以免液態(tài)LNG噴濺至人體造成凍傷。(2)甲烷是一種低毒性的窒息性氣體。大量LNG從破損口溢出后開(kāi)始?xì)饣?。如果沒(méi)有遇到點(diǎn)火源，則空氣中甲烷的濃度可能會(huì)非常高，從而對(duì)操作人員或者其他可能暴露于正在膨脹擴(kuò)散的LNG氣團(tuán)中的人員造成窒息危害。因此操作人員必須佩戴空氣呼吸器。(3) LNG氣化與空氣混合，可形成爆炸性混合物，因此在實(shí)施過(guò)程中，盡量使用防爆工具，嚴(yán)防火花產(chǎn)生。3. 2倒罐避險(xiǎn)法所謂倒罐避險(xiǎn)就是將液化天然氣從事故儲(chǔ)運(yùn)裝置通過(guò)輸轉(zhuǎn)設(shè)備和管道倒入安全裝置或容器內(nèi)的操作過(guò)程，從而避免原容器內(nèi)氣體爆燃等各類(lèi)事故。在多種緊急堵漏方法無(wú)法達(dá)到堵漏效果，并且儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)內(nèi)液面較高，有可能造成更大險(xiǎn)

9、情時(shí)，應(yīng)采用此種方法。倒罐法在具體實(shí)施過(guò)程中，需要專(zhuān)業(yè)人員和專(zhuān)用的設(shè)備，存在用時(shí)較長(zhǎng)，社會(huì)影響較大等問(wèn)題，但總體來(lái)看，運(yùn)用倒罐法處理LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)泄漏事故的相對(duì)安全系數(shù)卻是較高的。在實(shí)施倒罐操作中要注意:(1)在倒罐過(guò)程中應(yīng)做好冷卻、稀釋等安全防護(hù)，注意動(dòng)力電源防爆，要防止發(fā)生燃燒、爆炸，造成二次事故。(2)提高倒罐效率，盡量爭(zhēng)取時(shí)間。這就要求在倒罐前加強(qiáng)技術(shù)論證，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的倒罐方法，制訂倒罐方案，確保倒罐的快速、順利實(shí)施。3. 3自然排放法大多數(shù)情況下，運(yùn)輸車(chē)輛發(fā)生事故地點(diǎn)都在高速路或國(guó)道，遠(yuǎn)離城市建成區(qū)且比較偏遠(yuǎn)，且LNG對(duì)環(huán)境不會(huì)造成影響，因此，在條件允許的情況下，也可

10、將發(fā)生泄漏的運(yùn)輸車(chē)輛開(kāi)至無(wú)人區(qū)域，采取自然排放的方法將罐內(nèi)的天然氣排放至大氣中，利用風(fēng)流進(jìn)行稀釋?zhuān)瑥亩[患，排除險(xiǎn)情。但這種方法存在浪費(fèi)大，客觀條件要求高等特點(diǎn)，特別是泄漏車(chē)輛在駛向排放點(diǎn)的途中，危險(xiǎn)性大，排放區(qū)周?chē)h(huán)境和風(fēng)向也要求較高，因此，自然排放法一般適用于人煙稀少的空曠無(wú)人地段和泄漏情況特別嚴(yán)重已不宜采用其他搶險(xiǎn)式施救方法的特殊情況。自然排放法操作時(shí)要求:(1)要有一定的風(fēng)流量，可以將泄漏的可燃?xì)鈭F(tuán)吹散，不至于在泄漏區(qū)域附近形成易燃易爆區(qū)。雖然這樣排放速度較慢，但是相對(duì)救援人員來(lái)說(shuō)比較安全。(2)做好沿線群眾、車(chē)輛疏散工作和應(yīng)急工作，將泄漏車(chē)輛安全護(hù)送至無(wú)人空曠區(qū)域進(jìn)行自然排放。3

11、. 4水幕稀釋法由于LNG的超低溫性質(zhì)，泄漏后盡管快速的吸熱氣化，但要達(dá)到燃燒溫度需要一定的特殊條件和過(guò)程。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有這方面的報(bào)道，但單純從理論上講，這種情況是存在的，特別是如果救援不當(dāng)或泄漏時(shí)間太久，在現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，難于控制的情況下，泄漏的LNG就可能起火燃燒。水幕是水管中的高壓水通過(guò)各種噴頭散射出來(lái)，形成細(xì)小霧狀液體，一般使用圓錐形噴嘴和扁扇形噴嘴形成水幕。具體操作方法是:使用噴霧水槍設(shè)置水幕或蒸氣幕，采用霧狀射流形成水幕墻，防止氣體向重要目標(biāo)或危險(xiǎn)源擴(kuò)散。同時(shí)向形成的重氣云團(tuán)中噴射水幕，降低LNG蒸氣的體積濃度，驅(qū)散積聚、流動(dòng)的氣體，稀釋氣體濃度，防止形成爆炸性混合物。采用水幕稀釋

12、法時(shí)應(yīng)注意:(1)禁止用水幕對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)。由于LNG泄漏溫度非常低，泄漏后的LNG接觸到水后，水會(huì)增大氣化速率因而會(huì)將火焰高度增大6倍，輻射熱增大3倍，從而造成燃爆。(2)堅(jiān)決禁止用直流水直接沖擊罐體和泄漏部位，防止因強(qiáng)水流沖擊加速LNG氣化過(guò)程，引起靜電積聚、放電或冷爆炸。3. 5泡沫滅火法這種方法是在LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)一旦起火燃燒的情況下，為防止爆炸采取的基本處理方法，是實(shí)施其他搶險(xiǎn)辦法的基礎(chǔ)辦法。采用高倍數(shù)泡沫滅火能使大量的高倍數(shù)泡沫以密集狀態(tài)對(duì)火災(zāi)區(qū)進(jìn)行封閉，阻隔燃燒區(qū)氧氣的來(lái)源，形成窒息，從而達(dá)到滅火目的。在實(shí)施救援時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)處置人員應(yīng)將以上幾種LNG泄漏事故救援措施和技術(shù)結(jié)合起來(lái)，制定最優(yōu)

13、方案，盡量在短時(shí)間內(nèi)將險(xiǎn)情徹底排除。根據(jù)以往現(xiàn)場(chǎng)處置經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，救援人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)將人工堵漏和實(shí)施倒罐結(jié)合起來(lái)，堵漏無(wú)效并且無(wú)法實(shí)施倒罐時(shí)，可擇機(jī)進(jìn)行自然排放，水幕技術(shù)僅作為輔助預(yù)防手段，泡沫滅火法只是采用其他根本方法的基礎(chǔ)處理辦法。4、應(yīng)急處置技術(shù)與方法運(yùn)用典型實(shí)例4. 1 "1. 3 "LNG泄漏事故搶險(xiǎn)記錄2013年1月3日凌晨3時(shí)50分，包茂高速公里銅川轄區(qū)下行線743km處，發(fā)生車(chē)輛追尾事故。一輛載有近20噸的LN G罐車(chē)后方遭到碰撞，罐車(chē)尾部與罐體連接管撞擊斷裂，部分泄壓裝置失靈，LNG大量泄漏。事故上空氣化后的LNG形成白云狀籠罩層，且事故地點(diǎn)位于與312國(guó)

14、道交叉的公路橋上，橋下國(guó)道兩邊均有大量居民，形勢(shì)十分危急。事故搶險(xiǎn)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，立即成立了現(xiàn)場(chǎng)指揮部，首先設(shè)置了警戒范圍，對(duì)包茂高速與312國(guó)道，事故周?chē)?00m范圍內(nèi)進(jìn)行了道路封閉，疏散了警戒圈內(nèi)的人員，切斷了各種電源，同時(shí)，迅速成立了令家組對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察。專(zhuān)家經(jīng)勘察認(rèn)為:由于車(chē)輛受損嚴(yán)重，且下行兩公里處為居住人員稠密的金鎖關(guān)鎮(zhèn)，所以，移動(dòng)已無(wú)可能性。管道已嚴(yán)重受損斷裂，如果進(jìn)行倒罐，技術(shù)難度太大。如果采取自然排放，由于事故地點(diǎn)位于峽谷，風(fēng)流不暢，且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排放流量計(jì)算，應(yīng)超過(guò)24小時(shí)，由于包茂高速和312國(guó)道是連接陜西關(guān)中與陜北的唯一交通主干線，道路封閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，其經(jīng)濟(jì)損失過(guò)于巨大。對(duì)此

15、，專(zhuān)家組經(jīng)研究提出應(yīng)立即采取堵漏的方法，以塞堵法為主?，F(xiàn)場(chǎng)指揮人員根據(jù)專(zhuān)家組制定的方案，立即抽調(diào)部分消防和事故救援中心人員，穿好防護(hù)服、戴專(zhuān)用手套，用木屑、棉布，加注干粉進(jìn)行堵漏操作。二十分鐘左右，根據(jù)裂口大小現(xiàn)場(chǎng)量身制作的木屑加裹棉布，塞堵進(jìn)裂口與破損管道。隨后采用貼堵方法對(duì)破損周?chē)M(jìn)行貼堵，半小時(shí)后，所有堵漏材料全部自然封凍，完成堵漏后將車(chē)輛牽引至安全地帶進(jìn)行卸載。包茂高速與312國(guó)道隨后恢復(fù)通行。整個(gè)施救過(guò)程不足五個(gè)小時(shí)，應(yīng)急搶險(xiǎn)非常成功。4. 2 幾起應(yīng)急處置成功案例(1)2010年7月2日，包茂高速下行段，陜西省銅川市金鎖關(guān)鎮(zhèn)發(fā)生車(chē)輛碰撞事故，造成一輛拉載29噸LN G的河北籍儲(chǔ)罐車(chē)

16、內(nèi)液相連接管與罐體結(jié)合部泄漏，現(xiàn)場(chǎng)處置人員采取貼堵法，運(yùn)用棉布加濕不斷連續(xù)噴灑干粉的方法，封堵六層，僅用十余分鐘，即完成操作。半小時(shí)后，貼附材料全部封凍，救援人員成功利用貼堵法處置該起事故。(2) 2010年9月6日，包茂高速下行段陜西省銅川市王家河鄉(xiāng)發(fā)生一起車(chē)連追尾事故，造成一輛載有19. 6噸液化天然氣的河南籍LNG罐車(chē)尾部各種安全附件全部破損，氣相管斷裂?，F(xiàn)場(chǎng)處置人員用木楔子加裹布條夯實(shí)堵口，外圍采用干粉噴灑加布條纏裹的辦法，僅五分鐘，就完成操作，斷裂處即刻封凍，完成堵漏。(3) 2012年3月5日凌晨，連霍高速玉門(mén)段2540公里處發(fā)生一起交通事故，造成一輛裝載20噸液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)

17、大量泄漏。救援人員采取貼堵法，用專(zhuān)用寬繩帶和毛巾、棉被等物捆綁、包裹泄漏點(diǎn)，并用開(kāi)花水槍打濕，隨著毛巾、棉被等物結(jié)冰，泄漏聲逐漸消失，該起泄漏事故得到有效處置。(4) 2012年6月20日，福建省漳州市境內(nèi)國(guó)道324線漳州市詔安縣橋東鎮(zhèn)下寮村路段，一輛裝載18. 26噸天然氣的儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)與一輛紅色大掛車(chē)在行進(jìn)當(dāng)中追尾，造成天然氣儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)側(cè)翻并發(fā)生泄漏。救援人員采取倒罐法，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)15小時(shí)的緊急排險(xiǎn)作業(yè)，完成倒罐，排除險(xiǎn)情。(5)2011年12月22日17時(shí)40分，S201省道鐵廠溝段88公里，塔城地區(qū)托里縣境內(nèi)，一輛由克拉瑪依方向前往塔城市載有近20000畝液化天然氣的槽車(chē)因車(chē)速過(guò)快在拐彎處發(fā)生側(cè)翻。由于罐體壓力不穩(wěn)定，考慮到如將罐體牽引到塔城市進(jìn)行倒罐作業(yè)，沿途村莊人員要進(jìn)行疏散。為確保救援過(guò)程萬(wàn)無(wú)一失，現(xiàn)場(chǎng)救援指揮部最后決定采取排放法，將罐體牽引至空曠地帶，自然排放，成功處置這一事故。5、LNG儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)泄漏處置應(yīng)注意的技術(shù)性問(wèn)題（1）由于LNG儲(chǔ)罐泄漏后現(xiàn)場(chǎng)情況比較復(fù)雜，操作人