液化天然氣(LNG)儲運罐車泄漏應(yīng)急處置技術(shù)與方法

1、液化天然氣(LNG)儲運罐車泄漏應(yīng)急處置技術(shù)與方法 2015-06-18 天然氣汽車產(chǎn)業(yè)資訊 天然氣汽車產(chǎn)業(yè)資訊 天然氣汽車產(chǎn)業(yè)資訊 1、LNG儲運罐車的結(jié)構(gòu)特征以及事故特點LNG是液化天然氣的簡稱，LNG的主要成分是甲烷，它是天然氣經(jīng)過凈化(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到爆炸極限。LNG儲運罐車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，前支座為滑動連接，以補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U形副梁固定在汽車底盤上。LNG運輸罐車常見事故類型可分為翻車、碰撞，剮擦、追尾等4類。其中，翻車、碰撞和追尾事故在所有類型道路的儲運罐車事故中均占較高比例，通常對罐體及其尾部閥門會直接造成嚴重破壞，致使泄漏概率最高。由于儲運罐車的結(jié)構(gòu)與制作材料特殊，特別是其外層保護殼體與環(huán)梁大多由具有很高抗壓強度的碳鋼材料構(gòu)成，一般情況下，外殼體的破損、斷裂情況事故很少。目前，各種信息顯示國內(nèi)外還沒有此類情況發(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儲運罐車泄漏后果分析2. 1氣化超壓爆炸當外來的熱量傳入儲運罐車時會導(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，當罐內(nèi)壓力上升速度超過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會從水中迅速吸收熱量，因為水與LNG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(動力)燃燒。2. 4對人的低溫凍傷由于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，很快就會失去知覺，甚至死亡。3、LNG儲運罐車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到0. 020. 07 MPa時，保險器便自動打開，進行泄壓。由于L

5、NG具有燃燒范圍窄，自燃溫度高(450)，且較空氣易于擴散的特點，因此，發(fā)生泄漏后，第一要務(wù)是防止發(fā)生爆燃，做好泄漏氣體的驅(qū)散、監(jiān)護和堵漏(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，進行堵漏，達到降低搶險成本，事半功倍的效果。3.1.1 封堵法封堵法也稱貼堵法，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，自然對泄漏點進行封凍，從而達到封堵目的。具體操作方法是:根據(jù)泄漏點的部位，準備充足的棉布或純棉織物，加濕平展后直接貼附在泄漏點上，不停地用霧狀水進行噴淋，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，實際操作時可根據(jù)泄漏量大小適當增加貼層數(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，完成堵漏。這種方法的特點是:封堵材料簡單，易十尋找，操作難度小。選用的封堵材料為棉織類、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為填堵法，這種方法主要適用于儲運罐車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)泄漏點漏洞的大小，選取適量的非金屬耐低溫無機硬質(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物品，直接填塞漏洞內(nèi)并夯實，進行堵漏。由于耐低溫材料和棉織類填充物遇冷不會發(fā)生收縮或出現(xiàn)脆性斷裂，且此類材料簡單方便、易于尋找，切削或加工也容易等，因此在實際操作中簡便，而且效果較好。采取以上兩點處置方法應(yīng)注意:(1)超低溫的LNG可能會對溢出區(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的任何東西時，都應(yīng)戴上無吸收性的手套(PVC或皮革制成)，同時注意使用面罩或護目鏡來保護眼睛。當進行LNG泄漏堵漏時，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從破損口溢出后開始氣化。如果沒有遇到點火源，則空氣中甲烷的濃度可能會非常高，從而對操作人員或者其他可能暴露于正在膨脹擴散的LNG氣團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，因此在實施過程中，盡量使用防爆工具，嚴防火花產(chǎn)生。3. 2倒罐避險法所謂倒罐避險就是將液化天然氣從事故儲運裝置通過輸轉(zhuǎn)設(shè)備和管道倒入安全裝置或容器內(nèi)的操作過程，從而避免原容器內(nèi)氣體爆燃等各類事故。在多種緊急堵漏方法無法達到堵漏效果，并且儲運罐車內(nèi)液面較高，有可能造成更大險

9、情時，應(yīng)采用此種方法。倒罐法在具體實施過程中，需要專業(yè)人員和專用的設(shè)備，存在用時較長，社會影響較大等問題，但總體來看，運用倒罐法處理LNG儲運罐車泄漏事故的相對安全系數(shù)卻是較高的。在實施倒罐操作中要注意:(1)在倒罐過程中應(yīng)做好冷卻、稀釋等安全防護，注意動力電源防爆，要防止發(fā)生燃燒、爆炸，造成二次事故。(2)提高倒罐效率，盡量爭取時間。這就要求在倒罐前加強技術(shù)論證，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇合適的倒罐方法，制訂倒罐方案，確保倒罐的快速、順利實施。3. 3自然排放法大多數(shù)情況下，運輸車輛發(fā)生事故地點都在高速路或國道，遠離城市建成區(qū)且比較偏遠，且LNG對環(huán)境不會造成影響，因此，在條件允許的情況下，也可

10、將發(fā)生泄漏的運輸車輛開至無人區(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，利用風流進行稀釋，從而消除隱患，排除險情。但這種方法存在浪費大，客觀條件要求高等特點，特別是泄漏車輛在駛向排放點的途中，危險性大，排放區(qū)周圍環(huán)境和風向也要求較高，因此，自然排放法一般適用于人煙稀少的空曠無人地段和泄漏情況特別嚴重已不宜采用其他搶險式施救方法的特殊情況。自然排放法操作時要求:(1)要有一定的風流量，可以將泄漏的可燃氣團吹散，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，但是相對救援人員來說比較安全。(2)做好沿線群眾、車輛疏散工作和應(yīng)急工作，將泄漏車輛安全護送至無人空曠區(qū)域進行自然排放。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，但要達到燃燒溫度需要一定的特殊條件和過程。目前國內(nèi)外還沒有這方面的報道，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或泄漏時間太久，在現(xiàn)場情況復(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各種噴頭散射出來，形成細小霧狀液體，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或危險源擴散。同時向形成的重氣云團中噴射水幕，降低LNG蒸氣的體積濃度，驅(qū)散積聚、流動的氣體，稀釋氣體濃度，防止形成爆炸性混合物。采用水幕稀釋

12、法時應(yīng)注意:(1)禁止用水幕對準著火點。由于LNG泄漏溫度非常低，泄漏后的LNG接觸到水后，水會增大氣化速率因而會將火焰高度增大6倍，輻射熱增大3倍，從而造成燃爆。(2)堅決禁止用直流水直接沖擊罐體和泄漏部位，防止因強水流沖擊加速LNG氣化過程，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儲運罐車一旦起火燃燒的情況下，為防止爆炸采取的基本處理方法，是實施其他搶險辦法的基礎(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)對火災(zāi)區(qū)進行封閉，阻隔燃燒區(qū)氧氣的來源，形成窒息，從而達到滅火目的。在實施救援時，現(xiàn)場處置人員應(yīng)將以上幾種LNG泄漏事故救援措施和技術(shù)結(jié)合起來，制定最優(yōu)

13、方案，盡量在短時間內(nèi)將險情徹底排除。根據(jù)以往現(xiàn)場處置經(jīng)驗來看，救援人員到達現(xiàn)場后，應(yīng)將人工堵漏和實施倒罐結(jié)合起來，堵漏無效并且無法實施倒罐時，可擇機進行自然排放，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)與方法運用典型實例4. 1 "1. 3 "LNG泄漏事故搶險記錄2013年1月3日凌晨3時50分，包茂高速公里銅川轄區(qū)下行線743km處，發(fā)生車輛追尾事故。一輛載有近20噸的LN G罐車后方遭到碰撞，罐車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，且事故地點位于與312國

14、道交叉的公路橋上，橋下國道兩邊均有大量居民，形勢十分危急。事故搶險人員到達現(xiàn)場后，立即成立了現(xiàn)場指揮部，首先設(shè)置了警戒范圍，對包茂高速與312國道，事故周圍500m范圍內(nèi)進行了道路封閉，疏散了警戒圈內(nèi)的人員，切斷了各種電源，同時，迅速成立了令家組對現(xiàn)場進行勘察。專家經(jīng)勘察認為:由于車輛受損嚴重，且下行兩公里處為居住人員稠密的金鎖關(guān)鎮(zhèn)，所以，移動已無可能性。管道已嚴重受損斷裂，如果進行倒罐，技術(shù)難度太大。如果采取自然排放，由于事故地點位于峽谷，風流不暢，且根據(jù)現(xiàn)場排放流量計算，應(yīng)超過24小時，由于包茂高速和312國道是連接陜西關(guān)中與陜北的唯一交通主干線，道路封閉時間過長，其經(jīng)濟損失過于巨大。對此

15、，專家組經(jīng)研究提出應(yīng)立即采取堵漏的方法，以塞堵法為主。現(xiàn)場指揮人員根據(jù)專家組制定的方案，立即抽調(diào)部分消防和事故救援中心人員，穿好防護服、戴專用手套，用木屑、棉布，加注干粉進行堵漏操作。二十分鐘左右，根據(jù)裂口大小現(xiàn)場量身制作的木屑加裹棉布，塞堵進裂口與破損管道。隨后采用貼堵方法對破損周圍進行貼堵，半小時后，所有堵漏材料全部自然封凍，完成堵漏后將車輛牽引至安全地帶進行卸載。包茂高速與312國道隨后恢復(fù)通行。整個施救過程不足五個小時，應(yīng)急搶險非常成功。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)生車輛碰撞事故，造成一輛拉載29噸LN G的河北籍儲罐車

16、內(nèi)液相連接管與罐體結(jié)合部泄漏，現(xiàn)場處置人員采取貼堵法，運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罐車尾部各種安全附件全部破損，氣相管斷裂?，F(xiàn)場處置人員用木楔子加裹布條夯實堵口，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噸液化天然氣的儲運罐車

17、大量泄漏。救援人員采取貼堵法，用專用寬繩帶和毛巾、棉被等物捆綁、包裹泄漏點，并用開花水槍打濕，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噸天然氣的儲運罐車與一輛紅色大掛車在行進當中追尾，造成天然氣儲運罐車側(cè)翻并發(fā)生泄漏。救援人員采取倒罐法，經(jīng)過長達15小時的緊急排險作業(yè)，完成倒罐，排除險情。(5)2011年12月22日17時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因車速過快在拐彎處發(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行倒罐作業(yè)，沿途村莊人員要進行疏散。為確保救援過程萬無一失，現(xiàn)場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儲運罐車泄漏處置應(yīng)注意的技術(shù)性問題（1）由于LNG儲罐泄漏后現(xiàn)場情況比較復(fù)雜，操作人