丁志潤

液化石油氣鋼瓶易被忽視的兩個安全問題

丁志潤

本文從液相液化氣鋼瓶在集中供氣運行中，對可能出現(xiàn)的超裝現(xiàn)象的原因進行了分析。

液相液化氣鋼瓶；安全；充裝；飽和蒸氣壓

一、簡介

我國目前允許生產(chǎn)銷售的液化氣鋼瓶主要種類有50kg、15kg、10kg、5kg、2kg等，其相應水容積分別為118升、35.5升、23.5升、12升、4.7升。鋼瓶設計壓力2.1Mpa，使用壓力一般低于1.6Mpa，設計使用溫度-40～60℃。上述鋼瓶多數(shù)是采用氣相供氣方式。隨著近15年來我國燃氣普及率的提高，燃氣的供氣方式也相應增加了很多種，比如液相液化氣供應、壓縮天然氣供應、液化氣混空氣供應等，于是隨之產(chǎn)生了大量的液相液化氣鋼瓶，此類鋼瓶通常以50kg鋼瓶居多。

二、容易被忽視的安全問題：

1.液化氣氣質(zhì)的影響。一般的液化石油氣瓶充裝的是我國生產(chǎn)的液化石油氣，其主要組分為丙烷，丙烯，丁烷，丁烯的混合物，同時有少量的乙烷、C5和其它雜質(zhì)存在，國家標準規(guī)定的液化石油氣組分也允許上述各種組分存在，但也嚴格規(guī)定了幾種組分的體積百分比數(shù)。其中標準中規(guī)定丙烷不能大于60%。規(guī)定此比例的主要原因是如丙烷超過規(guī)定量，液化氣在規(guī)定的使用溫度下有可能超過2.1Mpa，從而影響鋼瓶的安全使用。

GB 11174中規(guī)定液化石油氣60℃時的飽和蒸氣壓為2.1 Mpa，純丙烷60℃時的飽和蒸氣壓為2.2 Mpa。而在實際中液化石油氣遠遠沒有這么高的壓力。在我國北方地區(qū)，由于冬季氣溫較低，在采用純液化氣管道供氣時，就要考慮所供應液化氣的露點問題，《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》規(guī)定，管道燃氣供氣在設計供氣壓力下，燃氣的露點應比供氣的環(huán)境溫度低5℃，其原因是防止所供應的燃氣結露發(fā)生事故。鑒于此情況，北方地區(qū)冬季供氣時就需供應一些飽和蒸氣壓高一些的液化氣，這樣就有可能使得液化氣組分中的丙烷或丙烯比例超出標準規(guī)定的范圍，從而造成違規(guī)充裝供應。

2.液相導管是液相鋼瓶和氣相鋼瓶的唯一區(qū)別，標準對液相鋼瓶液相導管無相應規(guī)定，因此在實際鋼瓶制造或檢測過程中，往往忽視了液相導管的材質(zhì)和安裝質(zhì)量，從而導致鋼瓶在使用過程中出現(xiàn)導管破裂，導管同角閥的連接部位不嚴密等現(xiàn)象。

存在上述缺陷的液相鋼瓶在運行過程中非?？赡軐е乱环N非常不容易被意識到的安全問題，當液相導管在液化氣氣相空間區(qū)域內(nèi)破裂或液相導管同角閥的連接密封面不嚴密時，就會出現(xiàn)如下現(xiàn)象：因為瓶組中個別鋼瓶內(nèi)氣相組分壓力較高，氣相氣流就會沿導管破裂部位或?qū)Ч芡情y的不嚴密封面部位再通過角閥、軟管、集氣管向氣化器方向流動，而鋼瓶內(nèi)部由于氣化速度加快便產(chǎn)生急速降溫過程，從而造成鋼瓶內(nèi)的液化氣溫度急劇降低，液化氣的蒸氣壓力也急劇降低，從鋼瓶外部可以觀察到角閥和瓶體有結露或更嚴重的結霜現(xiàn)象，由于鋼瓶內(nèi)部的壓力降低，導致集氣管或其它鋼瓶內(nèi)的液相液化氣急速流入該鋼瓶，致使該鋼瓶液化氣過量充裝。此時如果鋼瓶被停止使用并且關閉角閥，在環(huán)境溫度上升時，就可能發(fā)生因鋼瓶過量充裝而引發(fā)的嚴重的鋼瓶應力變形，爆裂或燃爆事故。根據(jù)權威專家計算和推斷，鋼瓶充滿液相液化氣后，液化氣溫度每升高1℃，鋼瓶內(nèi)液化氣的壓力便會升高3.3Mpa，而鋼瓶瓶體的設計屈服應力在5.5Mpa左右，鋼瓶的爆破壓力在7-10Mpa左右，也就是說鋼瓶內(nèi)的液化氣隨環(huán)境溫度升高而升高2℃左右就會出現(xiàn)鋼瓶瓶體屈服變形膨脹狀況，升高3℃左右就會致使鋼瓶瓶體破裂。鋼瓶制造廠在鋼瓶抽樣檢驗方式之一的鋼瓶破壞性水壓試驗也證明了鋼瓶屈服變形膨脹和爆破壓力在上述范圍。我國因鋼瓶過量充裝而發(fā)生的爆破事故時有發(fā)生。天津市液化氣公司在工商用戶供應液相鋼瓶，瓶組強制氣化方式供氣時，曾發(fā)現(xiàn)過個別鋼瓶在運行一段時間后，其瓶內(nèi)液化氣重量反而增加，又發(fā)現(xiàn)此類鋼瓶有結霜現(xiàn)象和液相導管破裂現(xiàn)象，日前又發(fā)生了一個運行的鋼瓶在鋼瓶角閥被關閉后瓶體屈服變形膨脹現(xiàn)象，經(jīng)有關技術人員綜合分析，科學推斷為上述演變過程，此推斷為今后液相液化氣鋼瓶的安全使用奠定了又一個強力安全基礎，液相液化氣鋼瓶出現(xiàn)這一安全隱患現(xiàn)象是一個多環(huán)節(jié)的演變過程，各環(huán)節(jié)偶然性較強，發(fā)生的幾率較低，但有可能發(fā)生事故的災害性不可低估，并且發(fā)生事故后的事故技術分析，往往不可能關注到此細節(jié)，可能從而導致事故責任分析錯誤，產(chǎn)生更為不良的后果。

建議在今后設計集氣管時，在每只鋼瓶出氣口和集氣管聯(lián)接處加裝單向閥確保安全；液相液化氣鋼瓶的液相導管應選用材質(zhì)較好的管材，導管同角閥連接的密封面要嚴密并牢固。

上述兩個液相液化氣鋼瓶的安全問題的分析總結屬余之拙見，若有不足之處，望同仁們指正。

[1]GB 11174 液化石油氣 國家技術監(jiān)督局

[2]GB 50028 城市燃氣設計規(guī)范 中國建筑工業(yè)出版社

[3]DB 5842 液化石油氣鋼瓶 國家技術監(jiān)督局

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1671-864X（2015）12-0144-01