姚 杰

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

0 前言

隨著液化石油氣在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域使用的增多，液化石油氣槽車的運輸作業(yè)愈加頻繁，相關(guān)交通事故屢有發(fā)生，輕則造成槽車傾覆，重則引發(fā)泄漏甚至爆炸[1]。事故發(fā)生后，如何盡快實施堵漏或利用倒罐轉(zhuǎn)輸?shù)募夹g(shù)將事故槽罐內(nèi)的液化石油氣進行快速置換，是成功處置液化烴槽車泄漏、傾覆事故的關(guān)鍵。目前該領(lǐng)域現(xiàn)場應(yīng)急處置措施較為薄弱，消防救援隊伍沒有配備專用的液化烴轉(zhuǎn)輸泵(電動泵在泄漏現(xiàn)場往往無法使用)和針對性的堵漏器材，在事故現(xiàn)場臨時調(diào)集油田、煤礦等工礦企業(yè)或?qū)I(yè)堵漏公司的設(shè)備往往耗時過長，且外來增援車輛較難靠近事故現(xiàn)場，可能延誤救援時機。因此，研究科學(xué)合理的技戰(zhàn)術(shù)進行安全高效的處置，對于消防救援隊伍成功處置液化石油氣槽車事故有重要意義。本文對液化石油氣槽車裝卸系統(tǒng)和安全附件進行分析，圍繞儲罐底部或出口管線發(fā)生泄漏時注入消防車高壓水的工藝處置措施和裝備展開研究，以期為應(yīng)急消防人員處置此類事故時提供借鑒。

1 液化石油氣槽車泄漏的常用處置方法

目前，液化石油氣槽車發(fā)生泄漏后主要有堵漏、緊急點燃、轉(zhuǎn)輸?shù)构薜?類處置方法[2]。

a) 堵漏：根據(jù)事故現(xiàn)場槽車、管道、閥門等發(fā)生泄漏的部位、泄漏口形狀及余壓大小等情況研判，采用不同的方法進行堵漏[3]。往往由于事故情況多變、泄漏口不規(guī)則、現(xiàn)場大量霧狀水稀釋或天氣惡劣能見度低等原因，堵漏工作耗時長、成功率低，且堵漏人員長時間暴露于危險環(huán)境中，在有些泄漏量較大的情況下并不適合采取堵漏措施。

b) 緊急點燃：當(dāng)多種處置方法均不能奏效時，為防止發(fā)生爆炸，可以考慮采取點火引燃措施(應(yīng)確保點燃后能形成穩(wěn)定燃燒、危害程度最小化)。若現(xiàn)場可燃性氣體已擴散至一定范圍，點燃極可能引發(fā)爆燃，產(chǎn)生巨大沖擊波，危及氣體儲罐，造成難以預(yù)料的后果。因此，在沒有十足把握的前提下不應(yīng)采用緊急點燃措施。

c) 轉(zhuǎn)輸?shù)构蓿涸谑鹿尸F(xiàn)場不能有效實施堵漏的情況下，可由熟悉設(shè)備、工藝且操作經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術(shù)人員采取轉(zhuǎn)輸?shù)构薜拇胧┡懦U情。一般采用氮氣置換倒罐、電動泵倒罐、利用壓力差倒罐等方法[4]。此類處置方法在充分稀釋保護的情況下，通過置換事故槽罐中的介質(zhì)，從而清除或減少可燃物，很大程度上降低火災(zāi)爆炸的可能性和危害程度，具有較高的安全性和可靠性。因此，建議液化石油氣槽車發(fā)生泄漏時首選轉(zhuǎn)輸?shù)构薜拇胧┻M行處置。

2 液化石油氣槽車泄漏處置接頭套組的研制

在處置液化石油氣槽車泄漏等?；肥鹿蕰r，因缺乏專用接頭，采取堵漏、充氮置換等措施需要通過調(diào)集設(shè)備和專業(yè)公司。在等待集結(jié)到位的過程中，消防救援隊伍往往只能進行稀釋保護和配合工藝人員進行工藝處置。在工藝技術(shù)也無法解決的情況下，消防救援隊伍只能被動維持保護事故現(xiàn)場，守著消防車輛裝備不能主動出擊。

為解決上述問題，高效快速利用現(xiàn)場消防車輛主動出擊，最大限度地保護人民生命和國家財產(chǎn)的安全[5,6]，研究將液化石油氣槽車氣相、液相接口配套的快速接頭與消防車用卡扣快速接頭通過短管、球閥、壓力表連接組裝成快速注水、注氣接頭套組，在事故發(fā)生后通過消防車向事故槽車注水置換或利用消防干粉車的氮氣向事故槽車內(nèi)注進從而快速實現(xiàn)置換倒罐。槽車泄漏處置專用接頭套組的優(yōu)勢在于，一方面當(dāng)槽車泄漏而工藝處置措施無法解決時，通過該接頭套組向事故槽車注水或注氮氣，同時輔以堵漏措施，達到快速安全處置的目的；另一方面當(dāng)液化石油氣槽車在道路運輸途中發(fā)生交通事故造成槽車泄漏或傾覆而現(xiàn)場缺少設(shè)備和物資的情況下，通過該接頭套組充分利用消防車輛設(shè)備向事故槽罐內(nèi)注水或注氮氣，達到倒罐、輔助堵漏等應(yīng)急處置目的。

2.1 接頭套組組成

該套組主要由1套液相接頭、1套氣相接頭和1盤氮氣軟管等3部分構(gòu)成，見圖1。

圖1 接頭套組示意

a) 液相接頭：5.08 cm銅制快速接頭1只、5.08 cm不銹鋼球閥1只、量程2.5 MPa壓力表1只、90型消防水帶卡扣公扣1只、5.08 cm鋼管短節(jié)2只。

b) 氣相接頭：2.54 cm銅制快速接頭1只、2.54 cm 不銹鋼球閥1只、量程2.5 MPa壓力表1只、90型消防水帶卡扣公扣1只、2.54 cm鋼管短節(jié)2只。

c) 高壓氮氣軟管：50 m高壓軟管1盤，兩頭分別接DN 15和DN 25螺母接頭。

2.2 可行性分析

a) 消防車泵浦壓力基本能夠滿足向液化石油氣槽車注水的條件。液化石油氣槽車充裝壓力在0.5～1.5 MPa之間，在發(fā)生泄漏后槽罐內(nèi)的壓力下降較快，一般在1.05 MPa以下。消防車泵浦出水壓力普遍能達到1.0～1.5 MPa，因此在向事故槽罐內(nèi)注水時，現(xiàn)場消防車泵浦能夠滿足壓力要求。

b) 干粉消防車氮氣瓶壓力能夠滿足向槽車注氮氣的要求。消防車車載氮氣瓶壓力為15 MPa左右，現(xiàn)有車輛型號一般配有50 L氣瓶9只或18只，換算成體積為0.45 m3和0.9 m3。理想氣體狀態(tài)方程見公式(1)：

PV=mRgT

(1)

式中：P——氣體壓力，MPa；

V——氣體體積，m3。

當(dāng)氣體質(zhì)量m，氣體常數(shù)Rg，熱力學(xué)溫度T均不變化時，則有公式(2)：

P1V1=P2V2

(2)

液化石油氣槽車的槽罐體積一般為55～60 m3，其液化石油氣壓力在0.5～1.5 MPa之間，但在發(fā)生泄漏以后進行置換時壓力為0.5 MPa即可滿足要求。因此，將壓力15 MPa體積0.45 m3的高壓氮氣變換為0.5 MPa壓力，代入公式(2)計算得到體積13.5 m3。同理，壓力15 MPa體積0.9 m3的高壓氮氣變換為0.5 MPa的壓力時體積為27 m3。由計算結(jié)果可得出，2～4輛消防干粉車基本能滿足置換倒罐的氣量要求。

c) 液化石油氣槽車泄漏處置接頭套組的壓力、配套性符合要求。該接頭套組中，銅制快速接頭、控制球閥、壓力表、消防水帶卡扣接頭和高壓氮氣軟管接頭，其工作壓力均在2.5 MPa，而且均為標(biāo)準(zhǔn)器件。氣相接頭和液相接頭中的連接短管，分別由2.54，5.08 cm普通標(biāo)準(zhǔn)無縫綱管機械套絲制成，其承壓在2.5 MPa以上。該接頭套組的承壓和配套性均能滿足現(xiàn)場應(yīng)急救援的要求。

3 情景應(yīng)用

3.1 情景一：罐體安全閥起跳，罐內(nèi)壓力下降到安全閥回座壓力后仍不能回座

液化石油氣槽車裝車操作過程中因違反操作規(guī)程導(dǎo)致液面過高超壓或安全閥失效時，安全閥起跳排放泄壓，大量液化石油氣外泄，這種情況下的處置方法一般為：①立即停止裝車泵，停止現(xiàn)場所有裝車作業(yè)；②開啟槽車手動氣相閥放空；③待槽車壓力下降至安全閥回座壓力時，確認(rèn)安全閥的回座情況。如果安全閥回座嚴(yán)密，經(jīng)全面檢查確認(rèn)無誤后可繼續(xù)裝車作業(yè)；當(dāng)安全閥因泄漏結(jié)冰不能回座或安全閥本身故障而仍然不斷泄漏時，只有通過氣相放空降低槽車壓力，繼而減少安全閥處的氣體泄漏量，然后邊對泄漏點進行稀釋邊進行倒罐[7]。

對于新設(shè)計或有氮氣管網(wǎng)的液化石油氣裝卸站，可以通過氣相管路將高壓氮氣注入槽罐內(nèi)，將罐內(nèi)剩余液化石油氣通過液相管路替換出，完成倒罐[8]。但有些建設(shè)較早、沒有氮氣管網(wǎng)的液化石油氣裝卸站，只能利用罐內(nèi)余壓進行倒罐，槽罐內(nèi)的液化石油氣無法完全倒出。此時，利用接頭套組中的高壓氮氣軟管接頭或氣相接頭，與干粉消防車的氮氣出口或消防車泵浦出口連接，通過槽罐氣相快速接頭注入高壓氮氣或高壓水，可達到完全置換。如圖2所示。

圖2 接頭套組在發(fā)生事故情景一時的應(yīng)用

3.2 情景二：緊急切斷閥與槽車連接法蘭泄漏或罐體底部焊縫開裂泄漏

在裝卸過程中出現(xiàn)這種泄漏是液化石油氣槽車較為嚴(yán)重的事故狀態(tài)，應(yīng)該迅速采取以下措施及時處置：①立即停止裝車泵，停止現(xiàn)場所有裝車作業(yè)；②迅速開啟氣相閥放空，降低槽車壓力，減少泄漏量；③采取注水措施。但有些液化石油氣裝卸站設(shè)置的注水管線只能對液化石油氣球罐注水，沒有設(shè)置向槽罐車注水的流程，遇到這種情況只能通過放空泄壓，待壓力降低后再進行堵漏。此時，可將接頭套組的液相接頭與槽車液相快速接頭連接，再用消防水帶與消防車泵浦出水口連接，通過消防車向槽罐內(nèi)注水，阻止液化石油氣繼續(xù)泄漏，然后輔以堵漏，達到安全快速處置的目的。如圖3所示。

圖3 接頭套組在發(fā)生事故情景二時的應(yīng)用

3.3 情景三：出現(xiàn)側(cè)翻或傾覆，但未發(fā)生泄漏著火

在運輸途中出現(xiàn)這種情況的首要任務(wù)是盡快進行置換倒罐。而野外環(huán)境中缺乏必要設(shè)備和相應(yīng)條件，倒罐作業(yè)只能依靠槽罐內(nèi)自身壓力，事故槽罐內(nèi)的液化石油氣無法置換干凈，在后續(xù)的起吊、拖拽作業(yè)中仍然存在發(fā)生火災(zāi)、爆炸的風(fēng)險。此時，可以利用接頭套組中的氣相接頭和現(xiàn)場的消防車，向事故槽車內(nèi)注入高壓氮氣或高壓水，徹底置換出事故槽罐中的液化石油氣。同時，現(xiàn)場處置過程中采取開花或霧狀水對現(xiàn)場進行稀釋降溫，降低爆炸危險性。如圖4所示。

圖4 接頭套組在發(fā)生事故情景三時的應(yīng)用

3.4 情景四：出現(xiàn)碰撞或傾覆，并發(fā)生泄漏

在運輸途中發(fā)生此類事故后，首先要進行稀釋保護，嚴(yán)格控制火源，盡快組織置換倒罐。利用接頭套組中的氣相接頭和現(xiàn)場的消防車徹底置換出事故槽罐內(nèi)的液化石油氣。注壓連接的消防水帶應(yīng)選擇設(shè)計壓力在1.6 MPa以上且無破損的消防水帶，在操作過程中應(yīng)當(dāng)?shù)认浪畮?nèi)注滿水后，再打開接頭套組處的閥門，既快捷又能確保安全。如圖5所示。

圖5 接頭套組在發(fā)生事故情景四時的應(yīng)用

3.5 情景五：出現(xiàn)碰撞或傾覆，并發(fā)生泄漏著火

在運輸途中發(fā)生此類事故后，首先要對事故槽車進行降溫保護，在未做好倒罐準(zhǔn)備前應(yīng)保持穩(wěn)定燃燒，并做好疏散警戒[9]，然后盡快組織置換倒罐。準(zhǔn)備就緒后，撲滅明火并持續(xù)降溫，同時利用接頭套組中的氣相接頭和現(xiàn)場的消防車充分置換出事故槽罐內(nèi)的液化石油氣。充壓注水控制好消防車泵的出水壓力以及注水流量，保持泄漏口穩(wěn)定出水即可。如圖6所示。

圖6 接頭套組在發(fā)生事故情景五時的應(yīng)用

4 結(jié)語

應(yīng)急堵漏是危險化學(xué)品泄漏事故救援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系到搶險救援的成敗[10]。液化石油氣槽車泄漏處置接頭套組能夠充分利用現(xiàn)場第一時間趕到的消防車輛、裝備，根據(jù)槽車罐體泄漏的不同部位，靈活運用套組接頭，在較短時間內(nèi)完成事故槽罐置換倒罐，并配合堵漏人員更安全地完成堵漏工作，達到快速安全處置的目的，能夠很大程度上減少火災(zāi)爆炸的發(fā)生或降低事故危害。