液化石油氣槽車(chē)泄漏處置專(zhuān)用接頭套組的應(yīng)用探討

姚 杰

(中國(guó)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(chē)的運(yùn)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(chē)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(shí)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(jìn)行快速置換，是成功處置液化烴槽車(chē)泄漏、傾覆事故的關(guān)鍵。目前該領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置措施較為薄弱，消防救援隊(duì)伍沒(méi)有配備專(zhuān)用的液化烴轉(zhuǎn)輸泵(電動(dòng)泵在泄漏現(xiàn)場(chǎng)往往無(wú)法使用)和針對(duì)性的堵漏器材，在事故現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)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(shí)過(guò)長(zhǎng)，且外來(lái)增援車(chē)輛較難靠近事故現(xiàn)場(chǎng)，可能延誤救援時(shí)機(jī)。因此，研究科學(xué)合理的技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行安全高效的處置，對(duì)于消防救援隊(duì)伍成功處置液化石油氣槽車(chē)事故有重要意義。本文對(duì)液化石油氣槽車(chē)裝卸系統(tǒng)和安全附件進(jìn)行分析，圍繞儲(chǔ)罐底部或出口管線發(fā)生泄漏時(shí)注入消防車(chē)高壓水的工藝處置措施和裝備展開(kāi)研究，以期為應(yīng)急消防人員處置此類(lèi)事故時(shí)提供借鑒。

1 液化石油氣槽車(chē)泄漏的常用處置方法

目前，液化石油氣槽車(chē)發(fā)生泄漏后主要有堵漏、緊急點(diǎn)燃、轉(zhuǎn)輸?shù)构薜?類(lèi)處置方法[2]。

a) 堵漏：根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)槽車(chē)、管道、閥門(mén)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(jìn)行堵漏[3]。往往由于事故情況多變、泄漏口不規(guī)則、現(xiàn)場(chǎng)大量霧狀水稀釋或天氣惡劣能見(jiàn)度低等原因，堵漏工作耗時(shí)長(zhǎng)、成功率低，且堵漏人員長(zhǎng)時(shí)間暴露于危險(xiǎn)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(diǎn)燃：當(dāng)多種處置方法均不能奏效時(shí)，為防止發(fā)生爆炸，可以考慮采取點(diǎn)火引燃措施(應(yīng)確保點(diǎn)燃后能形成穩(wěn)定燃燒、危害程度最小化)。若現(xiàn)場(chǎng)可燃性氣體已擴(kuò)散至一定范圍，點(diǎn)燃極可能引發(fā)爆燃，產(chǎn)生巨大沖擊波，危及氣體儲(chǔ)罐，造成難以預(yù)料的后果。因此，在沒(méi)有十足把握的前提下不應(yīng)采用緊急點(diǎn)燃措施。

c) 轉(zhuǎn)輸?shù)构蓿涸谑鹿尸F(xiàn)場(chǎng)不能有效實(shí)施堵漏的情況下，可由熟悉設(shè)備、工藝且操作經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員采取轉(zhuǎn)輸?shù)构薜拇胧┡懦U(xiǎn)情。一般采用氮?dú)庵脫Q倒罐、電動(dòng)泵倒罐、利用壓力差倒罐等方法[4]。此類(lèi)處置方法在充分稀釋保護(hù)的情況下，通過(guò)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(chē)發(fā)生泄漏時(shí)首選轉(zhuǎn)輸?shù)构薜拇胧┻M(jìn)行處置。

2 液化石油氣槽車(chē)泄漏處置接頭套組的研制

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

為解決上述問(wèn)題，高效快速利用現(xiàn)場(chǎng)消防車(chē)輛主動(dòng)出擊，最大限度地保護(hù)人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)的安全[5,6]，研究將液化石油氣槽車(chē)氣相、液相接口配套的快速接頭與消防車(chē)用卡扣快速接頭通過(guò)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(guò)消防車(chē)向事故槽車(chē)注水置換或利用消防干粉車(chē)的氮?dú)庀蚴鹿什圮?chē)內(nèi)注進(jìn)從而快速實(shí)現(xiàn)置換倒罐。槽車(chē)泄漏處置專(zhuān)用接頭套組的優(yōu)勢(shì)在于，一方面當(dāng)槽車(chē)泄漏而工藝處置措施無(wú)法解決時(shí)，通過(guò)該接頭套組向事故槽車(chē)注水或注氮?dú)?，同時(shí)輔以堵漏措施，達(dá)到快速安全處置的目的；另一方面當(dāng)液化石油氣槽車(chē)在道路運(yùn)輸途中發(fā)生交通事故造成槽車(chē)泄漏或傾覆而現(xiàn)場(chǎng)缺少設(shè)備和物資的情況下，通過(guò)該接頭套組充分利用消防車(chē)輛設(shè)備向事故槽罐內(nèi)注水或注氮?dú)?，達(dá)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(pán)氮?dú)廛浌艿?部分構(gòu)成，見(jiàn)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?dú)廛浌埽?0 m高壓軟管1盤(pán)，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(chē)泵浦壓力基本能夠滿足向液化石油氣槽車(chē)注水的條件。液化石油氣槽車(chē)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(chē)泵浦出水壓力普遍能達(dá)到1.0～1.5 MPa，因此在向事故槽罐內(nèi)注水時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)消防車(chē)泵浦能夠滿足壓力要求。

b) 干粉消防車(chē)氮?dú)馄繅毫δ軌驖M足向槽車(chē)注氮?dú)獾囊?。消防?chē)車(chē)載氮?dú)馄繅毫?5 MPa左右，現(xiàn)有車(chē)輛型號(hào)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(jiàn)公式(1)：

PV=mRgT

(1)

式中：P——?dú)怏w壓力，MPa；

V——?dú)怏w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(shí)，則有公式(2)：

P1V1=P2V2

(2)

液化石油氣槽車(chē)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(jìn)行置換時(shí)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?dú)庾儞Q為0.5 MPa壓力，代入公式(2)計(jì)算得到體積13.5 m3。同理，壓力15 MPa體積0.9 m3的高壓氮?dú)庾儞Q為0.5 MPa的壓力時(shí)體積為27 m3。由計(jì)算結(jié)果可得出，2～4輛消防干粉車(chē)基本能滿足置換倒罐的氣量要求。

c) 液化石油氣槽車(chē)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?dú)廛浌芙宇^，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(wú)縫綱管機(jī)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(chǎng)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(chē)裝車(chē)操作過(guò)程中因違反操作規(guī)程導(dǎo)致液面過(guò)高超壓或安全閥失效時(shí)，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(chē)泵，停止現(xiàn)場(chǎng)所有裝車(chē)作業(yè)；②開(kāi)啟槽車(chē)手動(dòng)氣相閥放空；③待槽車(chē)壓力下降至安全閥回座壓力時(shí)，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(wú)誤后可繼續(xù)裝車(chē)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(shí)，只有通過(guò)氣相放空降低槽車(chē)壓力，繼而減少安全閥處的氣體泄漏量，然后邊對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行稀釋邊進(jìn)行倒罐[7]。

對(duì)于新設(shè)計(jì)或有氮?dú)夤芫W(wǎng)的液化石油氣裝卸站，可以通過(guò)氣相管路將高壓氮?dú)庾⑷氩酃迌?nèi)，將罐內(nèi)剩余液化石油氣通過(guò)液相管路替換出，完成倒罐[8]。但有些建設(shè)較早、沒(méi)有氮?dú)夤芫W(wǎng)的液化石油氣裝卸站，只能利用罐內(nèi)余壓進(jìn)行倒罐，槽罐內(nèi)的液化石油氣無(wú)法完全倒出。此時(shí)，利用接頭套組中的高壓氮?dú)廛浌芙宇^或氣相接頭，與干粉消防車(chē)的氮?dú)獬隹诨蛳儡?chē)泵浦出口連接，通過(guò)槽罐氣相快速接頭注入高壓氮?dú)饣蚋邏核蛇_(dá)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(shí)的應(yīng)用

3.2 情景二：緊急切斷閥與槽車(chē)連接法蘭泄漏或罐體底部焊縫開(kāi)裂泄漏

在裝卸過(guò)程中出現(xiàn)這種泄漏是液化石油氣槽車(chē)較為嚴(yán)重的事故狀態(tài)，應(yīng)該迅速采取以下措施及時(shí)處置：①立即停止裝車(chē)泵，停止現(xiàn)場(chǎng)所有裝車(chē)作業(yè)；②迅速開(kāi)啟氣相閥放空，降低槽車(chē)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(duì)液化石油氣球罐注水，沒(méi)有設(shè)置向槽罐車(chē)注水的流程，遇到這種情況只能通過(guò)放空泄壓，待壓力降低后再進(jìn)行堵漏。此時(shí)，可將接頭套組的液相接頭與槽車(chē)液相快速接頭連接，再用消防水帶與消防車(chē)泵浦出水口連接，通過(guò)消防車(chē)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(dá)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(shí)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(yùn)輸途中出現(xiàn)這種情況的首要任務(wù)是盡快進(jìn)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(wú)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(xiǎn)。此時(shí)，可以利用接頭套組中的氣相接頭和現(xiàn)場(chǎng)的消防車(chē)，向事故槽車(chē)內(nèi)注入高壓氮?dú)饣蚋邏核?，徹底置換出事故槽罐中的液化石油氣。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)處置過(guò)程中采取開(kāi)花或霧狀水對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行稀釋降溫，降低爆炸危險(xiǎn)性。如圖4所示。

圖4 接頭套組在發(fā)生事故情景三時(shí)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(yùn)輸途中發(fā)生此類(lèi)事故后，首先要進(jìn)行稀釋保護(hù)，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(chǎng)的消防車(chē)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(jì)壓力在1.6 MPa以上且無(wú)破損的消防水帶，在操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)?shù)认浪畮?nèi)注滿水后，再打開(kāi)接頭套組處的閥門(mén)，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(shí)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(yùn)輸途中發(fā)生此類(lèi)事故后，首先要對(duì)事故槽車(chē)進(jìn)行降溫保護(hù)，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(shí)利用接頭套組中的氣相接頭和現(xiàn)場(chǎng)的消防車(chē)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(chē)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(shí)的應(yīng)用

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)急堵漏是危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故救援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系到搶險(xiǎn)救援的成敗[10]。液化石油氣槽車(chē)泄漏處置接頭套組能夠充分利用現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間趕到的消防車(chē)輛、裝備，根據(jù)槽車(chē)罐體泄漏的不同部位，靈活運(yùn)用套組接頭，在較短時(shí)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(dá)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。