CNG長管拖車道路事故風(fēng)險辨識及事故處置

李海江

0 引言

CNG即壓縮天然氣，是壓力大于或等于10MPa且不大于25MPa的氣態(tài)天然氣，其主要成分是甲烷[1]。2022年3月19日，重慶萬盛渝筑高速一輛CNG長管拖車輪胎起火致使操作倉泄漏并發(fā)生噴射火，火焰長度約50m。2021年9月25日，黑龍江省綏滿高速一輛CNG長管拖車被追尾，造成操作倉泄漏并發(fā)生噴射火。CNG長管拖車道路事故時有發(fā)生，泄漏、爆炸、噴射火等給人民群眾生命財產(chǎn)安全、道路交通安全、消防救援人員的生命安全帶來嚴重的威脅。掌握長管拖車結(jié)構(gòu)，準確辨識事故處置中的風(fēng)險，對預(yù)防事故處置中的突發(fā)災(zāi)情、科學(xué)專業(yè)高效處置事故具有重要支撐作用。

1 CNG長管拖車車輛結(jié)構(gòu)

長管拖車是由氣瓶通過支撐端板或框架與半掛車行走機構(gòu)或定型底盤采用永久性連接組成的道路運輸車[2]。儲運壓縮天然氣的長管拖車通常稱為CNG長管拖車。CNG長管拖車主要由牽引車和半掛車組成，半掛車主要由框架、大容積無縫鋼瓶、安全倉、操作倉組成。事故處置中要特別關(guān)注牽引車的動力提供方式、安全倉和操作倉設(shè)備的完整情況及工作情況。

1.1 牽引車動力提供方式

牽引車的動力提供方式目前主要有柴油、壓縮天然氣（CNG）、液化天然氣（LNG）三種類型，研發(fā)中或未大量投入使用的還有純電、液氫、氫燃料電池等。事故處置時要盡量將牽引車和半掛車相分離，避免牽引車燃料罐或者電池包發(fā)生事故。

1.2 大容積無縫鋼瓶結(jié)構(gòu)及功能

大容積無縫鋼瓶（以下簡稱氣瓶）為儲運設(shè)備，為主要承壓部件，公稱工作壓力20MPa。氣瓶前端連接安全倉，后端連接操作倉。氣瓶端塞設(shè)有爆破片和易熔合金塞等安全裝置，爆破片工作壓力為33.4MPa，易熔合金塞公稱動作溫度為 102.5±5℃[2]。

1.3 安全倉結(jié)構(gòu)及功能

安全倉位于氣瓶組前端，安全倉設(shè)置有超壓泄放系統(tǒng)。超壓泄放系統(tǒng)由排空管、爆破片、易熔合金塞組成。當(dāng)氣瓶壓力達到爆破片工作壓力時，爆破片動作，高壓氣體從排空管排放，起到泄壓作用。有的CNG長管拖車安全倉設(shè)有燃料罐注氣孔，專為行車燃料罐補充燃料，事故處置時應(yīng)當(dāng)切斷注氣系統(tǒng)，避免事故擴大。

1.4 操作倉結(jié)構(gòu)及功能

操作倉由裝卸系統(tǒng)、排污系統(tǒng)和超壓泄放系統(tǒng)組成。裝卸系統(tǒng)由快裝接頭、裝卸主控閥、匯總管、壓力緩沖管、分瓶閥、溫度計、壓力表、放空閥（放散閥）組成[1]。分瓶閥的作用是實現(xiàn)對單個氣瓶的控制，截斷事故氣瓶和其余氣瓶的連通。排污系統(tǒng)由排污閥、排污管及排污總閥組成，用于氣瓶內(nèi)部排污。超壓泄放系統(tǒng)由易熔合金塞、爆破片及排空管組成。當(dāng)氣瓶壓力達到爆破片工作壓力時，爆破片破裂，氣體從排空管緊急排放，起到泄壓作用。

長管拖車運輸過程中，分瓶閥若處于開啟狀態(tài)，操作倉內(nèi)的匯總管、壓力緩沖管都充滿高壓的天然氣，裝卸系統(tǒng)及超壓泄放系統(tǒng)損壞均會造成氣態(tài)介質(zhì)泄漏。排污閥只要處于開啟狀態(tài)或者從端塞脫落，無論是滿載的車輛還是空載的車輛均有介質(zhì)泄漏，既有液相介質(zhì)（氣瓶積液）也有氣相介質(zhì)（氣瓶內(nèi)氣體不能全部放空，必須保證氣瓶壓力大于0.1Mpa，防止空氣進入，避免再次置換）。

2 CNG長管拖車事故處置風(fēng)險辨識

準確、科學(xué)的風(fēng)險辨識是事故處置的關(guān)鍵，是消防救援人員科學(xué)有效避險的前提，是科學(xué)施救專業(yè)處置的基礎(chǔ)。按照災(zāi)情狀態(tài)將長管拖車事故分為燃燒事故、泄漏事故、車輛受損事故、車輛火災(zāi)環(huán)境事故4種類型。

2.1 燃燒事故風(fēng)險辨識

CNG長管拖車燃燒事故一般發(fā)生在安全倉及操作倉的端塞、閥門、管道、管道連接處等位置，呈帶壓火炬式燃燒。對于穩(wěn)定燃燒的車輛，事故處置中的風(fēng)險主要有：

2.1.1 燃燒溫度高，熱輻射強

CNG燃燒溫度高、熱輻射強，水槍手受高溫強熱輻射侵襲，若防護不到位、水槍水炮位置設(shè)置不科學(xué)，有造成人員受傷的風(fēng)險。處置時應(yīng)盡量使用水力自擺炮、滅火機器人，減少一線消防救援人員數(shù)量，避免火勢威脅救援人員人身安全。

2.1.2 易形成噴射火，火焰長度長

CNG長管拖車公稱工作壓力20MPa，一旦著火，易形成噴射火，火焰長度長。氣瓶在公稱工作壓力20MPa下泄漏，瞬時氣體噴射速率接近46.57m/s；在爆破片工作壓力33.4MPa時泄漏，瞬時氣體噴射速率將達到60.18m/s[3]。即便忽略火焰面擴散速率等其他因素的影響，氣瓶噴射火焰瞬時最長長度將可達到60m以上。噴射火通常發(fā)生在安全倉和操作倉內(nèi)的端塞、管道、閥門等位置處。如果超壓泄放裝置啟動，通常呈火炬式的向上燃燒；如果管道、閥門損壞可能為泄漏方向的噴射火；如果端塞上的附件脫落，安全倉為前方噴射火，操作倉為后方噴射火。水槍水炮位置、車輛?？课恢谩⑵鞑募Y(jié)地等都要考慮噴射火的方向、火焰長度和熱輻射強度，留足安全距離，避免人員受傷和器材裝備的損失。

2.1.3 排污系統(tǒng)損壞會發(fā)生流淌火

作為儲運設(shè)備的氣瓶，長時間使用會有積液產(chǎn)生并沉積在氣瓶底部?；馂?zāi)條件下，若排污閥被打開或者排污閥從端塞脫落，氣瓶內(nèi)的積液在壓力作用下將高速噴出，形成液態(tài)流淌火。液態(tài)流淌火具有量少、持續(xù)時間短、噴射距離長的特點。液態(tài)噴射完后，高壓氣體將從排污口噴出，形成氣態(tài)噴射火。

2.1.4 滅火時機把握不當(dāng)會造成爆炸或回火

長管拖車火災(zāi)通常為噴射火，滅火時機的把握非常重要?；鹧骈L度2m左右時，氣瓶內(nèi)氣體壓力約0.4MPa，即4個大氣壓左右，此時，氣瓶壓力大，不容易將火撲滅，即使將火撲滅，還有大量的壓縮天然氣泄漏，容易再次發(fā)生爆炸?；鹧骈L度1m左右時，氣瓶內(nèi)氣體壓力接近0.1MPa，即1個大氣壓左右，氣瓶壓力小，回?zé)俣瓤?，容易發(fā)生回火?；鹧骈L度1.5m左右時，氣瓶內(nèi)氣體壓力約0.2MPa，即2個大氣壓左右，此時，氣瓶內(nèi)部壓力不大、介質(zhì)不多，燃燒相對穩(wěn)定，既不會發(fā)生再次爆炸也不會有回火風(fēng)險，是長管拖車噴射火最佳滅火時機。

2.2 泄漏事故風(fēng)險辨識

2.2.1 易發(fā)生爆炸

天然氣爆炸極限5～15%，CNG運輸氣瓶一旦發(fā)生泄漏，如果不及時消除危險區(qū)域的點火源，極易發(fā)生爆炸。

2.2.2 易造成人員窒息

空氣中天然氣濃度達到25～30%，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調(diào)，會導(dǎo)致窒息[4]。

2.3 車輛受損事故風(fēng)險辨識

車輛受損事故指氣瓶、安全倉、操作倉受損但氣體還未泄漏的事故，存在泄漏風(fēng)險。

2.3.1 氣瓶受損，承壓降低

氣瓶受損主要是交通事故造成氣瓶受損和運輸介質(zhì)中的雜質(zhì)對氣瓶的腐蝕。事故現(xiàn)場氣瓶如果有明顯的凹陷、撞痕、擦痕等外部傷痕，氣瓶承壓會降低，氣體有泄漏的風(fēng)險。氣瓶長時間使用過程中，天然氣中含有的少量硫化氫對氣瓶內(nèi)壁有腐蝕作用，腐蝕嚴重的氣瓶，氣體有泄漏風(fēng)險。

2.3.2 管件、閥件受損

CNG長管拖車運輸過程中若發(fā)生追尾等交通事故，易造成操作倉內(nèi)的匯總管、壓力緩沖管、超壓泄放管等管件及閥件受損。如果CNG長管拖車分瓶閥為開啟狀態(tài)，易造成壓縮氣體泄漏，遇到點火源極易發(fā)生爆炸。

2.3.3 密封材料老化，密封失效

長管拖車端塞和氣瓶的O型密封使用氟橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠進行密封，管路與閥門、管路與儀表之間使用丁腈橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠、氯丁二烯橡膠進行密封[2]。密封材料老化導(dǎo)致密封失效，會造成氣體泄漏，遇到點火源極易發(fā)生燃爆。

2.4 車輛火災(zāi)環(huán)境事故的風(fēng)險辨識

長管拖車火災(zāi)環(huán)境事故包括車輛外部環(huán)境著火事故和運輸車輛輪胎著火事故，有泄漏爆炸風(fēng)險。

2.4.1 密封材料高溫裂解，密封失效

火災(zāi)環(huán)境中，長管拖車端塞、氣瓶的O型密封、管路與閥門、管路與儀表之間的密封材料在高溫條件裂解，密封失效，氣體泄漏，易發(fā)生爆燃。密封材料裂解，在巨大的壓力作用下，端塞上的裝卸管接口、排污管接口、超壓泄放裝置接口有可能從端塞崩落，形成噴射火。

2.4.2 氣瓶壓力增大，超壓泄放裝置啟動

火災(zāi)條件下，氣瓶受熱壓力升高，氣瓶壓力達到爆破片工作壓力時，爆破片破裂，壓縮氣體沿排空管排放，形成火炬式向上燃燒。爆破片破裂，碎片將沿排空管飛出，如果車輛為側(cè)翻狀態(tài)，人員正對排空管排放口，有造成人員受傷的風(fēng)險。

3 CNG長管拖車事故處置

3.1 燃燒事故處置

CNG長管拖車燃燒事故通常由輪胎著火引發(fā)操作倉著火，燃燒位置通常位于操作倉。火災(zāi)處置時應(yīng)將牽引車和掛車相分離，避免牽引車的燃料罐、電池包等發(fā)生事故。

3.1.1 操作倉輕微泄漏燃燒事故處置

運輸車輛不處于高溫環(huán)境中，僅僅因為密封材料老化而發(fā)生少量泄漏著火。事故初期，火勢通常較小，應(yīng)立即滅火，火滅后持續(xù)用大量的開花水對操作倉內(nèi)的管件、閥件進行及時冷卻。若為管件泄漏，應(yīng)盡量關(guān)閉分瓶閥，避免氣體繼續(xù)泄漏。若為端塞泄漏，由于氣瓶壓力大，不具備堵漏條件，應(yīng)劃足警戒距離，消除警戒區(qū)內(nèi)的一切點火源，疏散警戒區(qū)所有人員，然后連接氣體裝卸軟管，逐只開啟分瓶閥、裝卸總閥進行緊急放空作業(yè)。緊急情況下也可逐只開啟排污閥進行緊急放空作業(yè)。

3.1.2 操作倉噴射火事故處置

操作倉噴射火主要有三種情況：一是爆破片啟動排空管管口處向上的火炬式燃燒；二是交通事故導(dǎo)致管路系統(tǒng)損壞的噴射火；三是火災(zāi)環(huán)境下密封失效的爆燃，爆燃導(dǎo)致管件、閥件損壞形成噴射火。無論哪種情況，原則上對整個氣瓶組采取“冷卻降溫、控制燃燒”的戰(zhàn)術(shù)。選擇上風(fēng)方向部署力量，事故車兩側(cè)部署長干線移動水力自擺炮，對氣瓶組表面強制冷卻降溫。力量部署避開長管拖車安全倉和操作倉兩側(cè)及前后方，防止噴射火突變、管路及附件飛出造成人員意外傷害。當(dāng)火焰長度1.5m左右時，應(yīng)果斷使用干粉滅火器或水封切割滅火，明火撲滅后，持續(xù)對氣瓶組進行強制冷卻，并對事故氣瓶進行惰性置換。冷卻控制燃燒過程中，若發(fā)現(xiàn)火焰發(fā)白、伴有“吱吱”的響聲、車輛搖晃等征兆時，可能發(fā)生爆炸，應(yīng)及時撤離。

3.2 泄漏事故處置

泄漏通常由交通事故造成，通常發(fā)生在操作倉內(nèi)的管件、閥件處，管件、閥件破損后高壓氣體噴射擴散，原則上不堵漏、不輸轉(zhuǎn)、不倒罐，在安全監(jiān)控的前提下實施放空作業(yè)。以事故車為中心劃定500～1000m警戒區(qū)，禁絕一切火源，選擇上風(fēng)方向部署力量，事故罐車兩側(cè)部署長干線移動水力自擺炮，對氣瓶組表面強制冷卻降溫，車輛周邊部署屏風(fēng)水槍稀釋泄漏的氣體，在安全監(jiān)控的前提下實施放空。

3.3 車輛受損事故處置

交通事故往往造成氣瓶、安全倉、閥門倉受損，腐蝕導(dǎo)致氣瓶內(nèi)壁受損，密封材料老化導(dǎo)致管路系統(tǒng)密封性能降低。這些因素都能導(dǎo)致氣瓶及整個系統(tǒng)承壓降低，事故處置時要對氣瓶傷損程度進行探測，若承壓能力顯著下降，有破裂噴射泄漏風(fēng)險。在做好現(xiàn)場安全管控的前提下，應(yīng)及時采取泄壓措施。泄壓可以連接裝卸軟管下風(fēng)方向直接排放，緊急情況下也可打開排污閥直接排放。打開排污閥，首先排放的是氣瓶積液，液相排放完才有氣相排出。

3.4 車輛處于火災(zāi)環(huán)境事故處置

火災(zāi)環(huán)境中熱輻射較強，氣瓶容易升溫，壓力增大，容易導(dǎo)致泄漏，造成燃爆事故。若是外部環(huán)境著火，應(yīng)在安全監(jiān)護下將長管拖車轉(zhuǎn)移到安全位置。若是長管拖車輪胎著火，應(yīng)及時撲滅輪胎火，并對氣瓶組及時強制冷卻，防止氣瓶溫度升高氣體壓力變大發(fā)生泄漏。應(yīng)及時打開操作倉，并對安全倉管路系統(tǒng)、操作倉管路系統(tǒng)進行強制冷卻，防止熱傳導(dǎo)傳遞的熱量使密封材料裂解，避免安全倉管路系統(tǒng)、操作倉管路系統(tǒng)發(fā)生泄漏。

4 結(jié)語

CNG長管拖車氣瓶工作壓力高，運輸事故多，事故處置風(fēng)險大。消防救援人員需要掌握車輛設(shè)計原理、車輛的結(jié)構(gòu)和各種管路閥門的功能才能預(yù)判事故的形式、預(yù)判事故發(fā)展變化趨勢、預(yù)判事故危害范圍、辨識事故處置中的風(fēng)險及需要采取的緊急避險措施。消防救援行動要用理論指導(dǎo)實踐，要通過現(xiàn)象看清事物的本質(zhì)，把握事物客觀運動規(guī)律，抓住主要矛盾，采取針對性措施，才能規(guī)避風(fēng)險，才能科學(xué)、安全、專業(yè)、高效的處置事故。