氮氣在液化石油氣槽車事故處置中的應用

摘要：介紹了氮氣置換裝置的組成、操作方法以及使用氮氣置換技術應注意的問題，并結合具體案例分析了氮氣置換技術在處置液化石油氣槽車事故倒罐應用中的優越性。

近年來，液化石油氣槽車事故接連不斷，而且愈演愈烈。液化石油氣槽車事故的防范和應急處置已成為消防部隊處置化學事故的重點之一。隨著經濟建設的發展，社會能源需求的增加，今后槽車運輸的頻率還將繼續增大，液化石油氣槽車通過城市、交通要道、涵洞隧道以及在城市裝卸的概率也必然增多。因此，消防部隊必須深入研究液化石油氣槽車事故的應急處置技術，作好事故處置的充分準備。

在液化石油氣槽車事故處置中，倒罐是經常采用的處置措施，為了增大液化石油氣槽車倒罐處置的成功率，降低倒罐操作的危險性，一些消防部隊將氮氣置換技術應用到液化石油氣槽車事故的倒罐處置中，最大限度的減少了事故帶來的危害，取得了良好的效果。

1、氮氣置換技術

氮氣置換技術是利用氮氣置換裝置，把氮氣充入事故容器中，將液態或氣態危險化學品置換出來另外儲存，并對容器進行惰性氣體保護的一種技術。在處置化學事故時，事故容器內大多是具有易燃易爆物質，直接對事故容器進行堵漏和倒罐處理，操作的危險性很大。通過氮氣的惰性保護，就可大大增加操作的安全性。

1.1氮氣置換裝置的組成

氮氣在常溫常壓下為無色氣體，化學性質不活潑，不易與其它物質發生化學反應，常被作為惰性保護氣體使用，并且氮氣的質量比液化石油氣輕。因此，可利用氮氣置換裝置，依靠氮氣瓶的壓力置換出事故容器中的化學物質，從而保證倒罐的安全進行。氮氣置換裝置包括氮氣連接管及所屬配件、液氮釋放架、置換液(氣)體連接管、氮氣瓶及空載槽車，工作示意圖見圖1。其中，各連接管及所屬配件均可由廠家定型生產，氮氣瓶和空載槽車可臨時向事故現場調集。

1.1.1氮氣連接管

用來連接氮氣瓶和液氮釋放架的管線，設計長度一般為15m、直徑25mm、耐壓強度不低于614MPa，在管的兩端設有快速接頭，管線與管線之間有快速接頭連接，在氮氣連接管線與氮氣瓶連接端設有壓力表、單向閥(在更換氮氣瓶時防止置換液倒流)和閘門(是單向閥的補充，當單向閥失去作用時操作此閥)，由快速接頭連接氮氣瓶出口。

1.1.2置換液(氣)體連接管

管的兩端分別與事故容器的液相管和處置事故調集來的空載槽車液相管連接，管的直徑50mm、耐壓強度不低于614MPa、設計長度為30m，為便于實地操作及管線的攜帶，設計10m長的管線3根，管線與管線之間、管線與槽車之間均由快速接頭連接。

1.1.3異徑快速接頭

采用管徑50mm變25mm的快速接頭，用來快速連接各連接管接口和以備事故槽車因顛覆、氣相管被置換液體淹沒時使用。

1.1.4氮氣瓶

用于置換的氮氣采用純度為9915%的普通氮氣，氣瓶按GB386421983執行，容積為40L，壓力為12±015MPa。

1.1.5空載槽車

用于盛裝置換出的危險化學品，槽車應設計有安全保護裝置、靜電消除裝置等。

1.2操作方法

將事故容器、新調空載槽車進行接地，以消除靜電。再將氮氣瓶出口通過直徑為25mm氮氣管線與液氮釋放架和事故容器的氣相管連接，將空載槽車的液相管與事故槽車的液相管通過直徑為50mm的置換液體管線連接。然后，開啟氮氣瓶等有關閥門進行置換。

2、利用氮氣置換技術處置液化石油氣槽車事故的優點

2.1液化石油氣的爆炸危險性

液化石油氣是原油蒸餾或其他石油加工過程中所得出的各種烴類化合物，包括丙烷、丙烯、異丁烷、丁二烯、異丁烯等，屬甲類易燃氣體。在常溫下，液化石油氣加壓以液態儲存和運輸，液體的密度約為水的一半，氣體密度比空氣大。液化石油氣泄漏或釋放時，在常溫下液態的液化石油氣極易揮發，體積能迅速擴大250～350倍，波及范圍廣。液化石油氣的爆炸極限為2%～10%，1L液化石油氣與空氣混合后濃度達到2%時，能形成體積為1215m3的爆炸性混合物。并且在事故現場，壓力容器都以噴射狀泄漏出來，迅速氣化、擴散并與空氣混合，形成幾百、幾千甚至幾萬平方米大范圍爆炸性混合物。并且，液化石油氣泄漏后蒸氣積沉聚集，難以噴水驅散。液化石油氣相對密度大，為空氣的1.5～2倍。泄漏后的蒸氣沉積飄浮于地面，白茫茫的一片氣霧，氣霧高度按泄漏量不同形成幾十厘米或1～10m不等，即使及時發現，也難以使用噴霧水槍向周邊地區和空中驅散，遇熱源和明火極易引起爆炸。  

2.2傳統倒罐處置的缺陷

液化石油氣槽車發生事故的地點的地勢一般都較為復雜，加之槽車自身的重量和裝載的液化石油氣兩者相加，重量都較大，一般吊車都滿足不了安全處置事故的能力，即使客觀條件能滿足吊車的工作能力，但對滿載的事故槽車進行處置，其危險性是相當大的。因此，常采用倒罐的方法進行處置。目前，消防部隊在處置石油液化氣槽車事故時，最常用的倒罐方法有兩種:一是通過罐內自然壓力倒罐;二是利用防爆泵倒罐。通過自然壓力倒罐往往受壓力限制，只能倒出少量液體，不能完全達到倒罐的要求。電動防爆泵作為一種處置化學事故最常用的機械倒罐方法在長期的使用中也逐漸暴露出一些問題:一是電動防爆泵的額定電壓為380V，而槽車事故發生的地點通常遠離城區和村莊，很難滿足防爆泵正常工作的額定電壓，這就在很大程度上限制了防爆泵的使用。二是即使事故現場條件允許使用防爆泵，但由于現場條件的制約，臨時安裝的防爆泵不可能保證電氣線路達到防爆要求，保證不產 液氮罐價格

2.3氮氣置換技術處置液化石油氣槽車事故的優點

通過罐內自然壓力倒罐和防爆泵倒罐，最終結果只是將事故槽車內的液態液化石油氣倒入其它槽車。在倒罐完畢后，事故槽車內仍存有氣態的液化石油氣。如果缺乏惰性氣體的保護，勢必給使用吊車吊裝增加了危險系數。

氮氣置換技術與上述兩種倒罐方法相比具有顯著的優點。在使用上，氮氣置換技術既不受事故現場條件的限制，又能有效進行置換，最重要的是它可以對事故容器實施氮氣保護，保證槽車處置的安全進行，這無疑是解決液化石油氣槽車事故倒罐問題的一種安全有效的方法。

3、使用氮氣置換裝置時的注意事項

①消防部隊應提前與氮氣生產廠商搞好溝通，需要時及時向事故現場調集氮氣，確保事故現場氮氣供應充足。

②事故現場要實施嚴格警戒，控制無關人員、車輛進入現場。如事故現場附近有居民區或住宅，要與當地公安局或派出所配合疏散現場居民，禁絕火源。必要時還要與交警部門配合進行交通管制。

③進行事故處置時要控制一線人員的數量，進入現場作業人員宜精不宜多，但應至少2～3人為一組集體行動。同時，所有能引起燃爆的熱源及通信工具應一律交出，不能帶入處置一線。

④處置槽車事故時，當事故槽車中的液態物質在氣相閥之下，按正常的操作方法進行;當事故槽車中的氣相閥位于液態化學品之內，即事故槽車發生顛覆，此時用氮氣置換裝置處置槽車事故時，氮氣管線則與事故槽車的液相管連接，用置換液體管線將事故槽車的氣相管與空載槽車的液相管連接。

⑤對置換后的事故槽車吊裝作業時，水槍手要密切注視，隨時準備出水。

4、案例

2001年6月24日，遼寧化學公司一輛裝有30t液化石油氣的槽車行駛至天津市大港區津歧公路大港開發區大宇電子公司路段時發生車禍，翻入路邊水渠。事故槽車裝的30t液化石油氣，一旦發生泄漏引起燃燒爆炸，其爆炸威力相當于7500kgTNT炸藥。

4.1事故發生后的應急處置措施

針對事故槽車體積較大，罐體自重再加上所裝的30t液化石油氣，總重量約有50余t，而且罐體老化銹蝕嚴重的情況，消防救援指揮部決定采取“先倒液，后吊裝，最后拖運”的處置步驟。

①在嚴密監控下，將發生事故的液化氣槽車出口與到場的空槽車進口相連接，打開進出口閥門，通過事故槽車罐內的自然壓力，向空槽車倒液約4t左右，二槽車罐內壓力趨于平衡。

②安裝氮氣置換裝置，將液氮車液氮釋放架通過導管順序連接，與發生事故液化氣槽下對正。各個管道全部連通后，經反復檢查確認各接口未發生泄漏，開始進行液氮置換倒液，將罐內15t液化石油氣安全倒至兩輛空槽車內。

③消防隊員出4支水槍對罐體進行“全淹沒”冷卻保護，掩護交管部門吊車實施吊裝作業，將事故槽車吊正，并成功與拖車對接。液氮罐價格

4.2事故處置的效果分析

①槽車本身的自重及裝載的液化石油氣兩者相加，重量比較大，一般吊車都滿足不了安全處置事故的能力。即使客觀條件能滿足吊車工作能力，但對滿載的事故槽車進行處置，其危險性也比較大。通過氮氣置換裝置的使用，利用氮氣壓力把事故槽車內的液化石油氣置換到空載槽車，減輕了拖吊的作業槽車的重量，也降低了事故處置對吊車的要求，從而也降低了拖吊作業的危險性。

②利用氮氣置換裝置倒罐，處置過程沒有電氣線路操作，且該裝置的管線連接均為快速接頭連接，操作方便迅速，無需現場焊接等明火作業，增加了現場處置液化石油氣事故的安全系數。

③利用氮氣置換技術倒罐，由于氮氣瓶壓力的作用，大大的縮短了液化石油氣的倒罐時間，有效減少了液化石油氣的泄露和擴散，防止了事故的擴大蔓延。

④液化石油氣事故槽車在倒罐完全后，罐體內充斥氮氣。由于槽車罐體有氮氣的惰性保護，罐內殘存的液化石油氣接觸不到足夠的空氣，從而無法達到其爆炸極限，形成爆炸性混合物。因此，保證了吊車拖吊事故槽車的安全進行。

5、結束語

氮氣置換技術是一項安全有效的危險化學品倒罐技術，與其它倒罐方法相比具有使用上不受事故地點的限制，能夠滿足槽車運輸事故地點偏僻復雜的使用要求;置換裝置安裝快捷，且倒罐時間短，可有效減少化學品的擴散;采用氮氣作為置換介質，氮氣來源充足，克服了其它置換技術置換介質難調集的缺點;現場裝置連接和使用無需動用電氣設備及明火，增大了事故處置的安全性等顯著優點。并且，氮氣置換裝置成本不高，操作技術簡單，便于在各級消防部隊中推廣發展。