新型HNA阻隔防爆技术在橇装式加油装置中的应用

曹建鸥（广东丰大机械科技有限公司）

引言

HAN阻隔防爆技术可有效地防止燃油、危险化学品、可燃气体等储罐容器因钻孔、碰撞、敲击、误操作、静电、焊接、点火、枪击等引发的爆炸事故的发生，对储罐或容器在发生火灾情况下防止火焰快速扩散，对提高灭火效果、抑制火焰高度效果显著，能够最大程度地减少热辐射[1]；大幅度降低燃油类液体在橇装式加油装置储油罐内运输中的浪涌强度，提高燃油运输车辆的稳定和安全，阻止储油罐内的温度升高，防止储油罐内静电摩擦和意外着火引起的油气爆炸。

HAN技术在欧美也得到广泛应用，主要用于各种车辆、运输装备、各种飞机、快艇、摩托车等油箱防护；工业方面有运油车、储油罐、液化气储罐等大型储罐类的安全防护；航空运输规定易燃易爆液体必须使用HAN技术的防爆容器盛装方可运输。

2005年4月13日国家安全生产监督管理总局依据该项技术制定和颁布了两项安全生产行业标准：AQ 3001—2005《汽车加油（气）站、轻质燃油和液化石油气汽车罐车用阻隔防爆储罐技术要求》和AQ 3002—2005《阻隔防爆橇装式汽车加油（气）装置技术要求》。

2005年6月29日国家安全生产监督管理总局在京召开HAN阻隔防爆技术推广演示会，并被修订到国家标准GB 50156—2002（2006版）《汽车加油加气站设计与施工规范》中。其中规定：现有周边安全距离不符合《汽车加油加气站设计与施工规范》标准的加油（气）站的储罐必须实施阻隔防爆技术改造并需验收合格，加油（气）站的安全距离按《汽车加油加气站设计与施工规范》标准的规定进行核定[2]。

新型HAN阻隔防爆技术的优点：安全防爆、防止事故、环保节能、保护水资源、运营成本低、阻止浪涌、防静电积聚、灭火简单、快捷高效、容量损失小、应用广泛[3]。着重介绍了铝合金材料新型HAN阻隔防爆技术在橇装式汽车加油装置中的应用。

1 HAN阻隔防爆技术原理、分类和适用范围

在储罐容器内填充满阻隔防爆材料蜂窝网状结构，可阻隔火焰在储油容器内迅速传播与抑制能量的瞬间释放，避免发生爆炸。蜂窝网状结构利用其材料的热传导效应，破坏燃烧介质的爆炸基本条件，对火焰形成物理阻力，从而防止爆炸，保证易燃易爆气态、液态危险化学品、可燃油类储运安全[4]（图1）。此技术对于提高橇装加油(气)站地面储油罐安全性，提高汽车加油(气)站罐体和运输储罐安全性，保证公共、人身及财产安全具有重要意义。

图1 阻隔防爆技术原理

HAN阻隔防爆技术针对不同的化学介质选择不同材质的阻隔防爆材料。根据金属材料性质分为钛合金、铜合金、铝合金等；根据应用情况可分为设备类：HAN技术橇装式加油装置（图2）、便携式储罐、集装罐、运油车、地理式储油罐、液化气储罐等；工程类：HAN防护技术对油气储罐安全改造的施工，对大型储油罐防爆防护的设计和施工，对液化气储罐预防蒸汽爆炸事故的设计施工[5]。

图2 HNA技术橇装式加油装置

该技术的适用范围包括：

◇市区不符合《汽车加油加气站设计与施工规范》中有关周边安全防护距离要求的加油（气）站地埋储油罐[6]；

◇工业中不符合国家标准要求的易燃易爆气库、油库区储罐；

◇轻质燃油、易燃易爆气态、液态危险化学品和液化石油气油罐、气罐、槽罐车用储罐容器；

◇公路边、机场、驾校、物流城、客运站、码头、工业园区、施工工地、煤矿、停车场、偏远地区等采用橇装式汽车加油（气）装置；

◇陆运、航空、航海等领域；

◇易燃易爆气态、液态危险化学品运输管道；

◇军用飞机、坦克、军舰和舰船等的燃料系统。

2 铝合金阻隔防爆材料的检验和试验

铝合金阻隔防爆材料的加工工艺：HAN阻隔防爆技术应用合金铝箔经过机械加工制成一种带状蜂窝网状结构材料（图3），将整形收卷后的铝箔放料拉网扩展为铝箔网状材料，再将其卷制成型为铝合金蜂窝网状阻隔防爆材料。

图3 铝合金阻隔防爆材料的加工

铝箔原材料技术参数（表1）：铝合金箔合金状态为3003H18；化学成分的质量分数为硅0.4%、铁0.4%～0.6%、铜0.05%～0.15%、锰1.05%～1.45%、镁0.002%、钒0.003%、锌0.1%、钛0.1%～0.2%；铝为余量。

表1 原材料各项技术参数

加工后的蜂窝网状材料技术参数（表2）：网格阻隔防爆材料（图4）大小应当均匀，不均匀性小于或等于24%；边缘不展开宽度小于或等于11 mm；网格每平方米破损不允许超过4处，且破损面积小于或等于58 mm×48 mm；成品端面不平度应小于或等于56 mm。

表2 加工后的蜂窝网状材料各项技术参数

在92#汽油蒸汽与空气的混合体积分数为3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%的条件下，测量油气混合气体的火焰燃烧速度。试验结果表明，混合体积分数为4.1%时为最佳混合浓度，并以此条件进行防爆性能试验。在填充密度为30 kg/m3条件下进行防爆性能试验的燃爆增压曲线见图5，各测点燃爆性能试验增压值见表3。

图5 燃爆增压曲线

图4 网格阻隔防爆材料

表3 各测点燃爆性能试验增压值

3 铝合金阻隔防爆材料在橇装式加油装置的储油罐中试验

3.1 燃烧对比试验

在ϕ570 mm×400 mm的容器内填充IV型铝合金阻隔防爆材料2.55 kg，加入10 L 92#汽油；在另一个同样规格的容器内直接加入10 L 92#汽油，分别用点火器点燃，观察油气燃烧情况。

装有阻隔防爆材料的容器内油气燃烧平稳，火焰高度约为0.2 m；未装阻隔防爆材料的容器内油气燃烧迅猛，火焰高度最高超过2 m（图6）。

图6 燃烧对比试验

3.2 油罐带油钻孔、补焊试验

在容积500 L的立式试验罐内装入IV型铝合金阻隔防爆材料14 kg，再加入92#汽油200 L。试验人员手持电钻在罐壁上（汽油液面以上部位）钻2个ϕ8 mm的通孔；随后用焊枪点燃油气，2 min后对2个通孔进行补焊作业，用时不足1 min，补焊完毕。整个过程平稳，未发生爆炸、爆燃等异常情况（图7）。

图7 油罐带油钻孔、补焊试验

3.3 油罐1 h燃烧试验

在容积2 m3的钢制卧式试验罐内装入IV型铝合金阻隔防爆材料约50 kg，92#汽油1800 L，罐体装设2个呼吸阀。试验罐下方放置1个2500 mm×1250 mm×170 mm钢制油槽，油槽内预先装入足量的0#柴油，并设置一个辅助加油装置，向油槽内加注作为燃料用的柴油。

用引火棒引燃油槽内柴油，燃烧1 h后罐体未见泄漏、变形和泄压功能受阻（图8）。打开储罐检查内部阻隔防爆材料完好，未见损伤和异常。

图8 油罐1 h燃烧试验

经现场橇装式加油装置储油罐的1 h燃烧试验见证，内装有铝合金阻隔防爆材料储油罐燃烧后未见泄漏、变形，各个功能均正常，符合相关标准要求，试验合格。

4 铝合金阻隔防爆材料在橇装式加油装置的储油罐内清洗

清洗这种储油罐主要有四种方法：

1）不取出罐内阻隔防爆材料（针对双人孔油罐而言），利用2/3存量的罐内油品进行循环流动式清洗，之后一同抽出油品和杂质。

2）抽尽罐内余油，专业人员进入罐底进行清洗，取出部分罐内阻隔防爆材料，再用棉布和木耙反复拖刷清洗，这种方法比较费工、费时间。

3）打开油罐人孔盖，用油罐车和手摇泵抽空罐内余油和杂质，再将该罐刚刚抽出已排空杂质的油品卸入油罐，反复抽净罐底余油和杂质，最后用木杆捆上干净抹布，擦净罐底杂质和污渍。

4）超声波清洗，用循环隔膜泵配合超声波清洗机能达到人员不进入罐内清洗干净的效果，可以把如同半块砖头大的杂物吸上来，可以通过视频头看到罐内的清理情况和效果。

5 结论

多年来人们对汽油、液化气、天然气等易燃易爆产品安全防护要求特别高，尽管采取各种措施进行预防，但由于一些不可预见的、突发性的原因，还是会有危险化学品生产和储存场所发生事故而引发爆炸，给国家和人民财产造成了巨大损失。

铝合金阻隔防爆材料为多边形蜂窝状网眼结构材料，增加了轫性和延伸性、折弯性、弹性，该铝合金材料具有良好的抑爆性能。由于该材料叠层中的网眼组成蜂窝状的特殊结构，把油罐、油箱、储气罐内腔分成无数很小的像蜂巢一样的隔间，这些“蜂巢隔间”可以有效地抑制火焰热辐射的传播扩散，同时具有较好的导热性，能迅速地将燃烧释放出的绝大部分热量吸收，使易燃油类和气体燃烧反应后的最终温度降低，减缩反应气体的膨胀，不会极大提高储罐容器的压力值[7]。

应用新型HAN阻隔防爆技术可以抑制储罐容器内易燃气体的挥发，减少油品损耗，降低环境污染，阻止浪涌，防止容器内静电，明显减少火焰高度，阻止储罐内明火扩散；保护易燃易爆气态、液态危险化学品储运容器装置，使其在意外燃烧和遇到撞击事故时不会发生爆炸[8]。

阻隔材料可以代替阳极保护，防止储罐容器内部侵蚀，从而延长储罐容器的使用寿命；避免因地埋储罐渗漏而对地下水资源污染；储罐容器可随时补焊及维修，清洗相对简单，用时较短。