液化石油气槽车泄漏处置专用接头套组的应用探讨

姚 杰

(中国石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

0 前言

随着液化石油气在日常生活及工业领域使用的增多，液化石油气槽车的运输作业愈加频繁，相关交通事故屡有发生，轻则造成槽车倾覆，重则引发泄漏甚至爆炸[1]。事故发生后，如何尽快实施堵漏或利用倒罐转输的技术将事故槽罐内的液化石油气进行快速置换，是成功处置液化烃槽车泄漏、倾覆事故的关键。目前该领域现场应急处置措施较为薄弱，消防救援队伍没有配备专用的液化烃转输泵(电动泵在泄漏现场往往无法使用)和针对性的堵漏器材，在事故现场临时调集油田、煤矿等工矿企业或专业堵漏公司的设备往往耗时过长，且外来增援车辆较难靠近事故现场，可能延误救援时机。因此，研究科学合理的技战术进行安全高效的处置，对于消防救援队伍成功处置液化石油气槽车事故有重要意义。本文对液化石油气槽车装卸系统和安全附件进行分析，围绕储罐底部或出口管线发生泄漏时注入消防车高压水的工艺处置措施和装备展开研究，以期为应急消防人员处置此类事故时提供借鉴。

1 液化石油气槽车泄漏的常用处置方法

目前，液化石油气槽车发生泄漏后主要有堵漏、紧急点燃、转输倒罐等3类处置方法[2]。

a) 堵漏：根据事故现场槽车、管道、阀门等发生泄漏的部位、泄漏口形状及余压大小等情况研判，采用不同的方法进行堵漏[3]。往往由于事故情况多变、泄漏口不规则、现场大量雾状水稀释或天气恶劣能见度低等原因，堵漏工作耗时长、成功率低，且堵漏人员长时间暴露于危险环境中，在有些泄漏量较大的情况下并不适合采取堵漏措施。

b) 紧急点燃：当多种处置方法均不能奏效时，为防止发生爆炸，可以考虑采取点火引燃措施(应确保点燃后能形成稳定燃烧、危害程度最小化)。若现场可燃性气体已扩散至一定范围，点燃极可能引发爆燃，产生巨大冲击波，危及气体储罐，造成难以预料的后果。因此，在没有十足把握的前提下不应采用紧急点燃措施。

c) 转输倒罐：在事故现场不能有效实施堵漏的情况下，可由熟悉设备、工艺且操作经验丰富的专业技术人员采取转输倒罐的措施排除险情。一般采用氮气置换倒罐、电动泵倒罐、利用压力差倒罐等方法[4]。此类处置方法在充分稀释保护的情况下，通过置换事故槽罐中的介质，从而清除或减少可燃物，很大程度上降低火灾爆炸的可能性和危害程度，具有较高的安全性和可靠性。因此，建议液化石油气槽车发生泄漏时首选转输倒罐的措施进行处置。

2 液化石油气槽车泄漏处置接头套组的研制

在处置液化石油气槽车泄漏等危化品事故时，因缺乏专用接头，采取堵漏、充氮置换等措施需要通过调集设备和专业公司。在等待集结到位的过程中，消防救援队伍往往只能进行稀释保护和配合工艺人员进行工艺处置。在工艺技术也无法解决的情况下，消防救援队伍只能被动维持保护事故现场，守着消防车辆装备不能主动出击。

为解决上述问题，高效快速利用现场消防车辆主动出击，最大限度地保护人民生命和国家财产的安全[5,6]，研究将液化石油气槽车气相、液相接口配套的快速接头与消防车用卡扣快速接头通过短管、球阀、压力表连接组装成快速注水、注气接头套组，在事故发生后通过消防车向事故槽车注水置换或利用消防干粉车的氮气向事故槽车内注进从而快速实现置换倒罐。槽车泄漏处置专用接头套组的优势在于，一方面当槽车泄漏而工艺处置措施无法解决时，通过该接头套组向事故槽车注水或注氮气，同时辅以堵漏措施，达到快速安全处置的目的；另一方面当液化石油气槽车在道路运输途中发生交通事故造成槽车泄漏或倾覆而现场缺少设备和物资的情况下，通过该接头套组充分利用消防车辆设备向事故槽罐内注水或注氮气，达到倒罐、辅助堵漏等应急处置目的。

2.1 接头套组组成

该套组主要由1套液相接头、1套气相接头和1盘氮气软管等3部分构成，见图1。

图1 接头套组示意

a) 液相接头：5.08 cm铜制快速接头1只、5.08 cm不锈钢球阀1只、量程2.5 MPa压力表1只、90型消防水带卡扣公扣1只、5.08 cm钢管短节2只。

b) 气相接头：2.54 cm铜制快速接头1只、2.54 cm 不锈钢球阀1只、量程2.5 MPa压力表1只、90型消防水带卡扣公扣1只、2.54 cm钢管短节2只。

c) 高压氮气软管：50 m高压软管1盘，两头分别接DN 15和DN 25螺母接头。

2.2 可行性分析

a) 消防车泵浦压力基本能够满足向液化石油气槽车注水的条件。液化石油气槽车充装压力在0.5～1.5 MPa之间，在发生泄漏后槽罐内的压力下降较快，一般在1.05 MPa以下。消防车泵浦出水压力普遍能达到1.0～1.5 MPa，因此在向事故槽罐内注水时，现场消防车泵浦能够满足压力要求。

b) 干粉消防车氮气瓶压力能够满足向槽车注氮气的要求。消防车车载氮气瓶压力为15 MPa左右，现有车辆型号一般配有50 L气瓶9只或18只，换算成体积为0.45 m3和0.9 m3。理想气体状态方程见公式(1)：

PV=mRgT

(1)

式中：P——气体压力，MPa；

V——气体体积，m3。

当气体质量m，气体常数Rg，热力学温度T均不变化时，则有公式(2)：

P1V1=P2V2

(2)

液化石油气槽车的槽罐体积一般为55～60 m3，其液化石油气压力在0.5～1.5 MPa之间，但在发生泄漏以后进行置换时压力为0.5 MPa即可满足要求。因此，将压力15 MPa体积0.45 m3的高压氮气变换为0.5 MPa压力，代入公式(2)计算得到体积13.5 m3。同理，压力15 MPa体积0.9 m3的高压氮气变换为0.5 MPa的压力时体积为27 m3。由计算结果可得出，2～4辆消防干粉车基本能满足置换倒罐的气量要求。

c) 液化石油气槽车泄漏处置接头套组的压力、配套性符合要求。该接头套组中，铜制快速接头、控制球阀、压力表、消防水带卡扣接头和高压氮气软管接头，其工作压力均在2.5 MPa，而且均为标准器件。气相接头和液相接头中的连接短管，分别由2.54，5.08 cm普通标准无缝纲管机械套丝制成，其承压在2.5 MPa以上。该接头套组的承压和配套性均能满足现场应急救援的要求。

3 情景应用

3.1 情景一：罐体安全阀起跳，罐内压力下降到安全阀回座压力后仍不能回座

液化石油气槽车装车操作过程中因违反操作规程导致液面过高超压或安全阀失效时，安全阀起跳排放泄压，大量液化石油气外泄，这种情况下的处置方法一般为：①立即停止装车泵，停止现场所有装车作业；②开启槽车手动气相阀放空；③待槽车压力下降至安全阀回座压力时，确认安全阀的回座情况。如果安全阀回座严密，经全面检查确认无误后可继续装车作业；当安全阀因泄漏结冰不能回座或安全阀本身故障而仍然不断泄漏时，只有通过气相放空降低槽车压力，继而减少安全阀处的气体泄漏量，然后边对泄漏点进行稀释边进行倒罐[7]。

对于新设计或有氮气管网的液化石油气装卸站，可以通过气相管路将高压氮气注入槽罐内，将罐内剩余液化石油气通过液相管路替换出，完成倒罐[8]。但有些建设较早、没有氮气管网的液化石油气装卸站，只能利用罐内余压进行倒罐，槽罐内的液化石油气无法完全倒出。此时，利用接头套组中的高压氮气软管接头或气相接头，与干粉消防车的氮气出口或消防车泵浦出口连接，通过槽罐气相快速接头注入高压氮气或高压水，可达到完全置换。如图2所示。

图2 接头套组在发生事故情景一时的应用

3.2 情景二：紧急切断阀与槽车连接法兰泄漏或罐体底部焊缝开裂泄漏

在装卸过程中出现这种泄漏是液化石油气槽车较为严重的事故状态，应该迅速采取以下措施及时处置：①立即停止装车泵，停止现场所有装车作业；②迅速开启气相阀放空，降低槽车压力，减少泄漏量；③采取注水措施。但有些液化石油气装卸站设置的注水管线只能对液化石油气球罐注水，没有设置向槽罐车注水的流程，遇到这种情况只能通过放空泄压，待压力降低后再进行堵漏。此时，可将接头套组的液相接头与槽车液相快速接头连接，再用消防水带与消防车泵浦出水口连接，通过消防车向槽罐内注水，阻止液化石油气继续泄漏，然后辅以堵漏，达到安全快速处置的目的。如图3所示。

图3 接头套组在发生事故情景二时的应用

3.3 情景三：出现侧翻或倾覆，但未发生泄漏着火

在运输途中出现这种情况的首要任务是尽快进行置换倒罐。而野外环境中缺乏必要设备和相应条件，倒罐作业只能依靠槽罐内自身压力，事故槽罐内的液化石油气无法置换干净，在后续的起吊、拖拽作业中仍然存在发生火灾、爆炸的风险。此时，可以利用接头套组中的气相接头和现场的消防车，向事故槽车内注入高压氮气或高压水，彻底置换出事故槽罐中的液化石油气。同时，现场处置过程中采取开花或雾状水对现场进行稀释降温，降低爆炸危险性。如图4所示。

图4 接头套组在发生事故情景三时的应用

3.4 情景四：出现碰撞或倾覆，并发生泄漏

在运输途中发生此类事故后，首先要进行稀释保护，严格控制火源，尽快组织置换倒罐。利用接头套组中的气相接头和现场的消防车彻底置换出事故槽罐内的液化石油气。注压连接的消防水带应选择设计压力在1.6 MPa以上且无破损的消防水带，在操作过程中应当等消防水带内注满水后，再打开接头套组处的阀门，既快捷又能确保安全。如图5所示。

图5 接头套组在发生事故情景四时的应用

3.5 情景五：出现碰撞或倾覆，并发生泄漏着火

在运输途中发生此类事故后，首先要对事故槽车进行降温保护，在未做好倒罐准备前应保持稳定燃烧，并做好疏散警戒[9]，然后尽快组织置换倒罐。准备就绪后，扑灭明火并持续降温，同时利用接头套组中的气相接头和现场的消防车充分置换出事故槽罐内的液化石油气。充压注水控制好消防车泵的出水压力以及注水流量，保持泄漏口稳定出水即可。如图6所示。

图6 接头套组在发生事故情景五时的应用

4 结语

应急堵漏是危险化学品泄漏事故救援的关键环节，关系到抢险救援的成败[10]。液化石油气槽车泄漏处置接头套组能够充分利用现场第一时间赶到的消防车辆、装备，根据槽车罐体泄漏的不同部位，灵活运用套组接头，在较短时间内完成事故槽罐置换倒罐，并配合堵漏人员更安全地完成堵漏工作，达到快速安全处置的目的，能够很大程度上减少火灾爆炸的发生或降低事故危害。