CNG长管拖车道路事故风险辨识及事故处置

李海江

0 引言

CNG即压缩天然气，是压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态天然气，其主要成分是甲烷[1]。2022年3月19日，重庆万盛渝筑高速一辆CNG长管拖车轮胎起火致使操作仓泄漏并发生喷射火，火焰长度约50m。2021年9月25日，黑龙江省绥满高速一辆CNG长管拖车被追尾，造成操作仓泄漏并发生喷射火。CNG长管拖车道路事故时有发生，泄漏、爆炸、喷射火等给人民群众生命财产安全、道路交通安全、消防救援人员的生命安全带来严重的威胁。掌握长管拖车结构，准确辨识事故处置中的风险，对预防事故处置中的突发灾情、科学专业高效处置事故具有重要支撑作用。

1 CNG长管拖车车辆结构

长管拖车是由气瓶通过支撑端板或框架与半挂车行走机构或定型底盘采用永久性连接组成的道路运输车[2]。储运压缩天然气的长管拖车通常称为CNG长管拖车。CNG长管拖车主要由牵引车和半挂车组成，半挂车主要由框架、大容积无缝钢瓶、安全仓、操作仓组成。事故处置中要特别关注牵引车的动力提供方式、安全仓和操作仓设备的完整情况及工作情况。

1.1 牵引车动力提供方式

牵引车的动力提供方式目前主要有柴油、压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）三种类型，研发中或未大量投入使用的还有纯电、液氢、氢燃料电池等。事故处置时要尽量将牵引车和半挂车相分离，避免牵引车燃料罐或者电池包发生事故。

1.2 大容积无缝钢瓶结构及功能

大容积无缝钢瓶（以下简称气瓶）为储运设备，为主要承压部件，公称工作压力20MPa。气瓶前端连接安全仓，后端连接操作仓。气瓶端塞设有爆破片和易熔合金塞等安全装置，爆破片工作压力为33.4MPa，易熔合金塞公称动作温度为 102.5±5℃[2]。

1.3 安全仓结构及功能

安全仓位于气瓶组前端，安全仓设置有超压泄放系统。超压泄放系统由排空管、爆破片、易熔合金塞组成。当气瓶压力达到爆破片工作压力时，爆破片动作，高压气体从排空管排放，起到泄压作用。有的CNG长管拖车安全仓设有燃料罐注气孔，专为行车燃料罐补充燃料，事故处置时应当切断注气系统，避免事故扩大。

1.4 操作仓结构及功能

操作仓由装卸系统、排污系统和超压泄放系统组成。装卸系统由快装接头、装卸主控阀、汇总管、压力缓冲管、分瓶阀、温度计、压力表、放空阀（放散阀）组成[1]。分瓶阀的作用是实现对单个气瓶的控制，截断事故气瓶和其余气瓶的连通。排污系统由排污阀、排污管及排污总阀组成，用于气瓶内部排污。超压泄放系统由易熔合金塞、爆破片及排空管组成。当气瓶压力达到爆破片工作压力时，爆破片破裂，气体从排空管紧急排放，起到泄压作用。

长管拖车运输过程中，分瓶阀若处于开启状态，操作仓内的汇总管、压力缓冲管都充满高压的天然气，装卸系统及超压泄放系统损坏均会造成气态介质泄漏。排污阀只要处于开启状态或者从端塞脱落，无论是满载的车辆还是空载的车辆均有介质泄漏，既有液相介质（气瓶积液）也有气相介质（气瓶内气体不能全部放空，必须保证气瓶压力大于0.1Mpa，防止空气进入，避免再次置换）。

2 CNG长管拖车事故处置风险辨识

准确、科学的风险辨识是事故处置的关键，是消防救援人员科学有效避险的前提，是科学施救专业处置的基础。按照灾情状态将长管拖车事故分为燃烧事故、泄漏事故、车辆受损事故、车辆火灾环境事故4种类型。

2.1 燃烧事故风险辨识

CNG长管拖车燃烧事故一般发生在安全仓及操作仓的端塞、阀门、管道、管道连接处等位置，呈带压火炬式燃烧。对于稳定燃烧的车辆，事故处置中的风险主要有：

2.1.1 燃烧温度高，热辐射强

CNG燃烧温度高、热辐射强，水枪手受高温强热辐射侵袭，若防护不到位、水枪水炮位置设置不科学，有造成人员受伤的风险。处置时应尽量使用水力自摆炮、灭火机器人，减少一线消防救援人员数量，避免火势威胁救援人员人身安全。

2.1.2 易形成喷射火，火焰长度长

CNG长管拖车公称工作压力20MPa，一旦着火，易形成喷射火，火焰长度长。气瓶在公称工作压力20MPa下泄漏，瞬时气体喷射速率接近46.57m/s；在爆破片工作压力33.4MPa时泄漏，瞬时气体喷射速率将达到60.18m/s[3]。即便忽略火焰面扩散速率等其他因素的影响，气瓶喷射火焰瞬时最长长度将可达到60m以上。喷射火通常发生在安全仓和操作仓内的端塞、管道、阀门等位置处。如果超压泄放装置启动，通常呈火炬式的向上燃烧；如果管道、阀门损坏可能为泄漏方向的喷射火；如果端塞上的附件脱落，安全仓为前方喷射火，操作仓为后方喷射火。水枪水炮位置、车辆停靠位置、器材集结地等都要考虑喷射火的方向、火焰长度和热辐射强度，留足安全距离，避免人员受伤和器材装备的损失。

2.1.3 排污系统损坏会发生流淌火

作为储运设备的气瓶，长时间使用会有积液产生并沉积在气瓶底部。火灾条件下，若排污阀被打开或者排污阀从端塞脱落，气瓶内的积液在压力作用下将高速喷出，形成液态流淌火。液态流淌火具有量少、持续时间短、喷射距离长的特点。液态喷射完后，高压气体将从排污口喷出，形成气态喷射火。

2.1.4 灭火时机把握不当会造成爆炸或回火

长管拖车火灾通常为喷射火，灭火时机的把握非常重要。火焰长度2m左右时，气瓶内气体压力约0.4MPa，即4个大气压左右，此时，气瓶压力大，不容易将火扑灭，即使将火扑灭，还有大量的压缩天然气泄漏，容易再次发生爆炸。火焰长度1m左右时，气瓶内气体压力接近0.1MPa，即1个大气压左右，气瓶压力小，回烧速度快，容易发生回火。火焰长度1.5m左右时，气瓶内气体压力约0.2MPa，即2个大气压左右，此时，气瓶内部压力不大、介质不多，燃烧相对稳定，既不会发生再次爆炸也不会有回火风险，是长管拖车喷射火最佳灭火时机。

2.2 泄漏事故风险辨识

2.2.1 易发生爆炸

天然气爆炸极限5～15%，CNG运输气瓶一旦发生泄漏，如果不及时消除危险区域的点火源，极易发生爆炸。

2.2.2 易造成人员窒息

空气中天然气浓度达到25～30%，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调，会导致窒息[4]。

2.3 车辆受损事故风险辨识

车辆受损事故指气瓶、安全仓、操作仓受损但气体还未泄漏的事故，存在泄漏风险。

2.3.1 气瓶受损，承压降低

气瓶受损主要是交通事故造成气瓶受损和运输介质中的杂质对气瓶的腐蚀。事故现场气瓶如果有明显的凹陷、撞痕、擦痕等外部伤痕，气瓶承压会降低，气体有泄漏的风险。气瓶长时间使用过程中，天然气中含有的少量硫化氢对气瓶内壁有腐蚀作用，腐蚀严重的气瓶，气体有泄漏风险。

2.3.2 管件、阀件受损

CNG长管拖车运输过程中若发生追尾等交通事故，易造成操作仓内的汇总管、压力缓冲管、超压泄放管等管件及阀件受损。如果CNG长管拖车分瓶阀为开启状态，易造成压缩气体泄漏，遇到点火源极易发生爆炸。

2.3.3 密封材料老化，密封失效

长管拖车端塞和气瓶的O型密封使用氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶进行密封，管路与阀门、管路与仪表之间使用丁腈橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁二烯橡胶进行密封[2]。密封材料老化导致密封失效，会造成气体泄漏，遇到点火源极易发生燃爆。

2.4 车辆火灾环境事故的风险辨识

长管拖车火灾环境事故包括车辆外部环境着火事故和运输车辆轮胎着火事故，有泄漏爆炸风险。

2.4.1 密封材料高温裂解，密封失效

火灾环境中，长管拖车端塞、气瓶的O型密封、管路与阀门、管路与仪表之间的密封材料在高温条件裂解，密封失效，气体泄漏，易发生爆燃。密封材料裂解，在巨大的压力作用下，端塞上的装卸管接口、排污管接口、超压泄放装置接口有可能从端塞崩落，形成喷射火。

2.4.2 气瓶压力增大，超压泄放装置启动

火灾条件下，气瓶受热压力升高，气瓶压力达到爆破片工作压力时，爆破片破裂，压缩气体沿排空管排放，形成火炬式向上燃烧。爆破片破裂，碎片将沿排空管飞出，如果车辆为侧翻状态，人员正对排空管排放口，有造成人员受伤的风险。

3 CNG长管拖车事故处置

3.1 燃烧事故处置

CNG长管拖车燃烧事故通常由轮胎着火引发操作仓着火，燃烧位置通常位于操作仓。火灾处置时应将牵引车和挂车相分离，避免牵引车的燃料罐、电池包等发生事故。

3.1.1 操作仓轻微泄漏燃烧事故处置

运输车辆不处于高温环境中，仅仅因为密封材料老化而发生少量泄漏着火。事故初期，火势通常较小，应立即灭火，火灭后持续用大量的开花水对操作仓内的管件、阀件进行及时冷却。若为管件泄漏，应尽量关闭分瓶阀，避免气体继续泄漏。若为端塞泄漏，由于气瓶压力大，不具备堵漏条件，应划足警戒距离，消除警戒区内的一切点火源，疏散警戒区所有人员，然后连接气体装卸软管，逐只开启分瓶阀、装卸总阀进行紧急放空作业。紧急情况下也可逐只开启排污阀进行紧急放空作业。

3.1.2 操作仓喷射火事故处置

操作仓喷射火主要有三种情况：一是爆破片启动排空管管口处向上的火炬式燃烧；二是交通事故导致管路系统损坏的喷射火；三是火灾环境下密封失效的爆燃，爆燃导致管件、阀件损坏形成喷射火。无论哪种情况，原则上对整个气瓶组采取“冷却降温、控制燃烧”的战术。选择上风方向部署力量，事故车两侧部署长干线移动水力自摆炮，对气瓶组表面强制冷却降温。力量部署避开长管拖车安全仓和操作仓两侧及前后方，防止喷射火突变、管路及附件飞出造成人员意外伤害。当火焰长度1.5m左右时，应果断使用干粉灭火器或水封切割灭火，明火扑灭后，持续对气瓶组进行强制冷却，并对事故气瓶进行惰性置换。冷却控制燃烧过程中，若发现火焰发白、伴有“吱吱”的响声、车辆摇晃等征兆时，可能发生爆炸，应及时撤离。

3.2 泄漏事故处置

泄漏通常由交通事故造成，通常发生在操作仓内的管件、阀件处，管件、阀件破损后高压气体喷射扩散，原则上不堵漏、不输转、不倒罐，在安全监控的前提下实施放空作业。以事故车为中心划定500～1000m警戒区，禁绝一切火源，选择上风方向部署力量，事故罐车两侧部署长干线移动水力自摆炮，对气瓶组表面强制冷却降温，车辆周边部署屏风水枪稀释泄漏的气体，在安全监控的前提下实施放空。

3.3 车辆受损事故处置

交通事故往往造成气瓶、安全仓、阀门仓受损，腐蚀导致气瓶内壁受损，密封材料老化导致管路系统密封性能降低。这些因素都能导致气瓶及整个系统承压降低，事故处置时要对气瓶伤损程度进行探测，若承压能力显著下降，有破裂喷射泄漏风险。在做好现场安全管控的前提下，应及时采取泄压措施。泄压可以连接装卸软管下风方向直接排放，紧急情况下也可打开排污阀直接排放。打开排污阀，首先排放的是气瓶积液，液相排放完才有气相排出。

3.4 车辆处于火灾环境事故处置

火灾环境中热辐射较强，气瓶容易升温，压力增大，容易导致泄漏，造成燃爆事故。若是外部环境着火，应在安全监护下将长管拖车转移到安全位置。若是长管拖车轮胎着火，应及时扑灭轮胎火，并对气瓶组及时强制冷却，防止气瓶温度升高气体压力变大发生泄漏。应及时打开操作仓，并对安全仓管路系统、操作仓管路系统进行强制冷却，防止热传导传递的热量使密封材料裂解，避免安全仓管路系统、操作仓管路系统发生泄漏。

4 结语

CNG长管拖车气瓶工作压力高，运输事故多，事故处置风险大。消防救援人员需要掌握车辆设计原理、车辆的结构和各种管路阀门的功能才能预判事故的形式、预判事故发展变化趋势、预判事故危害范围、辨识事故处置中的风险及需要采取的紧急避险措施。消防救援行动要用理论指导实践，要通过现象看清事物的本质，把握事物客观运动规律，抓住主要矛盾，采取针对性措施，才能规避风险，才能科学、安全、专业、高效的处置事故。