1引言
2007年11月20日7时40分许,一辆从新疆昌吉出发前往广州去的液化天然气(以下简称:LNG)罐车,满载着20吨液化天然气,在行至连霍高速公路2889公里处,甘肃玉门市清泉乡新民堡村附近时,因驾驶员疲劳驾驶,使车翻下3米多高的路基,罐体在惯性作用下,压在了驾驶室上面,主、副两名驾驶员顷刻丧命,油箱破裂,燃油外泄并引发火灾。同时,LNG贮罐因罐体外壳破裂,内部压力升高,使贮罐安全阀泄压,喷出并迅速气化的LNG遇明火发生爆燃,事态扩大,直接威胁事发点周围80m处的158人共53户村民和300多米处的兰新铁路安全。责任区酒泉市公安消防支队立即启动跨区域灭火救援行动预案,并在甘肃省公安消防总队的远程指挥下,迅速调集嘉峪关市公安消防支队、酒泉市直属消防中队、玉门油田企业消防支队共9辆消防车,72名指战员和嘉峪关天然气公司的4名工程技术人员到达现场,迅速成立由酒泉和嘉峪关市两个消防支队长和参谋长及玉门市政府、公安、交通、安监和有关专家组成的指挥部,正确实施了灭火、泄压、关气(堵漏)、救人等行动,在迅速疏散附近村庄158人共53户村民,扑灭多次复燃后,正确对罐体实施吊装、对罐内液体放空等措施,成功处置了此起事故,使一度中断了近28个小时的连霍高速公路又恢复了正常通车,受到了当地政府和广大人民群众及司乘人员的好评。
此起LNG罐车倾覆泄漏火灾事故的成功处置,引起了公安部消防局和甘肃省公安消防总队有关领导的高度重视,要求认真总结和探讨开展此起LNG罐车倾覆泄漏火灾事故的成功经验和教训,用以指导今后的LNG罐车各种事故抢险救援行动。
2LNG的利用和公路运输事故概况及抢险救援中存在的问题
2.1当前LNG的发展前景
二十一世纪是以天然气为首要能源的世纪。随着国民经济的发展,LNG作为一种新能源,具有运输、储存效率高,汽化使用方便,市场适应性强,清洁、高效,生产、运输、使用安全性好等特点,与煤炭和石油相比,天然气在能源效率和环境效益方面具有明显优势,已被广泛地用于工业、民用、化工、发电、居民生活和汽车燃气及城市调峰,具有良好的发展前景。
2.2LNG在我国利用的现状
我国是以煤为主要能源结构的国家。但我国产煤区主要集中在西部和北部,随着能源消费的增加,对煤炭等能源需求较高的东部和南部地区,已经给铁路和水上运输造成持续压力。LNG作为天然气的一种利用形式,不但解决了天然气不利于远距离运输的问题,也使使用更便捷。在这种背景下,新疆广汇液化天然气发展有限责任公司(简称广汇LNG公司),作为目前我国境内最大的LNG供应商,其日处理LNG150万立方米的一期工程项目于2004年9月3日投产运营后,以经济发达、能源紧缺的华东、中南地区为主要市场,已经在广东、福建、江西、湖南、湖北、江苏、山东、北京、甘肃、新疆等省份的部分市、区建立了天然气供应站,落实日用气总量达123万m3。无异,广汇LNG在占据东南半壁江山后,公路运输的安全问题,就变得日益突出起来。
2.3LNG公路运输事故概况
以广汇LNG公司为骨干的有关单位,为了从新疆源源不断地将大量的LNG供应到各地用户,每天在312国道线上,约有400多辆德国奔驰重型LNG罐车在往返,运行密度占过往机动车辆的1/150左右。如此多的LNG罐车在312国道上往返,难免会因各种原因而发生泄漏、倾覆、火灾等事故;而由于其所载介质的火灾爆炸特性,就需要有灭火抢险救援综合功能的各种消防力量(指公安消防、企业专职消防、政府专职消防和民办消防等)去处置。312国道在甘肃省境内的长度达2000多公里,沿途各地消防力量每月都有参加此类抢险救援行动的情况。
2.4当前开展LNG罐车事故抢险救援存在的问题和现状
一是在理论上对处置LNG公路运输事故的研究不够,缺泛系统的理论指导;二是LNG的公路运输始于2004年底,时间短,各地消防力量对日益突出的LNG公路运输各种事故抢险救援重视程度不够,缺泛实战经验和锻炼及因应对策;三是对LNG的理化性能不够了解,有的甚至完全按照处置液化石油气的方法处置,缺泛针对性和有效性;四是现有的设备器材和消防车辆装备相对落后,不能适应处置LNG罐车各种事故的需要;五是对LNG公路运输的罐车技术性能不了解,不懂各种设备、设施的性能、作用和操作方法,对事故对象束手无策;六是个别指挥人员素质不高,不能快速反应,准确指挥,正确决策,依赖上级远程指挥,远水难解近渴;七是个人安全防护和道路安全行驶不够,有的甚至发生了途中消防车倾覆造成官兵伤亡的事故;八是因噎废食,为防止在辖区内发生LNG罐车事故,一些地方公安消防机构甚至与交警部门配合,在辖区路段进行拦截,阻止LNG罐车过境或令其绕道行驶;九是运输单位对司乘人员的安全培训和安全管理不够,导致司乘人员为了赶时间而疲劳驾驶,增加事故风险,并且在事故发生后,不能正确的开展自救和指导参与抢险救援的力量迅速开展抢险救援,使事故扩大等。
3对LNG罐车道路运输事故抢险求援的对策
3.1要全面了解LNG的理化性质,掌握对象的火灾危险特性
3.1.1天然气的理化性质
是由埋藏地下的有机物分解而形成的有机物质,其主要成分是甲烷(CH4),平均分子量为17.3,各组份的体积百分比(V%)为:甲烷93.609;乙烷4.1154,丙烷1.1973,其它(丁烷、戊烷、氮、二氧化碳等)1.0783。在常温常压下呈气体状态,沸点为-161.9℃,密度为0.772kg/m3。化学性质比较稳定,具有无色、无味、无毒、无腐蚀性等特点。
3.1.2液化天然气(LNG)的特性
(英文名称为“LiquefiedNaturalGas”,简称“LNG”)即液态的天然气,由天然气经过除液、除酸、干燥、分馏和超低温冷凝处理而形成,在超低温(-162°C)的液态和常压下的气态体积比为1/625。其临界温度为-82.42℃,储存在温度为-161℃、压力为0.1MPa左右的低温贮罐内,其密度为标准状态下甲烷612.5~625倍,液态时密度为447kg/m3。
3.1.3火灾危险特性
主要是与空气或氧气混合后,能形成爆炸性混合气体,与火源发生预混(动力)燃烧发生爆炸。其闪点为482~632℃,燃点为650℃,爆炸下限(v%)为3.6%~6.5%,爆炸上限为13~17%,最大爆炸压力6.8kg/mm2。比液化石油气高4个百分点,气化后相对密度为0.675~0.772,比空气轻,(在常温常压下密度仅为空气的55%)稍有泄漏,立即飞散,不易像液化石油气一样,沉积在地势低洼的地方,在低空聚集遇明火易引起爆炸。燃烧过程中产生有害物质(主要是氮化物、一氧化碳、可吸入悬浮微粒等)少,其综合安全性强于液化石油气和煤气。LNG的热值高,为10127.5kcal/m3,相当于1kg0#柴油的热值,是人工管道煤气的2.5倍。其火灾爆炸危险性大,火焰温度高,辐射热强,易形成大面积火灾,具有气体火灾的特点。
3.2要掌握LNG罐车的结构原理及操作方法和危险特性,做到知彼知己
3.2.1LNG罐车的主要技术参数
由于LNG是由地下的天然气经净化降温降压制冷液化而成液态甲烷,因此,LNG罐车的研制不同于一般的低温液体罐车或液化石油气(LPG)罐车,在设计制造时,重点考虑了保温、防火、防爆等安全性能。主要技术参数为:
项 目 | 参 数 | 项 目 | 参 数 | 项 目 | 参 数 |
底盘型号 | STEYR 1291.260/N56/4X2 | 设计压力 | 1.1 mPa | 最高工作压力 | 0.8 mPa |
设计温度 | -162 ℃ | 主要受压元件材质 | OCr18Ni9 | 几何容积 | 12~50 m3 |
充装介质 | 液化天然气 | 装量系数 | 0.9 | 安全阀开启压力 | 0.84 mPa~0.88 mPa |
爆破片 爆破压力 | 0.9 mPa~1.0 mPa | 外壳保险器开启压力 | 0.02 mPa~0.07 mPa | 绝热形式 | 真空粉末 |
日蒸发率 | ≤0.2% | 漏放气速率 | ≤1.33×10-4Pa·l/s | 封口真空度 | ≤0.3 Pa |
支承形式 | 仿鞍座四脚支承 | | | | |
3.2.2罐车的主要结构
LNG罐车的液罐通过U形副梁固定在汽车底盘上,增压蒸发器置于车的右侧,管路控制系统集中布置在后操纵箱内。液罐为真空粉末绝热卧式夹套容器,双层结构,由内胆和外壳套合而成。内外罐连接采用玻璃钢支座螺栓紧固连接,后支座为固定连接,前支座为滑动连接,以补偿温度变化引起罐体伸缩。夹套内填装膨胀珍珠岩并抽真空,加排管、排气管等由内容器引出,经真空夹套引至外壳后底与管路操作系统相连接。
3.2.3LNG贮罐的火灾危险性
由于内胆与外壳之间填充有膨胀型珍珠岩,并在内胆外面包一层弹性绝热材料,以防止膨胀型珍珠岩沉积压实并造成绝热性能下降,严禁将充装有LNG的贮罐外壳进行破拆或破坏其真空。由此可知,其最大的火灾或爆炸危险性也就在于外壳与内胆之间的绝热层的绝热性能下降,破坏LNG的低温储存条件,使其与外界进行热交换而造成罐内压力剧增,导致罐体破裂事故。在真空没有被破坏的情况下,罐体外壳对外界火焰的热辐射有较强的抵挡作用。