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實(shí)戰(zhàn) | LNG汽車燃料罐事故處置

一、前言

 

液化天然氣(Liquefied Natural Gas,簡稱LNG)是當(dāng)今世界公認(rèn)的清潔能源。它熱值高、燃燒充分、價(jià)格低,運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性及安全性好,深受廣大用戶歡迎。近幾年來,以LNG為燃料的液化天然氣汽車,不但適用于城市公交車,也適用于出租車和大型貨運(yùn)車輛,尤其是長途運(yùn)輸車輛。我們身邊的LNG車輛和加氣站也越來越多。




相信每個(gè)看過LNG貨車的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)特點(diǎn),幾乎所有的LNG牽引車的儲(chǔ)氣罐都是被裝配在駕駛室后方的,后背式的儲(chǔ)氣罐看似是“合理”空間利用,但是這種利用使得駕駛室在碰撞時(shí),駕駛室失去了后移空間,也使得LNG的燃料罐極易受到破壞,極易造成人員被困和LNG泄漏及著火事故。近幾年來,消防部隊(duì)處置LNG燃料罐的泄漏和著火事故也隨之增多。

 
 
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LNG汽車簡介

 

 

LNG汽車是液化天然氣汽車的簡稱。LNG汽車是以低溫液態(tài)天然氣為燃料的新一代天然氣汽車,其突出優(yōu)點(diǎn)是LNG能量密度大(約為CNG的3倍),汽車?yán)m(xù)駛里程長,可達(dá)400km以上,相對汽車使用柴油、汽油具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

 

1、氣耗:1升柴油=1-1.1立方天然氣(常溫狀態(tài)下的氣態(tài))。

 

2、供氣價(jià)格計(jì)算模式:1立方天然氣大約是1升0號柴油市場零售價(jià)的60%。

 

3、LNG汽車每瓶氣(220方)的運(yùn)程為:

(1)LNG汽車按標(biāo)準(zhǔn)噸位運(yùn)營,每瓶氣運(yùn)程為400至500km,最高可達(dá)600km;

(2)LNG汽車按80噸拉運(yùn),每瓶氣運(yùn)程為200至300km,LNG的價(jià)格比汽油和柴油低,又由于LNG燃燒完全,不產(chǎn)生積碳,不稀釋潤滑油,能有效減輕零件磨損,延長汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命,所以LNG的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

 

國家對于LNG儲(chǔ)氣罐的容積有相關(guān)規(guī)定,容積大于500L就是歸納為儲(chǔ)槽,定義為商業(yè)運(yùn)輸容器;所以現(xiàn)在國內(nèi)LNG儲(chǔ)存罐的容積都在500L以內(nèi)。目前市面上常見的LNG儲(chǔ)存罐一般有三種規(guī)格,分別是495L(對外宣稱500L容量)、450L和375L。

 

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天然氣理化性質(zhì)

 

天然氣經(jīng)凈化處理(脫除重?zé)N、硫化物、CO2、水等)后,在常壓下深冷-162℃,由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài),稱為液化天然氣(Liquefied Natural Gas),簡稱LNG。

 

主要成分是甲烷,LNG無色、無味、無毒且無腐蝕性,其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/620,密度約為水的45%。

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LNG密度:0.425-0.46kg/L
2
 
 
沸點(diǎn):-162℃
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氣化后密度:0.6-0.7kg/m3
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高熱值:41.5-45.3MJ/m3
5
 
 
氣液體積比:620:1
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爆炸極限:5%~15%
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儲(chǔ)存溫度:-160~-120℃。


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燃?xì)庀到y(tǒng)組成

 

(一)氣瓶外觀

(二)結(jié)構(gòu)組成

 

LNG車載氣瓶由內(nèi)膽、外殼、絕熱結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)和剛性組件等組成。內(nèi)膽用以盛裝LNG,內(nèi)部有加注噴淋管、液位探頭等。外殼和內(nèi)膽之間是密閉的真空絕熱夾套,夾套采用高真空多層絕熱,又稱超級絕熱。外殼保護(hù)內(nèi)膽并對整個(gè)瓶體起支撐作用,具有高強(qiáng)度及良好絕熱性能的支承系統(tǒng)將內(nèi)膽懸掛在外殼之內(nèi);支承結(jié)構(gòu)多采用軸向支撐固定內(nèi)膽。


(1)瓶口閥門組成

 

主要有增壓閥、出液閥、放空閥、安全閥等及相應(yīng)管路組成。

(2)緩沖罐:

 

緩沖罐安裝在供氣系統(tǒng)末端,內(nèi)部承裝氣態(tài)天然氣,車輛發(fā)動(dòng)機(jī)在極端用氣情況下,為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)所需的穩(wěn)定壓力,起到瞬時(shí)緩沖作用。


 

(3)熱交換器:

 

熱交換器工作原理,利用低溫液體特性,將液態(tài)天然氣汽化成氣態(tài)天然氣的零部件。

(4)LNG燃料罐工作流程

汽車要工作時(shí),先開啟增壓閥,利用增壓液相閥從罐體底部引出少量的液體,通過水浴式的汽化器(熱交換器),將液體變成氣態(tài),經(jīng)組合調(diào)壓閥回到氣瓶氣相空間以增加氣瓶內(nèi)壓力。在使用過程中增壓閥可以一直處于開啟狀態(tài),其管道是否流通由組合調(diào)壓閥來控制,當(dāng)氣瓶內(nèi)部壓力達(dá)到組合調(diào)壓閥設(shè)定壓力后,增壓系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉,使用結(jié)束后,手動(dòng)關(guān)閉增壓閥。

 

氣瓶內(nèi)的LNG由于壓力作用,通過出液閥的管路通入汽化器氣化,進(jìn)入緩沖罐,穩(wěn)壓后(壓力在0.8MPa-1MPa之間)受電磁閥控制通入到發(fā)動(dòng)機(jī)。在氣瓶內(nèi)形成循環(huán),使氣瓶內(nèi)的液體不斷通入汽化器,最終通入發(fā)動(dòng)機(jī)。氣瓶同時(shí)設(shè)置兩級安全閥,一級安全起跳壓力在1.6MPa左右(國外1.9左右),二級安全閥起跳壓力2.4MPa。

 

經(jīng)濟(jì)閥:經(jīng)濟(jì)閥的起跳壓力(0.59MPa)低于一級安全閥的起跳壓力,在罐內(nèi)壓力達(dá)到經(jīng)濟(jì)閥起跳壓力時(shí),經(jīng)濟(jì)閥打開,將罐內(nèi)的氣體直接引入出液管,通入汽化器利用,減少安全閥的起跳,減少燃料的浪費(fèi)。 

(5)LNG燃料充裝過程:

 

在LNG加氣站內(nèi)管路分別連接回氣口充裝口,利用充裝口不斷向氣瓶內(nèi)充裝液體,利用回氣口回收氣瓶內(nèi)氣體,保證液體能夠有效的充裝。通過流量計(jì)將充裝液體和回收氣體的差值相抵,計(jì)算充裝量。

事故特點(diǎn)

 

1、事故的易發(fā)性。

 

國內(nèi)的LNG運(yùn)輸車的燃料罐大都安裝在駕駛室背后,在發(fā)生追尾等交通事故時(shí),極易造成燃料箱的變形、燃料系統(tǒng)管路斷裂等現(xiàn)象,引發(fā)LNG泄漏或著火事故。

2、處置的盲目性

 

由于此燃料系統(tǒng)是近幾年來新生產(chǎn)物,在發(fā)生事故后,交通部門、消防人員、周圍群眾對此類事故的認(rèn)識不足,處置措施具有一定的盲目性。

 

3、氣瓶的特殊性

此類氣瓶不同于LPG、LNG、CNG槽車結(jié)構(gòu),為壓力低溫儲(chǔ)存形式。工作狀態(tài)下罐內(nèi)有一定的壓力,又是低溫液體。

 

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事故應(yīng)急處置

 

(一)事故處置一般要求:

 

[1]根據(jù)災(zāi)情決定出動(dòng)力量和編程,接警后應(yīng)迅速核對事故類型、事故等級、危害程度等相關(guān)信息,在處置因車禍人員被困搶險(xiǎn)救援時(shí),涉及此類車輛要及時(shí)調(diào)集水罐消防車。

 

[2]處置隊(duì)伍應(yīng)在事發(fā)地50~100米處集結(jié),派出偵檢人員到現(xiàn)場核對災(zāi)情信息(具體部位、災(zāi)情狀態(tài)、涉及范圍、可控程度),向相關(guān)部門預(yù)警通報(bào)災(zāi)情信息。

 

[3] 封閉公路上下行線區(qū)域,以事故車為中心設(shè)置上下行線各100米安全距離。

 

[4]根據(jù)決策方案和行動(dòng)方案檢查落實(shí)防護(hù)、防凍、防靜電等級和措施,防止燒傷、凍傷、窒息、中毒、燃燒、閃爆等意外事故,確保搶險(xiǎn)成功率和人員安全。

 

[5]指定并授權(quán)攻堅(jiān)組負(fù)責(zé)人隨機(jī)指揮,嚴(yán)格遵守化學(xué)災(zāi)害事故的搶險(xiǎn)救援規(guī)程處置作業(yè)。 

(二)氣體泄漏災(zāi)情

 

1、氣瓶無泄漏、瓶體有大量霜凍災(zāi)情:

瓶體、閥門、法蘭、管線無泄漏,瓶體有霜凍,說明內(nèi)膽出現(xiàn)滲漏,絕熱層受到破壞,氣瓶已經(jīng)失去真空。應(yīng)及時(shí)開啟放空閥,減少瓶內(nèi)天然氣壓力,真空層遭到破壞,瓶體底部液相泄漏介質(zhì)隨時(shí)間積累,外罐高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度逐漸下降,有可能出現(xiàn)瓶體破裂災(zāi)情,前沿處置人員應(yīng)即使撤離至安全區(qū)域。

瓶體結(jié)霜處置過程中不論出現(xiàn)任何狀況,嚴(yán)禁向瓶體結(jié)霜面打水。

 

2、氣瓶管線閥門泄漏災(zāi)情:

如氣瓶撞擊、傾翻,罐體完好,出現(xiàn)管線閥門泄漏,應(yīng)實(shí)時(shí)進(jìn)行瓶體排壓操作,減少瓶內(nèi)天然氣分層、渦旋、沸騰壓力,及時(shí)關(guān)閉出液閥、增壓閥,檢查放空閥是否處于關(guān)閉狀態(tài),采取木楔封堵、纏繞滴水封凍等方法臨時(shí)堵漏。

 

我們應(yīng)該注意一個(gè)問題,就是我們切斷了供應(yīng)氣源的所有閥門后, 泄漏有時(shí)不會(huì)立刻終止,管線仍會(huì)有泄漏,這是因?yàn)樵鰤合到y(tǒng)、緩沖罐及管線內(nèi)殘留的天然氣,存量不會(huì)太多,如果無法對管線實(shí)施堵漏,在做好防護(hù)措施的情況下,排空即可。



當(dāng)閥門失靈,罐體遭到破壞等緊急情況下,直接放空排險(xiǎn)。注意的是在排空時(shí)要注意加強(qiáng)警戒,消除周邊一切火源。

 

我們具體來探討一下怎么排的問題

 

(1)一個(gè)LNG罐有三個(gè)主要的閥門,一個(gè)出液閥,一個(gè)放空閥,一個(gè)增壓閥。增壓閥和出液閥是通液體的,相應(yīng)管路在罐的底部,放空閥管路及進(jìn)液管連接罐的頂部。在發(fā)生泄漏無法堵漏時(shí),我們排空的話,排氣還是排液呢?按照天然氣氣液體積比來看,排液體要快很多。

 

(2)要排液態(tài)天然氣的話,首先要選擇排液的管路及閥門,在采取保護(hù)措施,確保安全的情況下,采用無火花工具對增壓閥與自增壓系統(tǒng)之間或出液閥與汽化器(熱交換器)之間的管路拆解,再打開相應(yīng)的增壓閥或者出液閥,即可排出液態(tài)天然氣。

 

在處置氣瓶管線、閥門如出現(xiàn)局部液化天然氣泄漏時(shí),可在擴(kuò)散氣體云團(tuán)下風(fēng)向5米處部署水幕水槍稀釋驅(qū)趕。嚴(yán)禁直流水直接沖擊擴(kuò)散云團(tuán),因?yàn)楫?dāng)LNG泄漏遇到水時(shí),兩者之間出現(xiàn)非常高的熱傳遞速率,LNG將激烈地沸騰并伴隨大的響聲、噴出水霧,導(dǎo)致LNG蒸汽的爆炸。

 

(三)氣瓶火災(zāi)處置:

 

1、如LNG汽車已發(fā)生起火事故,應(yīng)在上風(fēng)向部署設(shè)置水槍冷卻保護(hù)瓶體,嚴(yán)防內(nèi)外瓶體超壓破裂,引起氣瓶解體發(fā)生物理爆炸。處置過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守氣體火災(zāi)撲救原則,關(guān)閥、封堵等切斷氣源措施未完全到位前,一般不宜直接撲滅燃燒火焰。

 

如果駕駛室、輪胎等發(fā)生火災(zāi),在冷卻控制氣瓶穩(wěn)定燃燒時(shí),果斷快速撲滅燃燒駕駛室及輪胎火災(zāi)。處置后期應(yīng)逐步降低冷卻強(qiáng)度,保持罐內(nèi)LNG持續(xù)蒸發(fā),直至燃盡,防止回火閃爆。

 

2、瓶體破裂燃燒,以控制燃盡處置為妥。管線閥門泄漏火災(zāi),著火部位火焰及輻射熱如對其他關(guān)聯(lián)管線、閥門沒影響,可積極撲滅并采取堵漏措施,如已造成鄰近管線、閥門鋼材質(zhì)強(qiáng)度下降,多處部位受損無法采取封堵措施,應(yīng)控制燃盡為佳。