注水法处理液化石油气储罐泄漏事故

注水法处理液化石油气储罐泄漏事故一、引言液化石油气在我国已广泛使用，因液化石油气贮罐泄漏而造成的事故曾多次发生，有的甚至引发了恶性爆炸事故，造成了巨大的财产损失和人员伤亡。因此分析液化石油气贮罐泄漏特点并研究相应的对策是非常有必要的。液化石油气储存系统中出现泄漏的部位不同，则泄漏物的状态、泄漏速度以及泄漏点对罐区构成的威胁各不相同，发生火灾爆炸的危险性大小也不一样。因此，有必要对液化石油气储存系统中可能出现泄漏的不同情况及其危险性特性进行分析，并讨论相应的对策。二、储罐可能出现泄漏的不同部位及危险性分析液化石油气储罐的接管有液相进口、气相进口、液相出口、气相出口、排污口、放散口以及人孔等。由于集中应力的作用，各种接口、焊缝处较容易出现泄漏；液化石油气储存系统中蒸气压高，液化石油气对法兰橡胶密封件的溶胀性强，因此法兰处较容易出现泄漏；液化气中含有一定量的水分，长期贮存时，水分会逐渐积累下沉，积聚在储罐的下部。罐越大，时间越长，积聚量越大。在罐底水层的作用下，罐底及罐底阀件的腐蚀比其它部位严重，容易出现泄漏。（一）管道或法兰泄漏管道或法兰出现泄漏点时，液化气的泄漏速度较慢，泄漏或燃烧点离罐体远，危险性较小。停止输送气体，慢慢关闭泄漏点相邻部位的阀门，即可切断泄漏源排除危险。如果相邻阀门不能关紧，为防止泄漏点周围形成爆炸性混合气体而产生危险，还可以暂时主动点燃液化气，让其稳定燃烧，等必要的抢险措施都准备好后，再扑灭火焰。（二）罐体顶部或与顶部相连接的阀门、管道出现泄漏罐体顶部或与顶部相连接的阀门、管道出现泄漏时，泄漏物为气相液化气，泄漏量相对较小；抢险人员直接接触的是气体，冻伤的可能性较低。2000年7月15日，一辆满载9吨(准载8吨)液化气的槽车在途径四川省绵阳市宝成铁路桥洞时，由于车身超高，与桥洞顶部发生碰撞，槽车被卡在桥下，槽车顶部发生泄漏，对铁路线和旅客的安全构成了很大威胁。经消防官兵英勇奋战，强行堵漏成功。据悉，参加抢险的消防官兵当时虽未着防冻服装，却没有人员被冻伤。（三）罐体底部泄漏或紧邻罐体的第一个阀门/法兰泄漏无论是罐体底部泄漏或紧邻罐体的第一个阀门/法兰泄漏，泄漏出的都是液体，泄漏速度快，泄漏量大，泄漏点处于罐区之内，危险性比前面谈到的两种情况都大。1998年3月5日，陕西省西安市煤气公司液化气管理所内一个400m3球罐的根部阀门损坏，导致罐内液化气大量泄漏，引发了罐区的连续爆炸，造成11人死亡(事故中有7名消防官兵牺牲)，31人受伤。1979年12月18日，吉林市城建局煤气公司一个400m3的液化气罐的根部法兰泄漏，引起罐区连续爆炸，事故中死亡32人，受伤54人。1997年9月14日，印度石油公司彼雅卡炼油厂一个容积为12000m3的液化气罐的罐根管线接口泄漏，引发了附近三个同样大小的液化气储罐和12个石油罐爆炸，造成25人死亡。罐体底部泄漏或紧邻罐体的第一个阀门/法兰泄漏事故所具有的危险性主要体现在以下三个方面。1、抢险救援的难度高以上列举的液化气贮罐特大火灾爆炸事故中，泄漏部位都是在贮罐底部(或是紧邻罐底的第一个阀门和法兰，或是罐根管线接口)，抢险人员面临非常大的困难，因为这种情况下不能使用关闭阀门的方法直接切断泄漏源。当抢险人员强行堵漏时，由于罐体直径大、罐下障碍和揿，液化气泄漏压力大、流速快，难以实施堵漏作业；如果抢险人员皮肤直接接触到液态液化气，容易被冻伤，而且液化气还能造成人员中毒，堵漏作业往往被迫中断。2、主动控制事故的可能性小在储罐底部出现液相液化石油气泄漏时，不宜采用主动点燃液化气的方法。如果采用点燃法，形成的固定燃烧点离罐体很近，辐射热人使罐体温度上升，直接威胁罐体安全；而且一旦出现储罐底部泄漏，就会形成相当大的爆炸性气体区域，主动点火还有引起空间爆燃的可能。倒罐虽然可以减少泄漏罐内的贮量，但要以罐区其它储罐有足够的剩余容量为前提，而且在液相液化气被抽空之前，罐内压力不会降低，泄漏速度不会减缓，堵漏的难度不会降低。随着泄漏的继续，爆炸性混合气体的范围逐渐扩大，危险性不断增大。3、发生爆炸性火灾的可能性大由于气相液化气比同样条件下的空气重，不容易扩散，泄漏出的液相液化气气化后与空气形成的爆炸性混合物很容易达到爆炸浓度极限(2%～10%)，而液化气的最小引燃能量只有0.18～0.38mJ，很小的点量就能够将液化气爆炸性混合物点燃。液化气在泄漏时会产生高达数千伏的危险电压，从泄漏部位喷出的介质和容器都带有静电，其放电火花足以引燃液化气，即使抢险时划定了禁火区，潜在的静电放电危险也不能保证不发生爆炸。如果混合气体发生爆炸，势必引起罐区连续爆炸而使事故失去控制。由此可见，液化气储罐或紧临储罐的阀门、法兰等部位出现泄漏时，不仅难以控制，而且发生爆炸火灾的可能性更大，必须要采取适当的措施加以控制。三、使用向罐内注水的方法抢险当储罐底部发生泄漏时，利用液相液化气比水轻且与水不相溶的性质(液相液化气的比重是4℃时水的比重的0.5～0.6倍)，向储罐内注入一定数量的水，以便在罐内底部形成水垫层，使泄漏处外泄的是水而不是液化气，从而切断泄漏源，使火焰自动熄灭，然后再采取堵漏措施。这种利用水重于液化气的性质向储罐内注水而切断泄漏源或减少泄漏量的方法称为注水法。注水后，由于从泄漏部位喷出的是水而不是液化气，中毒、冻伤和燃烧爆炸的危险性均大大降低。而且注水作业可以在远离泄漏点的地方进行，更可保证抢险人员的安全。2001年2月26日，武汉市青山区115街的武汉市水泥厂液化气管道发生泄漏，就使用了注水的方法抢险并取得了成功。1998年3月5日西安液化气站于16日30分左右出现泄漏，发生爆炸是在18时40分，其间有足够长的时间采取注水法抑制泄漏，但由于种种原因而坐失良机，以致最终导致惨剧的发生。使用注水法处理泄漏事故应注意以下几个问题：（一）注水法适用的对象·泄漏物为不溶于水的有机物，且其密度小于水，泄漏部位是在储罐的底部或下部；·泄漏物为不溶于水的有机物，且其密度大于水，泄漏部位是在储罐顶部或上部。（二）泄漏部位的位置必须确定泄漏部位是在储罐的底部、下部或与下部相邻的阀门或法兰。否则，水垫层高度难以达到泄漏点高度，不能切断泄漏源。（三）液化气的温度通过查看温度测量仪表，了解液化气的温度是否在50℃以下，因为液化气储罐的设计温度为50℃，注水作业应在其设计温度范围以内进行。而且所注水的温度应低于液相液化气的温度，否则，注入的水会对液化气有加热作用。（四）注水量的控制所注水的体积加上液相液化气的体积应小于储罐容积的90%，即：V1+V2＜0.9V其中V1为注入水的体积(m3)；V2为原有液化气的液相体积(m3)；V为贮罐的容积(m3)。《石油化工企业设计防火规范》第5.3.8条明确规定：液化烃储罐的储存系数不应大于0.9。当储罐适量充装时，储罐内压为液化气的饱和蒸气压，温度每上升10℃，饱和蒸气压上升0.2MPa，能够保证安全。液化气的体积膨胀系数约为水的10～16倍，且随温度的升高而增大，温度每升高10℃，体积膨胀3～4%。如果超装，气体空间过小，随着温度的升高，液相液化气很快就会充满罐体，若温度继续升高，罐体因束缚液相膨胀而承受的压强会迅速上升，温度每上升1℃，压力就会上升2～3MPa，只要温度上升3～5℃，内压就会超过8MPa的耐压极限并发生危险。（五）泵房、配电房处可燃气的浓度泵房、配电房等处的可燃气浓度应低于液化石油气的爆炸极限，以保证注水操作的顺利进行。四、一点建议笔者在液化气储存单位进行防火检查时，发现液化石油气储存系统没有现成的管道可用于紧急情况下向罐内注水，这对注水法的实施非常不利。2001年1月17日8时16分，江苏省苏州市罗马磁砖有限公司一只储量100m3的储罐底部法兰垫圈老化出现泄漏，直接威胁罐区另一个同样容量储罐的安全。消防官兵经过一个小时的紧张战斗，堵漏基本成功，但由于罐内压力很高，仍有少量泄漏。抢险人员当时就想到使用注水法制止泄漏，但因为没有现成的管道和接口可用于注水，只好让特勤中队继续堵漏，同时设水枪驱散气体，并倒罐抽走泄漏罐内的液化气，直到17时罐区才化险为夷。但并不是所有的消防部队都有特勤中队、特勤装备和相应的处理恶性事故的能力，如果这起事故发生在消防装备稍差的地方，后果将不堪设想，如果储罐设有注水用的接口，抢险成功的胜算就大多了。目前实施的《石油化工企业设计防火规范》中没有对设置紧急情况下注水用管道和接口作出规定，建议下次修订时能予以考虑。液化石油气是一种广泛应用于工业生产和居民日常生活的燃料，液化石油气从储罐中泄漏出来很容易与空气形成爆炸混合物。若在短时间内大量泄漏，可以在现场很大范围内形成液化气蒸气云，遇明火、静电或处置不慎打出火星，就会导致爆炸事故的发生。随着液化石油气使用范围的不断扩大和用量的不断加大，近年来较大的液化石油气泄漏、爆炸事故时有发生，对人民生命财产造成了极大的威胁。一、理化特性液化石油气主要由丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等烃类介质组成，还含有少量H2S、CO、CO2等杂质，由石油加工过程产生的低碳分子烃类气体（裂解气）压缩而成。外观与性状：无色气体或黄棕色油状液体,有特殊臭味；闪点-74℃；沸点从-0.5℃到-42℃；引燃温度426～537℃；爆炸下限[％(V/V)]2.5；爆炸上限[％(V/V)]9.65；相对于空气的密度：1.5～2.0；不溶于水。禁配物：强氧化剂、卤素。二、危险特性危险性类别：第2.1类易燃气体1.燃爆性质极度易燃；受热、遇明火或火花可引起燃烧；与空气能形成爆炸性混合物；蒸气比空气重，可沿地面扩散，蒸气扩散后遇火源着火回燃；包装容器受热后可发生爆炸，破裂的钢瓶具有飞射危险。2．健康危害如没有防护，直接大量吸入有麻醉作用的液化石油气蒸气，可引起头晕、头痛、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、脉缓等；重症者可突然倒下，尿失禁，意识丧失，甚至呼吸停止；不完全燃烧可导致一氧化碳中毒；直接接触液体或其射流可引起冻伤。3．环境危害对环境有危害，对大气可造成污染，残液还可对土壤、水体造成污染。三、公众安全首先拨打产品标签上的应急电话报警，若没有合适电话，可拨打国家化学事故应急响应专线0532－3889090；蒸气沿地面扩散并易积存于低洼处（如污水沟、下水道等），所以，要在上风处停留，切勿进入低洼处；无关人员应立即撤离泄漏区至少100米；疏散无关人员并建立警戒区，必要时应实施交通管制。四、个体防护佩戴正压自给式呼吸器；穿防静电隔热服。五、隔离大泄漏：考虑至少隔离800米（以泄漏源为中心，半径800米的隔离区）。火灾：火场内如有储罐、槽车或罐车，隔离1600米（以泄漏源为中心，半径1600米的隔离区）。六、应急行动1．中毒处置皮肤接触：若有冻伤，就医治疗。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧；如呼吸停止，立即进行人工呼吸，并及时就医。2．泄漏处置（1）报警（119，120等），并视泄漏量情况及时报告政府有关部门。（2）建立警戒区。立即根据地形、气象等，在距离泄漏点至少800米范围内实行全面戒严。划出警戒线，设立明显标志，以各种方式和手段通知警戒区内和周边人员迅速撤离，禁止一切车辆和无关人员进入警戒区。（3）消除所有火种。立即在警戒区内停电、停火，灭绝一切可能引发火灾和爆炸的火种。进入危险区前用水枪将地面喷湿，以防止摩擦、撞击产生火花，作业时设备应确保接地。（4）控制泄漏源。在保证安全的情况下堵漏或翻转容器，避免液体漏出。如管道破裂，可用木楔子、堵漏器堵漏或卡箍法堵漏，随后用高标号速冻水泥覆盖法暂时封堵。（5）导流泄压。若各流程管线完好，可通过出液管线、排污管线，将液态烃导入紧急事故罐，或采用注水升浮法，将液化石油气界位抬高到泄漏部位以上。（6）罐体掩护。从安全距离，利用带架水枪以开花的形式和固定式喷雾水枪对准罐壁和泄漏点喷射，以降低温度和可燃气体的浓度。（7）控制蒸气云。如可能，可以用锅炉车或蒸汽带对准泄漏点送气，用来冲散可燃气体；用中倍数泡沫或干粉覆盖泄漏的液相，减少液化气蒸发；用喷雾水（或强制通风）转移蒸气云飘逸的方向，使其在安全地