LNG罐箱铁路运输的安全论述

2015-05-30梁海俊甄沛权

工业设计 2015年8期

梁海俊　甄沛权

摘要：LNG铁路罐箱作为一项新的运输工具，必须对其安全性能做全面的评估。本文主要针对铁路特殊条件和LNG罐箱的普遍风险现象进行描述。

关键词：LNG罐箱铁路；铁路运输特殊情况；典型危害现象；处理措施

我国现在LNG主要的运输方式是公路、水路、管道运输，暂时还没有LNG铁路运输的实际应用，而铁路运输量大和转移难度大，铁路经过的地区自然条件复杂，铁路运输的特殊工况等，必须对其所存在的安全隐患进行分析处理，提高其安全性。本问仅针对LNG罐箱的安全现象和铁路运输的特殊情况进行探讨。

1 LNG罐箱铁路运输特殊情况探讨

1.1 关于无损储存时间

铁路运输时间普遍比公路运输长，由于时间长其低温液体吸热量大升压幅度会相对较高，安全阀排放的几率较高。因此要从理论和实践中确保罐箱有足够的无损储存时间。

1.2 关于罐箱主材

我国气候条件相对复杂，各种自然条件下低温最能影响設备的运作，尤其极限气温冬季可达到﹣40℃。每种金属材料，都有这样一个临界温度，当环境温度低于该临界温度时，材料的冲击韧性会急剧降低，降低材料强度，长期运作会引起设备失效，所以LNG集装箱框架与内外罐等材料要满足其低温条件，同时设计时对材料提出低温性能试验要求。以下材料是常用几种可满足低温条件的材料：

1.3 关于罐箱运营状态的的监控

铁路运输一般路程长和运货量大，人工监控难度大和即时性差。所以要运用LNG罐式集装箱实时监控系统汇集智能传感、无线通讯、数据传输、GPS＼GIS、数据处理分析等前沿科技，实现远程监控和综合应用。

1.4 关于罐箱框架强度

铁路罐箱要要适应铁路运输的特殊工况，框架是承受各种外力冲击的主要结构，必须保证其强度和使用寿命。罐箱在设计时应充分考虑了各种载荷，在结构上作局部加强，常规计算已能满足各种工况要求；还需进行了有限元计算分析，进一步验证的设计的可行性。

2 LNG罐箱的典型危害现象以及处理措施

2.1 LNG罐箱的典型危害现象

（1）泄漏现象：

a. 阀门是本设备的易泄露的部位，阀门的法兰（密封垫片）因热胀冷缩、老化、开裂、螺栓紧固不均匀等现象损坏而泄漏。

b. 环境开裂：本设备主要是低温环境下一些材料会变脆、易碎使设备产生损坏引起泄漏。

c. 装卸介质时，温度与压力变化频率过高，产生的循环失效，例如：密封接口螺栓和丝扣接口疲劳，造成的泄漏现象。

d. 不可预见外来能量的破坏，造成设备损害，造成的泄漏现象

（2）爆炸现象；

a. 由于泄漏造成局部环境液化天然气气体与空气混合的浓度达到5%～15%，可能造成爆炸现象。

b. 超压、超量储存、装卸介质，可能造成爆炸现象。

c. 检修时未对储罐内残余介质进行清除和对罐内空间氮气进行置换，罐内液化天然气浓度达到爆炸极限5%～15%，动用明火和机械撞击产生火花，可能造成爆炸现象。

d. 外来高温（明火）和不可预见外来能量撞击，造成变形和损伤，可能造成爆炸现象。

e.当泄漏的液化天然气遇到水，会发生强烈的沸腾并伴随大的响声、喷出水雾，会导致液化天然气蒸气爆炸。

（3）破损现象；

a. 超期服役，且缺陷超过按GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》安全性评定范围，存在无法在设计工况工作破损现象。

b. 设备连接的安全附件不能正常工作。存在安全隐患破损现象。

（4）变形现象：

a.设计、施工存在的缺陷，使用工况下的载荷下产生的变形现象。

b. 超压、超量储存、装卸介质，产生的变形现象。

c. 外来高温（明火）和不可预见外来能量撞击，造成变形现象。

（5）真空破损现象：

a.内容器或夹层管线泄漏，导致夹层真空破坏。

b.真空防护装置密封失效，导致罐外气体进入夹层破坏真空。

c.5.3与5.4、5.5描述现象导致外罐破损。

（6）侧翻现象；

a. 转弯时，速度越快，离心力越大，同时罐内介质产生巨大惯性力，可能造成罐箱侧翻。

b. 转弯时，转弯半径越小，离心力越大，可能造成罐箱侧翻。

（7）次生危害现象：人员接触低温介质危害。

a.人员接触：人在-10℃的环境下待久后，会有低温麻醉现象，生理功能会下降。

b.窒息影响：短时间呼吸低温蒸气会造成呼吸困难，长时间呼吸会对身体造成永久伤害。同时当环境液化天然气蒸气浓度过高时，会造成人员缺氧窒息。

c.环境危害：因介质温度很低，所以对接触到的动植物会造成低温冻伤。

2.2 LNG罐箱危害现象处理措施

2.2.1 泄漏处理措施

2.2.1.1 少量泄漏措施

（1）尽可能切断泄漏源，迅速将罐箱停留至尽可能安全的区域，并迅速撤离泄漏污染区。人员撤至上风处，并进行隔离，严格限制出入污染区，切断火源。

（2）急应处理人员现场防护如下：

a. 呼吸系统防护：高浓度环境中，佩戴防护面罩，戴自给正压式呼吸器。

b. 眼睛防护：防护面罩或眼罩。

c. 身体防护：穿防静电低温防护服。

d. 手防护：佩戴皮制式棉布防护手套。

e. 其它：避免高浓度吸入和低温冻伤。进入罐区限制性空间或其它高浓度区作业人员，须有人监护。

（3）有要直接接触泄漏物，用工业覆盖层或吸附/吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。合理通风，加速扩散。

（4）观察白雾喷出位置，确定泄露状况（检查人员检查时，应装备必要的防护装备，可按急应处理人员现场防护规定执行）。

（5）可能时，应利用泵将罐内液化天然气转入另一设备罐内存放。对残余罐内液化天然气进行清洗和排放，在用惰性气体对罐吹扫（置换方法应制定工艺，并按工艺操作执行），保证置换后罐内含氧量≤0.3%。

（6）制定维修方案，必要时应将储罐送交有资格制造厂进行维修施工。

2.2.1.2 大量泄漏措施

（1）当发现大量泄漏时，除应按少量泄漏措施做应急处理外，还应采取措施止漏，切斷一切火源，设立警界区，断绝交通，立即与有关部门联系防火。并迅速组织人员向逆风方向疏散，不得起动车辆，等待液化气体的安全蒸发，如因漏造成火灾时，首先应紧急止漏和灭火。同时应尽快向当地公安消防部门报警，并将车辆转移到安全的地方，与此同时设法控制火势蔓延和加强对罐体的冷却降温。

（2）要喷雾状水，以抑制蒸气或改变蒸气云的流向，但禁止用水直接冲击泄漏液化天然气的或泄漏源。防止泄漏物进入水体、下水道、地下室或密闭性空间。禁止进入液化天然气可能汇集的受限空间。

（3）清理以后，在储存和再使用前要将所有的保护性服装和设备洗消。

（4）下一步操作可按少量泄漏措施中第五、六条操作来完成。

3 燃烧爆炸处置

（1）燃烧爆炸特性：见液化天然气介质的物理性质。

（2）发生爆炸后，应转移遇险人员到安全区域，并报警求助和报告企业相关负责人。

4 火灾处理措施

（1）报警：迅速向当地119消防、政府报警。报警内容应包括：事故车辆；事故发生的时间、地点、化学品名称、危险程度；有无人员伤亡以及报警人姓名、电话。

（2）隔离、疏散、转移遇险人员到安全区域，按消防专业的要求警戒区，并在通往事故现场的主要干道上实行交通管制，除消防及应急处理人员外，其他人员禁止进入警戒区，并迅速撤离无关人员。

（3）消防人员进入火场前，应穿着防护服，佩戴正压式呼吸器。

（4）小火灾时用干粉或CO2灭火器，大火灾时用水幕、雾状水或常规泡沫条规定执行。

（5）火灾时，尽可能远距离灭火或使用遥控水枪或水炮扑救。