油罐车组合防爆技术的应用

吴小德

（东莞市永强汽车制造有限公司，广东东莞 523000）

0 引言

随着国民经济的飞速发展，私家车普及率越来越高，对成品油的需求不断增大，油罐车数量急剧增加，从而导致事故频发。2003年全年发生危险事故621起，死亡960人。油罐车每天穿梭于城市人口密集区，一旦发生爆炸，会造成极大的人员伤亡和财产损失，社会影响极坏，因此，其安全性日益受到人们的关注。

为了减少油罐车发生爆炸事故，提高车辆使用的安全性，本文从油罐车发生的危险及危害程度入手，着重分析减少油罐车发生爆炸的条件，根据发生爆炸的条件提出了有针对性的安全措施，提高其运输安全性，减少爆炸的发生。

国内油罐车的电路系统防爆措施不足，容易出现短路现象。同时，油罐内没有填充阻隔防爆材料，在发生火灾时，极易发生爆炸，造成重大危害。本文提出油罐车除了传统安全措施外，增加防爆电路系统、填充阻隔防爆材料，防止油罐车发生爆炸。

1 油罐车的故障模式及危害性

1.1 危险因素

油罐车日常运营过程中所发生的事故，主要存在行驶、作业、火灾和爆炸等危险因素。这些危险因素极可能造成重大危害和损失，应对这些危险因素进行分析和控制[1]。

1.2 危害程度

针对可能出现的危险因素进行危险分析，从危险严重性和危险可能性两方面综合评价风险水平，采用定性的风险指数评价方法，表1所示为危险的风险指数[2]，表中阴影部分表示分析中要特别关注，表中数字越小显示风险越大。从表中可以看出，虽然油罐车发生爆炸的可能性属于偶然，但是爆炸产生的危险严重性等级最高，一旦发生爆炸，危害程度将是灾难性的。因此，为了保护人民群众的生命财产安全，应尽量降低发生爆炸的可能性，通过危险分析，着重对危害严重的危险因素进行控制，通过具体措施来降低风险。

表1 危险的风险指数

1.3 爆炸条件

可燃介质发生爆炸的条件一般有以下3个[3]。

（1）可燃介质浓度达到爆炸的限值范围。不同介质的爆炸极限浓度不同，汽油的爆炸限度1.4%～7.6%；柴油的爆炸限度0.6%～7.5%。

（2）有助燃物。如空气或氧气，助燃物加速介质燃烧膨胀。

（3）火源。如明火、静电等，起到点燃介质的作业。

只有以上3个条件同时具备，介质才可能发生爆炸。因此防止爆炸的发生，应针对以上3个条件采取防护措施。

2 防止油罐车发生爆炸措施

2.1 防止油气浓度达到爆炸限度

油罐、呼吸阀和油气回收装置将油料、油气与空气分隔开，阻断了可燃介质与助燃物的接触。同时，油气在密闭的空间，避免油气自由流动和稀释，减少油罐内油气浓度的变化，防止油气浓度达到爆炸限度。

2.2 防止产生火源

2.2.1 电气防爆

（1）信息系统防爆设计

信息系统由防爆加油显示终端、车载液位仪、防爆采集控制盒、压力传感器、转速传感器、静电接地报警器、继电器、涡流流量传感器和线缆等组成。

信息系统采用CAN总线技术，实现系统内信息的传输交换，各电子元器件采用混合防爆设计，防止产生着火源。

（2）照明信号系统双线设计

照明信号系统的制动灯、防爆灯、指示灯、示廓灯等电源导线均为双线制，防止出现点火花。

2.2.2 减少电气元件

操作部件尽量选用气动元件，如气动底阀等，减少电火花及短路现象。

2.2.3 导除静电

设置导静电拖地带、导静电卷盘、连接法兰导静电编织带跨接，减少管道电阻，降低静电积聚，及时导除车辆运行产生的静电，防止产生静电火花[4]。

2.2.4 消除火星

在车辆发动机排气管设置火星熄灭装置，减少火星的产生。

2.3 设置密闭装卸系统

采取密闭装卸系统将装、卸燃油过程中置换出来的可燃油气收集起来，隔绝可燃油气与空气接触，从而减少可燃油气的散发造成被点燃的风险[5]。密闭装卸系统如图1所示。

图1 密闭装卸系统

2.4 填充阻隔防爆材料

在油罐内填充阻隔防爆材料，形成众多分隔空间，阻止火焰的迅速传播与能量的瞬间释放，破坏油罐内介质的爆炸条件，防止介质发生爆炸。

阻隔防爆材料有铝合金网状抑爆材料、球形非金属阻隔防爆材料和网状高分子阻隔防爆材料。

（1）铝合金网状抑爆材料

铝合金网状抑爆材料是用铝合金组成的一种网状结构材料，按一定的密度方式将其填充在易燃、易爆液体的容器中，将易燃、易爆液体和液体蒸汽分隔成无数单独隔间；当易燃、易爆液体或蒸汽发生爆炸，使火焰燃烧时需穿过无数“隔间”，从而抑制火焰迅速蔓延，达到抑制爆炸的作用[6]。

同时，铝合金材料具有良好的热传导和吸热性能，可迅速吸收燃烧释放的大部分热量，降低压力增加速度，到达抑制爆炸的作用，铝合金网状抑爆材料如图2所示。

图2 铝合金网状抑爆材料

（2）球形非金属阻隔防爆材料

球形非金属阻隔防爆材料为薄壁骨架结构，具有很高的机械强度和韧性，保证使用过程中不会发生塌陷，使用寿命超过油箱和油罐，其具有很好的化学惰性、导热导静电特性和抑菌特性，适合与轻质石油燃料和相关危险化学品长期接触的场所[7]。球状外型更加适应各种管线、异形油箱，方便清洗，可对大型石化储罐进行机械自动化快速装卸。球形非金属阻隔防爆材料如图3所示。

图3 球形非金属阻隔防爆材料

（3）网状高分子阻隔防爆材料

网状高分子抑爆材料具有独特的三维网络结构，将可燃气体的爆炸空间分隔成无数的小室，对火焰的传播形成一道道阻隔屏障，将点火范围限制在点火源附近很小的空间内。同时材料快速吸收热能降低燃烧反应速率，在这种独特网络结构和吸能的作用下，火焰的传播与压力波的能量释放被大大削弱，有效地阻止了爆炸反应的发生，从而起到防爆抑爆的作用[7]。网状高分子阻隔防爆材料，如图4所示。

图4 网状高分子抑爆材料

2.5 设置人孔紧急泄放装置

在油罐的顶部设置人孔紧急泄放装置[8]，当罐内压力突然增大时，紧急泄放装置开启，大流量快速泄放压力，防止油罐内压力超限，不发生爆炸。

2.6 配置灭火器

车辆配备适应成品油的手提式干粉灭火器，在初期出现明火时，采用手提式灭火器能快速扑灭火源，确保车辆安全。

3 结束语

本文采用故障模式、影响及危害性的分析方法，找出了爆炸是成品油运输罐式车辆发生事故的危害程度最大的因素。通过对爆炸发生的机理进行了分析，得出了爆炸必须在3个条件同时具备才可能发生。因此针对爆炸发生的3个条件：油气浓度、空气和火源，采用密闭装卸系统、电气防爆设计、导除静电、填充阻隔防爆材料、人孔紧急泄放装置和配置灭火器等防爆措施，避免了油罐车发生爆炸的危险。