摘要：液化石油氣罐車(chē)事故處置中，倒罐是重要的技術(shù)和方法之一，為了提高液化石油氣罐車(chē)事故處置效率，本文分析了壓差倒罐和烴泵倒罐的基本原理、實(shí)施方法、技術(shù)特點(diǎn)，提出了兩種倒罐方法的技術(shù)要求，豐富了液化石油氣罐車(chē)事故救援理論，為應(yīng)急消防部門(mén)處置此類(lèi)事故提供了一些借鑒。

     液化石油氣是目前生產(chǎn)生活中使用較多的能源之一，通常以槽罐車(chē)作為主要陸地運(yùn)輸工具。液化石油氣具有較強(qiáng)的揮發(fā)性和燃爆性，在運(yùn)輸過(guò)程中稍有不慎就會(huì)造成泄漏，并可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和重大人員傷亡。消防救援力量處置此類(lèi)事故時(shí)，通常采用“先堵后倒”的技戰(zhàn)術(shù)方法，即在堵漏成功后實(shí)施倒罐，快速、高效排除險(xiǎn)情。但倒罐的實(shí)施方法較為復(fù)雜，操作要求較高，需要消防指戰(zhàn)員具備一定的基礎(chǔ)理論，因此本文在分析壓差倒罐和烴泵倒罐兩種常用倒罐方法的基本原理基礎(chǔ)上，提出了兩種倒罐方法的實(shí)施要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，為液化石油氣罐車(chē)泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施倒罐作業(yè)提供了一定的技術(shù)理論指導(dǎo)。

一、液化石油氣性質(zhì)及罐車(chē)結(jié)構(gòu)

（一）液化石油氣的理化性質(zhì)

     在常溫常壓下液化石油氣為無(wú)色氣體，主要成分為C3和C4的烷烴、烯烴，爆炸極限為1.5%～9.5%。常溫加壓后石油氣液化，液相密度約為0.56×103kg/m3，通常存儲(chǔ)在鋼制容器內(nèi)，液化石油氣一旦泄漏，在常溫下會(huì)揮發(fā)至原來(lái)體積的250～300倍，擴(kuò)散距離較遠(yuǎn)，范圍較大。

（二）液化石油氣罐車(chē)的主要附件

     液化石油氣罐車(chē)是用來(lái)運(yùn)輸液化石油氣的儲(chǔ)運(yùn)式受壓容器，罐車(chē)主體部分由底盤(pán)和罐體構(gòu)成，罐體的設(shè)計(jì)壓力為1.8MPa～2.2MPa，設(shè)計(jì)溫度為50℃。根據(jù)罐體掛載形式不同，罐車(chē)可分為固定式和半掛式兩種，主要附件有：

     （1）安全閥

     （2）通常安全閥安裝在罐車(chē)頂部，采用內(nèi)置式彈簧安全閥，罐體內(nèi)氣體超壓時(shí)，其作用在安全閥上的力大于彈簧彈力，安全閥起跳釋放超壓氣體；罐體內(nèi)氣體壓力降低后，安全閥回座關(guān)閉，從而避免罐體內(nèi)部超壓引發(fā)的破裂，保證罐車(chē)運(yùn)行安全可靠。

     （3）液位計(jì)是用來(lái)觀察車(chē)罐體內(nèi)液面高度的儀器，分為浮子式和旋轉(zhuǎn)管式，圖1為旋轉(zhuǎn)管式液位計(jì)的外觀圖。需要注意的是，當(dāng)罐車(chē)的傾斜角大于30°時(shí)，液位計(jì)指針度數(shù)失效。（本文相關(guān)推薦：磁翻板液位計(jì)）

     （4）閥門(mén)箱。閥門(mén)箱通常設(shè)置在罐體一側(cè)，內(nèi)設(shè)壓力表、溫度計(jì)和氣、液相閥及管路，如圖2所示。壓力表的刻度盤(pán)較大值為罐體設(shè)計(jì)壓力的2倍；溫度計(jì)的測(cè)量范圍為-35℃～60℃；氣、液相閥及管路分別連接氣、液相軟管，通過(guò)開(kāi)關(guān)氣、液相球閥實(shí)施裝卸料。圖2左側(cè)為液相閥門(mén)及管路，管路直徑為50mm；右側(cè)為氣相閥門(mén)及管路，管路直徑為25mm。

二、液化石油氣罐車(chē)的倒罐技術(shù)

（一）壓差倒罐技術(shù)

（1）基本原理

     壓差倒罐采用連通器原理，將事故裝置（事故罐車(chē)）與安全裝置（倒罐用安全罐車(chē)）上端氣相空間相連通，下端液相連通，通過(guò)兩裝置之間的液位差將液體由事故裝置倒入安全裝置內(nèi)，如圖3所示。

     倒罐開(kāi)始時(shí)，在事故裝置1-1截面和安全裝置2-2截面之間的伯努利方程為：

     式中，z為液面到基準(zhǔn)面的垂直距離，m；p1為事故裝置內(nèi)的氣相壓力，kPa；p2為安全裝置內(nèi)的氣相壓力，kPa；ρ為液化石油氣密度，kg/m3；u1是事故裝置的截面液體流速，m/s；u2是安全裝置的截面液體流速，m/s；Hf為液相管阻力損失，m。由于兩裝置的氣相管連通，則p1=p2；倒罐初期事故裝置的液面面積比液相管截面積大得多，因此事故裝置的截面流速可忽略不計(jì)，即u1=0。同時(shí)，由流體力學(xué)基礎(chǔ)理論可知，液相管阻力損失（Hf）為局部阻力損失（hj）和沿程阻力損失（hf）之和，則由式（1）可得：

     式中，ξ為局部阻力系數(shù)，與管件的材質(zhì)和形式有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；λ為液相軟管沿程阻力系數(shù)，常取Re/64（Re為雷諾系數(shù)）；l為液相軟管長(zhǎng)度，m；d為液相軟管內(nèi)徑，m。則式（2）可記為：

     壓差倒罐中管件閥門(mén)、液相連接軟管材質(zhì)和管徑均為標(biāo)準(zhǔn)件，由上式可知，若要提高倒罐速度u2，則需增大兩罐體之間的高差ΔH；若兩裝置的高差一定，若要提高倒罐速度u2，則需減小沿程阻力損失，即減小液相軟管的長(zhǎng)度l。因此，實(shí)施壓差倒罐時(shí)要求兩裝置之間的高差為15m～20m，以保證倒罐速度。

（2）實(shí)施方法

     壓差倒罐的實(shí)施方法較為簡(jiǎn)單，只需用專(zhuān)用膠管將事故裝置與安全裝置的氣、液相管路分別連通，便可實(shí)施壓差倒罐作業(yè)。倒罐過(guò)程中若專(zhuān)用膠管長(zhǎng)度不足，可調(diào)用專(zhuān)用膠管延長(zhǎng)接頭，將管路串聯(lián)使用。

（二）烴泵倒罐技術(shù)

（1）基本原理

     烴泵倒罐是在液相中加入了動(dòng)力源，需使用專(zhuān)用的液化烴泵進(jìn)行倒罐，如圖4所示。液化石油氣極易氣化，倒罐中液化烴泵安裝有著嚴(yán)格的要求，否則在倒罐中會(huì)出現(xiàn)汽蝕和氣塞，導(dǎo)致烴泵抽空或空轉(zhuǎn)，造成烴泵損毀，引發(fā)大規(guī)模泄漏。

     根據(jù)伯努利方程、泵汽蝕余量公式和液相管道阻力損失計(jì)算公式可得出泵的較大安裝高度為：

     式中，p0為現(xiàn)場(chǎng)氣溫下液化石油氣飽和蒸氣壓，MPa；pv烴泵進(jìn)液口處液體壓強(qiáng)，MPa；ρ為液化石油氣密度，kg/m3；Δha為汽蝕余量，m；Hf為烴泵入口軟管阻力損失，m。汽蝕余量與烴泵本身的性能有關(guān)，烴泵倒罐中液化石油氣的飽和蒸氣壓恒定，液相連接軟管材質(zhì)和管徑均為標(biāo)準(zhǔn)件。由上式可知，若保證烴泵不發(fā)生氣蝕，須確保烴泵進(jìn)液口壓力pv大于液化石油氣飽和蒸氣壓p0，從而需要將液化烴泵低于事故罐車(chē)罐體一定高度安放。另外，泵的較大安裝高度Hgmax與液相軟管長(zhǎng)度l有關(guān)，若要提高泵的安裝高度則需減少軟管長(zhǎng)度l，這就需要軟管與泵的入口盡可能直線(xiàn)連接，減少不必要的軟管長(zhǎng)度。

（2）實(shí)施方法

     在實(shí)施烴泵倒罐之前，首先檢查罐車(chē)和罐體的溫度和壓力是否正常。然后打開(kāi)閥門(mén)箱，將事故罐車(chē)與安全罐車(chē)的氣相管路連接，事故罐車(chē)和安全罐車(chē)的液相管路分別接在液化烴泵的入口和出口上。在保證各管道閥門(mén)連接牢固并做好消除靜電工作后，啟動(dòng)烴泵開(kāi)始輸轉(zhuǎn)倒罐。

三、常用倒罐技術(shù)的特點(diǎn)和要求

（一）壓差倒罐技術(shù)

（1）技術(shù)特點(diǎn)

     壓差倒罐不需要?jiǎng)恿υ矗�只需連接管路即可實(shí)施倒罐，操作較為簡(jiǎn)單，可作為液化石油氣罐車(chē)事故現(xiàn)場(chǎng)倒罐的首選方式。但受兩罐車(chē)高差和管線(xiàn)敷設(shè)限制，實(shí)施壓差倒罐時(shí)兩車(chē)罐內(nèi)壓力極易平衡，需要調(diào)用多臺(tái)安全罐車(chē)輪換作業(yè)，倒罐持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；在倒罐前，需要充分利用天然地勢(shì)高差布置安全罐車(chē)，或原地挖掘深溝降低安全罐車(chē)高度，確保兩車(chē)罐體間的壓力差較大。

（2）技術(shù)要求

     連接管路后注意巡查管線(xiàn)是否連接牢固。需要注意的是，當(dāng)事故罐車(chē)側(cè)翻或仰翻時(shí)，罐內(nèi)的氣、液相介質(zhì)上下顛倒，需判斷液面與氣、液相管路接口位置，必要時(shí)連接管路需“氣液反接”，即將事故罐車(chē)的氣相管路與安全罐車(chē)的液相管路相連，事故罐車(chē)的液相管路與安全罐車(chē)的氣相管路相連接。

（二）烴泵倒罐技術(shù)

（1）技術(shù)特點(diǎn)

     烴泵倒罐不需要?jiǎng)?chuàng)造兩車(chē)罐體高差，易于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施、耗能少，倒罐速度快。但對(duì)液化烴泵的安裝要求較高，需避免發(fā)生氣蝕和氣塞損毀泵體，引發(fā)液化石油氣大量泄漏。同時(shí)對(duì)倒罐作業(yè)防爆水平要求較高，液化烴泵的輸入額定電壓為380V，可采用消防車(chē)自備發(fā)電機(jī)供電，但采用此種方式供電時(shí)，要確保現(xiàn)場(chǎng)絕對(duì)防爆。

（2）技術(shù)要求

     為了防止氣蝕，液化烴泵低位安裝，保證泵進(jìn)液口靜壓足夠大，應(yīng)盡量減少烴泵入口軟管阻力損失，保證泵入口管路長(zhǎng)度不大于5m，且盡量減少管路彎曲。在實(shí)施倒罐前，需確保事故現(xiàn)場(chǎng)液化石油氣濃度已降低至爆炸下限以下，連接的電氣線(xiàn)路要求絕對(duì)防爆，對(duì)于泄漏氣體濃度較高的現(xiàn)場(chǎng)，可預(yù)先稀釋泄漏氣體。當(dāng)事故罐車(chē)內(nèi)的壓力過(guò)低時(shí)，也可以采用液化烴泵與壓縮機(jī)聯(lián)用，增大事故罐體內(nèi)壓，以避免出現(xiàn)氣塞。

四、結(jié)語(yǔ)

     本文就壓差倒罐和烴泵倒罐的原理和實(shí)施方法進(jìn)行了深入分析，闡述了兩種倒罐技術(shù)的特點(diǎn)，提出了技術(shù)操作要求。消防救援力量在制定倒罐決策時(shí)，應(yīng)充分聽(tīng)取技術(shù)專(zhuān)家的意見(jiàn)和建議，首選壓差倒罐方法，在專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)下實(shí)施烴泵倒罐，以確保處置中現(xiàn)場(chǎng)人員安全。