站内搜索: 高级搜索    


设为主页 | 收藏本站 | 联系我们 |登录|注册| RSS     

对温岭液化石油气槽罐车爆炸的安全思考

 
 
本文摘要:分析温岭液化石油气罐车爆炸原因;揭示运输、储存、使用液化石油气的安全风险;探讨利用安全风险低的燃气替代液化石油气的可能性。
 
截止6月16日,浙江温岭6.13槽罐车爆炸事故搜救结束,事故致20人死亡24人伤重,172人住院治疗。
一、温岭“6.13”槽罐车爆炸事故初步分析
初步了解是由于事故运输液化气槽罐车进入匝道时速度过快,车辆失控,阀门箱遭到严重侧撞,液化气泄漏,引起后方两车起火后,槽车也开始起火。罐体受到烘烤造成罐内液相沸腾爆炸(据通报槽车安全阀也未能正常起跳,丧失了避免罐内爆炸的最后一个机会)。
根据视频分析:车辆共计发生两次爆炸,第一次罐内液化石油气饱和蒸气压超压引起的物理爆炸和第二次罐体爆破后液化石油气外泄、气化,与空气混合后发生化学爆炸。
原因可能就是:罐体质量缺陷,或某个阀门受撞击破裂导致了泄漏,造成罐体外着火引起罐体内压力超高,而恰巧泄压阀(安全阀)失效导致罐体爆破(物理爆炸)。
当破损的罐体飞向百米外厂房时,液化石油气已经大量外泄并迅速气化、扩散,一旦达到爆炸极限范围遇点火源即刻发生爆炸(化学爆炸)。
点火原因:相邻车辆燃烧的明火、厂区存在大量电器、罐体落地产生火花等。
 
二、液化石油气爆炸的破坏力分析
温岭槽罐车爆炸后多家媒体转载中国农业大学教授的分析:
1公斤液化石油气的热值约为46100千焦,1公斤的TNT炸药的爆炸能量约为4200千焦。因此,1公斤液化石油气完全燃烧的热量约等于10公斤TNT炸药的威力。而一颗手雷含有约50克TNT炸药,也就是说,一只家庭常用的满罐煤气罐,爆炸热量相当于3000颗手雷,足以炸毁两层楼房。
10吨液化气全部燃烧相当于100吨TNT。一颗手雷含有TNT炸药约50克,100吨TNT相当于两百万个手雷一齐投出去爆炸的威力。
述观点存有误区
1、爆炸能量释放和爆炸威力是不同的两个概念。气体爆炸威力(冲击波或称压力波)远远小于凝聚炸药(固体和液体)爆炸威力
10吨液化石油气一旦爆炸,释放的能量确实相当于100吨TNT,但爆炸威力远远低于100吨TNT爆炸威力
10吨液化石油气产生的混合气团在空中爆炸时,爆炸威力等于3吨至4吨TNT当量。
10吨液化石油气产生的混合气团若在地面爆炸,爆炸威力等于5吨至7吨TNT当量。(略去可燃气体爆炸威力计算公式及过程)
2、根据液化石油气爆炸威力计算:一只家庭常用的15公斤液化石油气钢瓶破裂泄漏,完全气化并发生爆炸,其威力为5.016公斤TNT当量;相当于25~30 颗二战时期美军的Mk.II型手雷(该手雷装药为150~200克TNT
 
三、液化石油气与天然气爆炸的破坏力及风险比较
中国农业大学力学教授14日接受科技日报采访时表示,液化天然气的主要成分是甲烷,绝非是温和燃料,和液化石油气一样,属于易燃易爆的危险化学品,对其安全性同样不可忽视。
具体来看,液化石油气的风险更高。首先,液化石油气的热值为比液化天然气高出近3倍,即同等热值下,1方液化石油气相当于2.6方液化天然气。
述观点不全面
1、同等质量下的碳氢化合物热值(发热量)相差不大
1)天然气(甲烷)、丙烷、液化石油气、汽油的每公斤发热量(公斤热值相差不大
同等质量下,碳氢化合物分子量越大,热值越低。这是因为分子链越多越长,氧化反应时分子链断开需内耗能量,故反应热略有降低
2)同等重量的液化天然气和液化石油气其热量几乎相等,一旦爆炸,释放的能量基本一致,但破坏力(冲击波或称压力波)液化天然气略低于液化石油气,因为气态液化石油气能量密度大于天然气。
管道天然气泄漏后,强烈的扩散性使之能量密度迅速摊薄,引发的爆炸一般处于轻爆或爆燃阶段,很少发展成为爆炸的最高阶段——爆轰(爆震)。
运输液化天然气低温容器受到撞击而发生大面积泄漏,液态天然气快速气化,造成核心区域温度急剧下降,导致爆炸极限范围大幅度收窄甚至消失。此刻在核心区域内即使有撞击产生的火花或汽车电器打火,也很难点燃或引爆天然气,只有在扩散区边缘才有可能点燃或引爆天然气
液化石油气泄漏易向周边扩散而不易向上扩散,容易在低洼处聚集,一旦被点燃,爆炸形态快速跨越轻爆或爆燃阶段,迅速达到爆炸的最高阶段——爆轰(爆震),破坏性极大。(参见2015年7月31日夜台湾高雄三多一路丙烯爆炸案例)。
显然液化石油气爆炸危险性及破坏性大于天然气
2、储存和运输中液化石油气危险性高于液化天然气
1)液化石油气(气态)密度为2.0~2.5kg/Nm3,远大于空气(密度为1.293kg/Nm3),一旦泄漏,迅速沿地面蔓延,而低处点火源密集(点火源一般集中在地面上2米以内),极易发生爆炸。
液化天然气(气态)密度为0.74~0.78kg/Nm3,远小于空气,一旦泄漏,迅速气化并向上扩散进入高空大气,不易被点燃,发生爆炸的可能性较小。
2)爆炸极限范围
液化石油气爆炸极限范围1.8~11%,天然气爆炸极限范围5.0~15%
燃气危险系数=爆炸极限范围 ÷ 爆炸下限
天然气危险系数:2,  液化石油气危险系数:5.1
液化石油气危险系数大于天然气液化石油气爆炸下限太低)
3)点火温度 
液化石油气的着火点为460℃,天然气为650℃很显然液化石油气较天然气更容易被点燃(或被引爆)
4)压力装置与低温装置的安全性差异
液化天然气储存和运输装置属于低温冷藏容器,保温绝热性能极好,一般为双层结构,压力比较稳定,基本不受环境温度的影响。
液化石油气储存和运输装置一般为压力容器(采用低温冷藏容器的极少)无保温绝热效果,一般为单层结构,环境温度决定了容器内压力(饱和蒸气压)轻质液化石油气(丙烷、丙烯含量较高)在50℃时,其饱和蒸气压可高达16~17kg/cm2,极易发生容器物理爆炸,从而再次发生液化石油气化学爆炸。
结论是:在所有城市燃气及工业燃气中,天然气运输、储存、使用风险最低,而液化石油气风险较高。
 
四、为何提高液化石油气钢瓶使用和运输车辆的安全性
安全生产四要素:杜绝人的不安全行为,完善企业的管理制度,消除物的不安全状态,控制不安全环境因素。
2015年10月10日芜湖市杨家巷,液化石油气钢瓶着火导致17人罹难;2019年10月13日无锡市小吃店发生液化石油气爆炸导致9人罹难;2020年6月13日温岭液化石油气槽罐车爆炸导致20人罹难。
这三起典型液化石油气爆炸事故既有装置缺陷也有管理制度缺陷、人的不安全行为和不安全环境因素。
1、液化石油气市场不易管理
与管道燃气经营相比,液化石油气用户于零散、管理不便,导致市场混乱,在极个别地区发生劣币驱逐良币现象。极少数不法经营者以次充好(二甲醚掺假短斤少两(15公斤瓶平均克扣0.5公斤)。合法经营者反而经营困难,利润甚至难以为继。导致设备的完好性差,安全检查不到位。
2、液化石油气性价比低、风险高
同等发热量,液化石油气价格平均高出天然气30~40%;
对于居民用户和餐饮业,液化石油气使用不方便,安全性差,应当严格限制。液化石油气应用于较大规模工业,其安全性相对较高,应得到重视和提倡。
餐饮业使用液化石油气是燃气安全风险的重灾区,应研究采用瓶装(杜瓦瓶)天然气供应的可能性以及风险对策。
为了人民生命及财产的安全,应逐步减少和控制民用液化石油气市场规模,逐步扩大天然气市场规模。
E-mail: chenyun1124@126.com 
2020年6月17日
  • 政府部门
  • 地方燃气协会
  • 燃气集团公司
  • 相关网站
  • 常用服务