油罐車組合防爆技術的應用

吳小德

（東莞市永強汽車制造有限公司，廣東東莞 523000）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，私家車普及率越來越高，對成品油的需求不斷增大，油罐車數(shù)量急劇增加，從而導致事故頻發(fā)。2003年全年發(fā)生危險事故621起，死亡960人。油罐車每天穿梭于城市人口密集區(qū)，一旦發(fā)生爆炸，會造成極大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，社會影響極壞，因此，其安全性日益受到人們的關注。

為了減少油罐車發(fā)生爆炸事故，提高車輛使用的安全性，本文從油罐車發(fā)生的危險及危害程度入手，著重分析減少油罐車發(fā)生爆炸的條件，根據(jù)發(fā)生爆炸的條件提出了有針對性的安全措施，提高其運輸安全性，減少爆炸的發(fā)生。

國內油罐車的電路系統(tǒng)防爆措施不足，容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。同時，油罐內沒有填充阻隔防爆材料，在發(fā)生火災時，極易發(fā)生爆炸，造成重大危害。本文提出油罐車除了傳統(tǒng)安全措施外，增加防爆電路系統(tǒng)、填充阻隔防爆材料，防止油罐車發(fā)生爆炸。

1 油罐車的故障模式及危害性

1.1 危險因素

油罐車日常運營過程中所發(fā)生的事故，主要存在行駛、作業(yè)、火災和爆炸等危險因素。這些危險因素極可能造成重大危害和損失，應對這些危險因素進行分析和控制[1]。

1.2 危害程度

針對可能出現(xiàn)的危險因素進行危險分析，從危險嚴重性和危險可能性兩方面綜合評價風險水平，采用定性的風險指數(shù)評價方法，表1所示為危險的風險指數(shù)[2]，表中陰影部分表示分析中要特別關注，表中數(shù)字越小顯示風險越大。從表中可以看出，雖然油罐車發(fā)生爆炸的可能性屬于偶然，但是爆炸產(chǎn)生的危險嚴重性等級最高，一旦發(fā)生爆炸，危害程度將是災難性的。因此，為了保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全，應盡量降低發(fā)生爆炸的可能性，通過危險分析，著重對危害嚴重的危險因素進行控制，通過具體措施來降低風險。

表1 危險的風險指數(shù)

1.3 爆炸條件

可燃介質發(fā)生爆炸的條件一般有以下3個[3]。

（1）可燃介質濃度達到爆炸的限值范圍。不同介質的爆炸極限濃度不同，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。如空氣或氧氣，助燃物加速介質燃燒膨脹。

（3）火源。如明火、靜電等，起到點燃介質的作業(yè)。

只有以上3個條件同時具備，介質才可能發(fā)生爆炸。因此防止爆炸的發(fā)生，應針對以上3個條件采取防護措施。

2 防止油罐車發(fā)生爆炸措施

2.1 防止油氣濃度達到爆炸限度

油罐、呼吸閥和油氣回收裝置將油料、油氣與空氣分隔開，阻斷了可燃介質與助燃物的接觸。同時，油氣在密閉的空間，避免油氣自由流動和稀釋，減少油罐內油氣濃度的變化，防止油氣濃度達到爆炸限度。

2.2 防止產(chǎn)生火源

2.2.1 電氣防爆

（1）信息系統(tǒng)防爆設計

信息系統(tǒng)由防爆加油顯示終端、車載液位儀、防爆采集控制盒、壓力傳感器、轉速傳感器、靜電接地報警器、繼電器、渦流流量傳感器和線纜等組成。

信息系統(tǒng)采用CAN總線技術，實現(xiàn)系統(tǒng)內信息的傳輸交換，各電子元器件采用混合防爆設計，防止產(chǎn)生著火源。

（2）照明信號系統(tǒng)雙線設計

照明信號系統(tǒng)的制動燈、防爆燈、指示燈、示廓燈等電源導線均為雙線制，防止出現(xiàn)點火花。

2.2.2 減少電氣元件

操作部件盡量選用氣動元件，如氣動底閥等，減少電火花及短路現(xiàn)象。

2.2.3 導除靜電

設置導靜電拖地帶、導靜電卷盤、連接法蘭導靜電編織帶跨接，減少管道電阻，降低靜電積聚，及時導除車輛運行產(chǎn)生的靜電，防止產(chǎn)生靜電火花[4]。

2.2.4 消除火星

在車輛發(fā)動機排氣管設置火星熄滅裝置，減少火星的產(chǎn)生。

2.3 設置密閉裝卸系統(tǒng)

采取密閉裝卸系統(tǒng)將裝、卸燃油過程中置換出來的可燃油氣收集起來，隔絕可燃油氣與空氣接觸，從而減少可燃油氣的散發(fā)造成被點燃的風險[5]。密閉裝卸系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 密閉裝卸系統(tǒng)

2.4 填充阻隔防爆材料

在油罐內填充阻隔防爆材料，形成眾多分隔空間，阻止火焰的迅速傳播與能量的瞬間釋放，破壞油罐內介質的爆炸條件，防止介質發(fā)生爆炸。

阻隔防爆材料有鋁合金網(wǎng)狀抑爆材料、球形非金屬阻隔防爆材料和網(wǎng)狀高分子阻隔防爆材料。

（1）鋁合金網(wǎng)狀抑爆材料

鋁合金網(wǎng)狀抑爆材料是用鋁合金組成的一種網(wǎng)狀結構材料，按一定的密度方式將其填充在易燃、易爆液體的容器中，將易燃、易爆液體和液體蒸汽分隔成無數(shù)單獨隔間；當易燃、易爆液體或蒸汽發(fā)生爆炸，使火焰燃燒時需穿過無數(shù)“隔間”，從而抑制火焰迅速蔓延，達到抑制爆炸的作用[6]。

同時，鋁合金材料具有良好的熱傳導和吸熱性能，可迅速吸收燃燒釋放的大部分熱量，降低壓力增加速度，到達抑制爆炸的作用，鋁合金網(wǎng)狀抑爆材料如圖2所示。

圖2 鋁合金網(wǎng)狀抑爆材料

（2）球形非金屬阻隔防爆材料

球形非金屬阻隔防爆材料為薄壁骨架結構，具有很高的機械強度和韌性，保證使用過程中不會發(fā)生塌陷，使用壽命超過油箱和油罐，其具有很好的化學惰性、導熱導靜電特性和抑菌特性，適合與輕質石油燃料和相關危險化學品長期接觸的場所[7]。球狀外型更加適應各種管線、異形油箱，方便清洗，可對大型石化儲罐進行機械自動化快速裝卸。球形非金屬阻隔防爆材料如圖3所示。

圖3 球形非金屬阻隔防爆材料

（3）網(wǎng)狀高分子阻隔防爆材料

網(wǎng)狀高分子抑爆材料具有獨特的三維網(wǎng)絡結構，將可燃氣體的爆炸空間分隔成無數(shù)的小室，對火焰的傳播形成一道道阻隔屏障，將點火范圍限制在點火源附近很小的空間內。同時材料快速吸收熱能降低燃燒反應速率，在這種獨特網(wǎng)絡結構和吸能的作用下，火焰的傳播與壓力波的能量釋放被大大削弱，有效地阻止了爆炸反應的發(fā)生，從而起到防爆抑爆的作用[7]。網(wǎng)狀高分子阻隔防爆材料，如圖4所示。

圖4 網(wǎng)狀高分子抑爆材料

2.5 設置人孔緊急泄放裝置

在油罐的頂部設置人孔緊急泄放裝置[8]，當罐內壓力突然增大時，緊急泄放裝置開啟，大流量快速泄放壓力，防止油罐內壓力超限，不發(fā)生爆炸。

2.6 配置滅火器

車輛配備適應成品油的手提式干粉滅火器，在初期出現(xiàn)明火時，采用手提式滅火器能快速撲滅火源，確保車輛安全。

3 結束語

本文采用故障模式、影響及危害性的分析方法，找出了爆炸是成品油運輸罐式車輛發(fā)生事故的危害程度最大的因素。通過對爆炸發(fā)生的機理進行了分析，得出了爆炸必須在3個條件同時具備才可能發(fā)生。因此針對爆炸發(fā)生的3個條件：油氣濃度、空氣和火源，采用密閉裝卸系統(tǒng)、電氣防爆設計、導除靜電、填充阻隔防爆材料、人孔緊急泄放裝置和配置滅火器等防爆措施，避免了油罐車發(fā)生爆炸的危險。