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1、 铁路甲醇罐车充装过程火灾爆炸危险分析 摘要：根据甲醇的理化特性及充装过程特点，对甲醇充装过程潜在的火灾爆炸危险性进行分析，提出充装中应采取的防火防爆措施。关键词：甲醇罐车 危险性 防火防爆 设计 铁路是我国成品油运输最重要的工具，因为其具有运价低、运能大的特点，是大中型企业液体产品的主要运输手段，每年通过铁路运输的成品油占其输送总量的 60%以上。成品油充装过程是铁路油罐车运输的重要环节，因此，在铁路油罐车充装过程中要重点考虑其防火防爆问题。由于甲醇的理化性质以及充装过程中潜在的火灾爆炸危险性，因此对铁路甲醇罐车充装过程火灾爆炸危险性分析尤为重要。1 概述 甲醇（CH3OH）是重要的有机化工
2、原料，具有剧毒、易燃烧性，与空气能形成爆炸性混合物，遇明火、高温、摩擦、撞击易引起燃烧或爆炸，密闭状态下受热易发生爆炸，与易燃物或可燃物接触易引起爆炸，与氧化性物质接触易引起燃烧或爆炸。同时也是一种清洁、高效的液体燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。由于甲醇的易燃性及其蒸气与空气在一定浓度区间内混合物的爆炸性，因此，如何安全、有效地充装发运甲醇是非常重要的。2.甲醇充装过程危险性分析 随着铁路油罐车运载能力的不断提高，担负轻质油品运输的主型罐车主要有 G60、G60A、G70、G70A、GH70 等。铁路油罐车装油方式大体分为：底部装油或称潜流装油；上部装油或称喷溅装油。甲醇装车采用后者，这
3、种上装上卸的操作方式，其工艺流程一般为：将鹤管伸入槽车，开启甲醇储罐的放油阀门，启动装车泵，甲醇经输油管送到铁路装车栈桥总管，由罐装工人开启鹤管控制阀门，甲醇输送入罐车，经批量控制器控制的质量流量计计量符合要求后，关闭鹤管阀门，充装结束。充装工艺如图 1。P-1控制阀甲醇储槽装车泵A 阀流量计B 阀C 阀吹扫气源鹤管 这种操作方式极易产生静电，因为当甲醇从鹤管高速喷出时，将会发生液体分离而产生电荷，当甲醇冲击到罐车内壁还会造成喷溅飞沫而产生静电。同时上部装甲醇会促使气雾的产生，从而达到爆炸浓度范围。此外，顶部装甲醇还会使液面局部电荷集中，容易产生放电。3.铁路甲醇罐车充装过程静电危害危险性分析
4、 3.1 静电引燃起因 据统计国内较大的成品油静电事故中，铁路油罐车装油事故占首位，其次是油储罐装油事故，因而对铁路罐车充装时的静电防护要特别注意。成品甲醇在流动、加注、晃动等情况下，由于静电荷的产生速度高于静电荷的泄漏速度，从而积聚静电荷。当积聚的静电放电的能量大于可燃混合物的最小引燃能，并且在放电时间中油品蒸气和空气混合物处于爆炸极限范围时，将引发静电危害。3.2 喷溅装油静电危险性分析 目前我国铁路油罐车车型比较复杂。它们的容积一般为 7080 M3，如 G70及 G75K 型。且多为上装上卸，上装上卸的方式对防止静电事故是个不利因素。在喷溅装油的过程中，应将鹤管伸至接近罐底，这样可以避
5、免流柱流经车体中部电容最小位置时（此时流体在管内）所产生的最大电位。在装油后期液面电位达到最大值时，液面上部没有突出接地体，可避免局部电场增高。在局部范围内可避免因流柱集中下落形成较高的液面电荷密度。因此甲醇装车时必须减少喷溅、泡沫，从而减少新产生的静电荷。同时减少甲醇的雾化及蒸发，也可避免在低于闪点温度时点燃。3.3 鹤管类型及其产生静电情况分析 目前我国铁路罐车装油台使用的鹤管按口径可分为 2 大类。DN100mm 以下的称为小鹤管，DN200 mm 的称为大鹤管。小鹤管按车位布置平均 12m 左右设置 1 台，可以同时装车 30 多台；大鹤管一般设置 2 个鹤位集中装油。小鹤管虽然管径较
6、小，但由于多台同时装充，所以装车流速并不算高，一般在 3.54 m/s装 1 台时间大致是 35min 左右，装 1 列车约需 30120 min。由于操作上的种种原因，满车顺序总有先后。因此，1 列车中总有部分车位出现流速不均匀，有时可达 68m/s，有时甚至高达 13 m/s，控制流速是小鹤管在操作中要特别注意的事项。对于大鹤管，由于管径大，流量大，58 min 就可以装完 2 台车，相对而言流速较高。所以，大鹤管装车时槽车液面电位较高。大鹤管虽然使用的历史不长范围不广，但出现的事故较多，应该给予充分的注意。3.4 油罐车内静电分析 油罐车在装甲醇的整个过程中，液面电位是随着液面上升而变化
7、的。最高电位出现在罐车的 1/23/4 容积处。液面电位的数值，主要取决于所在位置电荷和电容数值的大小。一般说来，在鹤管液柱下落处的电荷密度较大，在车内中部位置电容较小(有爬梯时稍有增加)，所以油罐车中心部位电位较高。4.甲醇充装过程其他危害危险性分析 在甲醇充装过程中，火车装卸栈台可能发生的火灾有：甲醇罐车罐口起火，地面流散液体着火，甲醇罐车翻车着火。引发火灾的原因有以下几个方面：车辆未经过检测，车况不佳，违章操作等；使用的各种油类物质，遇到高温、明火、雷电、静电等因素引起火灾；在有可燃气体和易燃物存在的场合，静电放电、雷电放电均可导致火灾、爆炸事故的发生；管线、阀门跑、冒、滴、漏，易燃介质
8、遇火源而发生事故；装卸鹤管头部不是有色金属制作，如果操作时不慎，与甲醇罐车碰击产生火花引燃油蒸气；开启油罐车顶盖时使用铁制工具，由于不慎磕碰发火，也易引燃甲醇蒸气；装卸甲醇时，使用不防爆的工具；装卸中，未安装导除静电装置或静电导除装置失灵，由于甲醇流体高速冲击，在车壁上集聚静电荷放电打火；油罐车在敞盖作业的条件下，外来火种飞入或接近敞口油罐车，引燃油蒸气，引起火灾爆炸事故。5.甲醇充装过程火灾爆炸事故预防对策措施 5.1 充装过程预防静电危害的技术措施 (1)国家标准 GB 1334892液体石油产品静电安全规程 中关于罐车预防静电危害的技术措施第 522 条规定：装油鹤管、管道、罐车必须跨接
9、和接地。GBJ 7484石油库设计规范第 1133 条也作了相应的说明：甲、乙、丙A 类油品的油罐车和油桶的灌装设备应作防静电接地，装油场地上应设有为油罐车或油桶跨接的防静电接地装置。铁路装油栈桥的固定设备原则上要求在多个部位上进行接地。其接地点应设 2 处以上，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于 30 m。对铁路罐车来说，因铁路对地电阻很低，可不再另行接地，但对鹤管等活动部件则应分别单独接地。鹤管是通过活节的金属连接与输油管线沟通并通过管线进行接地，且与罐车接地沟通，形成等电位的接地系统。如图 2 所示在装车作业过程中，通过连接罐车接地线而使装车鹤管及罐车之间实现等电位跨接和接地，及
10、时排除静电，消除金属鹤管与罐车之间的电位差，从而防止静电放电事故。(2)甲醇罐及槽车内壁应使用防静电防腐涂料，涂料体电阻率应低于 100 M.m(面电阻率应低于 1G)。(3)甲醇库存区的的进出口管必须接近贮罐底部。(4)对于电导率低于 50 pS/m 的油品，在注入管口未被浸没前，初始流速不应大于 1 m/s，当注入管口浸没 200mm 后，可逐步提高流速，但最大流速不应超过7 m/s。如采用其他有效防静电措施，可不受上述限制。(5)在装车前，必须先检查罐车内部，不应有未接地的浮动物。(6)顶部装卸时，装卸鹤管应深入到槽罐的底部装油品速度宜满足关系：V2 D0.8。其中，V 为油品流速，m/
11、s；D 为鹤管管径，m。(7)装油完毕，宜静置不少于 2 min 后，再进行采样，测温、检尺、拆除接地线等。(8)铁路油罐车未经清洗不宜换装油品。(9)工作人员充装操作时要身穿防护服，装车时鹤管应插到罐车内底部不高于 0.2 m处，油品流速应小于4.5 m/s，以防产生大量静电。5.2 预防静电危害的管理措施 (1)成品油库的安全技术部门应会同有关职能部门制定防静电危害具体实施方案，并加以监督检查。负责管理工作的人员必须掌握静电安全技术知识，当发现静电可能酿成事故时，有权采取有效措施，并上报主管领导。(2)所有防静电设备、测试仪表及防护用品，要定期检查、维修，并建立设备档案。接地线 接地极 接
12、地极 在立管与罐车间无电位火花 罐车外表面无电荷 (3)油品静电检测主要项目有：贮器的泄漏电阻、人体的泄漏电阻、管线的接地电阻、油品静止电导率；油品油面静电位；可燃蒸气与空气混合物浓度；油品温度，气温及大气相对温度。5.3 充装过程其他危害对策措施 (1)严格控制火源的对策措施：严格执行动火制度。在动火禁区维修、施工，必须进行必要的安全评估，制定相关预案，执行动火审批，办理动火证，有专人负责，专人监护，以及采取必要的救护消防措施。电气设备均应符合防爆等级要求，达不到防爆等级规定的电器设备，如电机、电线、照明灯具、配电盘、开关等均不能使用。电器设备、设施老化或损伤应及时处理或更换。严格执行安全规
13、章制度，严禁把火源带入禁火区域，严禁在禁火区域内吸烟。定期检查、检测防雷、防静电的连接件和接地设施，保证处于良好状态。铁路专用线甲醇充装栈桥上的翻梯应装胶垫或胶轮，无胶垫或胶轮严禁使用。铁路专用线甲醇罐车在充装作业前必须在车辆两端或尽头线来车一端不少于 20m 处的位置，在行车方向左侧钢轨上安装带脱轨器的红色防护信号。作业完毕清除线路障碍物后，方可撤除。防止车辆误进有充装罐车的线路。铁路甲醇充装栈桥爬梯口安装人体静电释放球，充装人员养成上栈桥时触摸的习惯。(2)防甲醇溢出或泄漏的对策措施：严格执行各项规章制度和操作规程，加强操作人员的安全教育和技术培训，提高操作人员的安全意识，严禁违章操作，避
14、免发生充装过量或因鹤管位置未放好而发生溢流、冒罐事故。加强设备，设施的维护、养护和定期检查工作，防止油泵、管网、阀门的泄漏。加强充装过程液位的监控、检测工作，以防充装过量或冒罐。应采用液位自动检测报警或液位自动联锁控制装置。加强对甲醇罐车安全附件的检查，人孔盖除紧固封口螺栓外，还必须用 8或 10铁丝进行罐口施封。罐车通气孔螺栓必须拧紧，防止列车颠簸时甲醇外溢引发火灾。(3)铁路专用线管理对策措施：加强铁路专用线的正常维护、维修，及时消除各种病害，严禁带病使用，杜绝铁路罐车脱轨现象的发生，铁路专用线应当制定防止车辆溜逸的详细管理规定，并设置防溜逸设施机具(如枕木、三角木、机车三防安全铁鞋等)，
15、否则，一旦车辆溜逸，会发生撞车、脱轨、颠覆、重大火灾、人身伤亡等事故，造成重大的生命和财产损失。防溜逸设施要维护使用好。防止铁路罐车溜逸，以免罐车发生相互碰撞与铁路运输相关的任何同类设施，设备都不能侵入铁路机车车辆限界，铁路专用线也要遵守该规定，专用线的装车鹤 管在车辆进入或牵出装车线时，必须处在栈桥上方并予以锁闭，以免侵入机车车辆限界。如车辆进入或牵出装卸线时侵界，就可能与机车、车辆相撞，造成机车、车辆、装车设备的损坏，严重时可引起油罐车火灾。参考文献 1.GB 1334892液体石油产品静电安全规程（1992.1.12）2.GB50160-2008石油化工企业设计防火规范（2009.7.1）作者简介：陈国忠，男，1969 年出生，国家注册安全工程师。