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1、低压液化气体过量充装的危险性低压液化气体过量充装的危险性天津液化气工程有限公司天津液化气工程有限公司郑晓瑛郑晓瑛 刘英超刘英超 姚建文姚建文低压液化气体过量充装的危险性低压液化气体过量充装的危险性 液化石油气钢瓶充装液化石油气多用于居民和用气量不大的公共事业及小 型工厂的供气系统中，它的安全使用关系着千家万户人民群众的生命安全和国 家财产的安全。一旦发生钢瓶爆炸事故，造成的损失是不可估量的，因此我们 必须重视液化石油气钢瓶的安全使用，防止爆炸事故的发生。 一一 低压液化气体钢瓶发生爆炸事故的原因分析低压液化气体钢瓶发生爆炸事故的原因分析 低压液化气体钢瓶发生爆炸事故的一个主要原因是由于钢瓶的过
2、量充装， 其爆炸的主要特征是（a）爆炸时温度不高，不超过钢瓶的最高工作温度； （b）爆炸是物理性的，而且爆炸前钢瓶一般都处于静态；（c）爆炸的钢瓶都 有比较明显的塑性破坏特征。从这些特征看，这种爆炸事故是由于钢瓶内产生 了很高的压力所造成的，这样高的压力是怎样产生的？我们在使用液化石油气 钢瓶充装液化石油气的使用中是利用液化石油气自然气化的特点，下面我们以 液化石油气自然气化过程来说明产生高压的原因。 液化石油气多为两种或两种以上成分组成的混合物，由于是直接从钢瓶内 导出气体，所以液相组分中易气化部分先行气化在余下的液相组分中，高沸点 组分所占比例越来越大，而气相的组分则随着液相组分的变化而变
3、化，钢瓶内 的压力也在改变。在钢瓶使用过程中，钢瓶内液化石油气的自然气化量取决于 气化时液相液化石油气的最初温度与最终温度间的差值及钢瓶内液化石油气的 数量即液化石油气的液温与周围环境的气温相差越大，钢瓶内充装的液化石油 气数量越多，则液化石油气气化量越大，钢瓶内压力越高。 在确定低压液化气体充装系数时，我们是以钢瓶在 60时不发生满液为依 据的。如果在实际充装时超过了规定的充装系数，钢瓶将在达到 60前出现 “满液” 。出现“满液”的温度将由超装的程度所决定，超装的越多，出现“满液”的温度越低。 图一表示的是（a）纯丙烷、 （b）丙烷（65）和丁烷（35）的混合液 的不同超装量的满液温度：3
4、0 b2520 a 1550 10 20 30 40 50 60 70 温度（）图一 当钢瓶满液后，若温度再升高，则瓶内液体将受热膨胀，气化量增大，由 于液化气液态的体积膨胀率比水要大 1016 倍（见表一） ，并且几乎是不可压 缩的，因此液化气体的膨胀受到钢瓶的限制被处于压缩状态。这就使得瓶内的 压力急剧升高，造成钢瓶变形。当压力达到或超过钢瓶的爆破压力时引起钢瓶 爆炸。几种液体的体积膨胀系数（103） 表一在下列温度范围内的平均值 名称在 15 20+10+10+40在 15时体胀 系数的相对值水191.0丁烯2.031.942.1010.6丙稀2.942.83.6815.5丁烷2.122
5、.092.2011.1丙烷3.062.903.7216.1二以液化石油气钢瓶过量充装造成钢瓶爆炸实例说明低压液化气体过量以液化石油气钢瓶过量充装造成钢瓶爆炸实例说明低压液化气体过量 充装的危险性：充装的危险性： 1情况介绍： 2005 年 5 月 18 日 12 时 10 分左右，在宣化市祥和楼百味饺子馆院内有 一只 YSP118 型液化石油气钢瓶发生爆炸，当时环境温度为 22.3，该钢瓶 1999 年 5 月制造，2005 年 5 月 16 日充装 ，当日环境温度为 21，钢瓶自重 46kg，充装后钢瓶与瓶内液化石油气总重量为 107kg，实际充装量 107- 46=61(kg)，钢瓶允许充
6、装量为 50 kg，过量充装 22%，该钢瓶放置在祥和楼百超装量 （）味饺子馆院内，受阳光直接照射，爆炸后该钢瓶瓶体有 15034（mm）大破口， 有明显的 45剪切唇，属于明显塑性破坏特征。同时爆炸时温度不高，爆炸前 钢瓶静放在院内，所以该钢瓶爆炸是由于过量充装造成的。2. 钢瓶爆炸时内压力的估算:以液化石油气组分为丙烷 65%，丁烷 35%为 例2.1 液化石油气钢瓶满液后，温度上升，瓶内压力可根据下述公式计算： P=P丙X丙+P丁X丁 P钢瓶内压力 P丙液化丙烷的压力 P丁液化丁烷的压力 X丙、X丁为丙烷、丁烷气体在液相中所占分子分数203PtFPVP 液化丙烷（丁烷）在计算温度下的压力
7、，标准大气压n液化丙烷（或丁烷）在 t1(T1)至 t2(T2)温度时平均体积膨胀系数-1丙烷（或丁烷）的饱和液体由 P2压缩到 P 时的平均压缩系数，大n 气压-1温度的增量 （或）t12ttt12TT 为钢瓶材料的线膨胀系数-10钢质钢瓶可取/102 . 15 0 Fv由于压力引起的钢瓶容积的增大系数，MPa-1其由钢瓶的外、内径之比值 K 确定，可查下表 表二 K（D0/Di）1.021.031.041.05 MPaFV/106474300237191 满液时的温度,通过实际充装量来确定1t满液后温度上升所达到数值，只能根据钢瓶所处的环境温度来估2t 算：（可参照 1964 年 7 月原
8、劳动部锅炉安全监察局在北京气象台进行钢瓶阳 光暴晒试验数值来估计，该资料附后。 P2、 t2时液化气体的饱和蒸气压 标准大气压2.2 根据上述公式可计算出 26、27、28、29、30钢瓶内压力列 表如下：钢瓶内压力（MPa） 表三介质温度2627282930丙烷8.5110.3311.9313.6115.27丁烷6.57.738.9710.2111.44671%丙+29%丁7.6769.57611.0712.64213.245上表所列钢瓶内压力均大于根据 GB5842 计算的钢瓶最小爆破压力理论值。SDSPbO b2=5 . 3407 4909 . 22 =7.04 MPaSo: 设计壁厚
9、2.9 mm b: 490 MPa Do: 407 外径 S: 3.5 名义壁厚 3.钢瓶的工作温度 钢瓶的工作温度，也就是钢瓶在充装，运输，使用过程中可能达到的最低 温度与最高温度。 在正常情况（既不考虑发生火灾等特殊情况）下，影响钢瓶工作温度的主 要因素是环境温度，钢瓶的最高工作温度，就是在阳光直接照射下钢瓶所能达 到的温度，一九六四年七月原劳动部锅炉安全监察局在北京气象台进行了钢瓶 阳光爆晒试验，其中液氨与液氯钢瓶的试验结果如下表：液氨钢瓶液氯钢瓶外表漆色 黄外表漆色 深绿比热 C=1.21 千卡/公斤度比热 C=0.24 千卡/公斤度日期 1964 年 7 月气温 （）地表 温度 （）
10、液温液温比气温液温比地温液温液温比气温液温比地温1 日35.264.155.8+20.6-8.358.3+23.1-5.82 日37.865.157.3+19.5-8.462+24.2-3.75 日35.160.152.3+17.2-7.858.3+23.2-1.86 日33.460.150.5+17.1-9.654.4+21.0-5.7 从上表可以看出，钢瓶在阳光暴晒的情况下液温比气温高的多，液化石油 气中丙烷的比热为 0.836 千卡/公斤.度，丁烷的比热是 0.66 千卡/公斤.度。都在 液氯和液氨二者的比热之间，所以其液温的变化范围也大体在液氯和液氨之间。我们在做该定量计算时，该钢瓶最高工作温度定为 26。 4综上所述，低压液化气钢瓶在充装时应严格禁止过量充装，否则当超 装量过大使钢瓶的工作温度高于其满液时的温度时，液化石油气气化量增大， 使得钢瓶内压力急剧上升，每升高 1，内压力大约升高 13Mpa（根据介质 而定） 。 当超过钢瓶设计压力时，引起钢瓶爆炸。三计算分析依据三计算分析依据： 1.液化石油气钢瓶鞍山市锅炉检验研究所“林志宏、刘普明”编2.GB5842液化石油气钢瓶 3.钢瓶检验安全技术“王俊、姜德春”主编，大连理工大学出版社 4.事故调查报告书张家口市质量技术监督局特殊设备安全监察科
