鐵路危險(xiǎn)貨物罐車運(yùn)輸“1號(hào)輕烴”的思考

張俊峰

（鄭州鐵路局 科學(xué)技術(shù)研究所，河南 鄭州 450052）

1 概述

鐵路貨車包括通用貨車、專用貨車、特種貨車等類型，罐車是專用貨車的一種。罐車設(shè)有圓筒形罐體，專用于裝載液體、液化氣體或粉狀貨物等，在鐵路運(yùn)輸中占有重要地位，約占我國(guó)鐵路貨車總數(shù)的 18%。危險(xiǎn)貨物罐車運(yùn)輸作為鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，具有容量大、裝卸方便、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)鐵路危險(xiǎn)貨物罐車主要裝運(yùn)汽油、柴油、石腦油、甲醇、乙醇、硫酸、鹽酸、液堿、煤焦油、液化石油氣、苯等。

但是，針對(duì)一些性質(zhì)特殊的危險(xiǎn)貨物，正確選用相應(yīng)類型的鐵路貨車運(yùn)輸，對(duì)于保證鐵路貨運(yùn)安全非常重要。在鐵路運(yùn)輸中，石油化工原料“1 號(hào)輕烴”貨物日益增多，由于其具有比較特殊的理化特性，按照《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》(鐵運(yùn) [2008]174 號(hào))規(guī)定，“1 號(hào)輕烴”的運(yùn)輸方式通過運(yùn)輸安全綜合分析后，上報(bào)鐵道部批準(zhǔn)。因此，選用鐵路危險(xiǎn)貨物罐車運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”滿足運(yùn)輸安全要求十分重要，從而保證“1 號(hào)輕烴”的鐵路運(yùn)輸安全。

2 “1號(hào)輕烴”的理化性質(zhì)

“1 號(hào)輕烴”屬于穩(wěn)定輕烴中 2 種牌號(hào)中的一種。穩(wěn)定輕烴也稱天然汽油，提取于天然氣凝液，是以 C5和 C6為主要成分的烷烴混合物，還含更低和更高碳數(shù)的烴類，整個(gè)組成范圍包括了 C3～C11的烷烴。其終沸點(diǎn)不高于 190℃，在規(guī)定的蒸氣壓下，允許含少量丁烷。穩(wěn)定輕烴按照蒸氣壓范圍分為 2 種牌號(hào)，即“1 號(hào)輕烴”和“2 號(hào)輕烴”，其中“1 號(hào)輕烴”的蒸氣壓范圍在 74～200 kPa，其 90% 的蒸發(fā)溫度不高于 135℃。在常溫常壓下，“1 號(hào)輕烴”為液態(tài)，其蒸氣中以低沸點(diǎn)的 C3和 C4為主，而高溫時(shí)蒸氣以 C5、C6、C7為主。

“1 號(hào)輕烴”在常溫常壓下為液態(tài)，但飽和蒸氣壓隨溫度的升高而迅速增大，在 36℃ 左右時(shí)，其飽和蒸氣壓與外界壓力相等，液體開始沸騰。“1 號(hào)輕烴”的飽和蒸氣壓與溫度關(guān)系如表1 所示，其密度與溫度關(guān)系如表2 所示。

表1 “1 號(hào)輕烴”溫度與飽和蒸氣壓關(guān)系表

表2 “1 號(hào)輕烴”溫度與密度關(guān)系表

“1 號(hào)輕烴”是以戊烷、己烷為主的烷烴混合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用?！?號(hào)輕烴”閃點(diǎn)很低，屬一級(jí)易燃液體，遇高溫、明火可發(fā)生火災(zāi)，引起燃燒爆炸，與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。在火場(chǎng)中，裝有“1號(hào)輕烴”的受熱容器有爆炸的危險(xiǎn)，其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃?！? 號(hào)輕烴”是烴類混合物，導(dǎo)電性差。在裝卸、運(yùn)輸過程中，液體與罐體、輸送管道及液體之間的摩擦都可造成靜電的積累，積累到一定程度則會(huì)產(chǎn)生放電導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸發(fā)生?！? 號(hào)輕烴”受熱體積膨脹，而且蒸氣壓又隨之上升，使得罐車內(nèi)壓力增大。當(dāng)罐車受到高溫、日曬、劇烈震動(dòng)等作用時(shí)，罐車內(nèi)氣體將膨脹，壓力將增高。當(dāng)壓力超過罐車的最大限壓時(shí)，就會(huì)引起呼吸閥起跳，造成蒸氣和液體溢出；如果呼吸閥失靈，會(huì)引起容器脹裂或爆炸。“1 號(hào)輕烴”對(duì)人體有麻醉作用，對(duì)人眼和上呼吸道有刺激性，長(zhǎng)期接觸可導(dǎo)致周圍神經(jīng)炎。當(dāng)吸入高濃度“1 號(hào)輕烴”時(shí)，可出現(xiàn)頭暈、頭痛、惡心等癥狀。

根據(jù)《鐵路危險(xiǎn)貨物品名表》(2009 版)，“1 號(hào)輕烴”的鐵危編號(hào)為 31086，特殊規(guī)定欄(第 12 欄)內(nèi)注明“1”?！惰F路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》(鐵運(yùn)[2008]174 號(hào))規(guī)定，危險(xiǎn)貨物限使用棚車裝運(yùn)，《鐵路危險(xiǎn)貨物品名表》第 12 欄內(nèi)有特殊規(guī)定除外。按照《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸特殊規(guī)定》，“1”為“由鐵道部認(rèn)定的專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)作出運(yùn)輸安全綜合分析報(bào)告，報(bào)鐵道部批準(zhǔn)”。

3 運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”鐵路罐車的安全要求

根據(jù)《穩(wěn)定輕烴》(GB9053—1998)規(guī)定，“1號(hào)輕烴”的儲(chǔ)運(yùn)容器必須使用鋼制壓力容器，且儲(chǔ)運(yùn)容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢修等須符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《鋼制壓力容器》(GB150—1998)；“1 號(hào)輕烴”罐車的管理應(yīng)按原化學(xué)工業(yè)部《液化氣體鐵路罐車安全管理規(guī)程》(87)化生字長(zhǎng) 1174 號(hào))執(zhí)行；用罐車運(yùn)輸時(shí)，罐車的設(shè)計(jì)壓力須與“1 號(hào)輕烴”飽和蒸氣壓相適應(yīng)，若沒有這種罐車，可用液化石油氣罐車代替。

根據(jù)“1 號(hào)輕烴”的理化性質(zhì)和《穩(wěn)定輕烴》的規(guī)定，運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”應(yīng)采用鐵路罐車運(yùn)輸，并且罐車應(yīng)滿足以下要求。

3.1 設(shè)計(jì)和制造資質(zhì)

運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”的鐵路罐車應(yīng)為鋼制壓力罐車，其設(shè)計(jì)和制造單位須獲得國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒發(fā)的壓力容器設(shè)計(jì)許可證和制造許可證，具有設(shè)計(jì)和生產(chǎn)壓力罐車的資質(zhì)。

3.2 罐車設(shè)計(jì)壓力

根據(jù)原化學(xué)工業(yè)部《液化氣體鐵路罐車安全管理規(guī)程》第 6 條，罐車設(shè)計(jì)壓力原則上按“1 號(hào)輕烴”在 50℃時(shí)飽和蒸氣壓的 1.1 倍選取，即：1.55 × 105× 1.1 = 1.71 × 105Pa = 0.171 MPa。

中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《民用輕烴混合燃?xì)夤こ獭?NY/T652—2002)中 5.3.2.1 條規(guī)定，儲(chǔ)罐貯存 1 號(hào)輕烴時(shí)，儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為 0.30 MPa(表壓)，即儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為 0.40 MPa。

從安全角度出發(fā)，罐車的設(shè)計(jì)壓力越大，“1 號(hào)輕烴”在運(yùn)輸過程中達(dá)到設(shè)計(jì)壓力的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此，參照《民用輕烴混合燃?xì)夤こ獭分袑?duì)儲(chǔ)罐壓力的規(guī)定，建議運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”的罐車其設(shè)計(jì)壓力不小于 0.40 MPa。

3.3 罐體材質(zhì)和厚度

罐體材料及與“1 號(hào)輕烴”接觸的部件材質(zhì)應(yīng)與“1 號(hào)輕烴”相容；罐體材料的厚度應(yīng)不小于由強(qiáng)度計(jì)算所得的計(jì)算壁厚和腐蝕裕量之和；罐體材料的質(zhì)量和規(guī)格還應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.4 重量充裝系數(shù)和充裝體積百分比

（1）重量充裝系數(shù)。根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第 36 條，液化氣體罐車的重量充裝系數(shù)應(yīng)按介質(zhì)在 50 ℃罐體內(nèi)留有 8 % 氣相空間及該溫度下的介質(zhì)密度來確定，即根據(jù)：

W = V標(biāo)×(1－8%)× ρ = Φ × V標(biāo)

得出：

Φ =(1－8 %)× ρ =(1－8%) × 0.617 7 = 0.568 t / m3式中：W 為充裝量；V標(biāo)為罐車標(biāo)記容積；ρ 為“1 號(hào)輕烴”在 50℃ 時(shí)的密度；Φ為重量充裝系數(shù)。

（2）充裝體積百分比。①《穩(wěn)定輕烴》中 A 3.5 條規(guī)定，罐車充裝“1 號(hào)輕烴”時(shí)，最大充裝容積 V 不得超過罐車標(biāo)記容積 V標(biāo)的 85%。② 參照《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》第 99 條，罐車的充裝下限不得小于罐車標(biāo)記容積 V標(biāo)的 83 %。綜上所述，“1 號(hào)輕烴”罐車充裝體積應(yīng)符合： 0.83 V標(biāo)≤ V允許≤ 0.85 V標(biāo)。

3.5 安全閥

安全閥應(yīng)為全啟式安全閥。安全閥的開啟壓力應(yīng)為運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”鐵路罐車的設(shè)計(jì)壓的 1.05 ～ 1.10倍，全開壓力不得于高于罐車設(shè)計(jì)壓力的 1.2 倍，回座壓力不應(yīng)低于開啟壓力的 0.8 倍。安全閥的排放能力須不低于其計(jì)算值。安全閥的排氣口應(yīng)設(shè)阻火器。安全閥的質(zhì)量和安裝應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.6 緊急切斷裝置

運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”的鐵路罐車罐體的液相和氣相出口應(yīng)裝設(shè)緊急切斷裝置。

3.7 其他安全附件

依據(jù)《液化氣體鐵路罐車安全管理規(guī)程》，運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”的鐵路罐車應(yīng)設(shè)有液位計(jì)、測(cè)溫裝置、壓力表、滅火器和導(dǎo)除靜電裝置等安全附件，其安全附件應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。罐車安全附件應(yīng)符合近年來鐵道部關(guān)于罐車安全附件改造的要求。

3.8 裝卸方式

采用上裝上卸式。

3.9 重車重心高

根據(jù)《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》第 100 條規(guī)定，裝運(yùn)危險(xiǎn)貨物的罐車其重車重心限制高度不得超過 2 200 mm。

3.10 其他要求

其他要求應(yīng)符合《液化氣體鐵路罐車安全管理規(guī)程》和《液化氣體鐵道罐車技術(shù)條件》(GB 10478—89)中的相關(guān)規(guī)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

鐵路運(yùn)輸“1 號(hào)輕烴”時(shí)，應(yīng)選用鋼制壓力鐵路罐車，罐車要符合以上提出的安全要求，還應(yīng)符合鐵道部主管部門對(duì)“1 號(hào)輕烴”鐵路運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)規(guī)定，以確保“1 號(hào)輕烴”的鐵路運(yùn)輸安全。