Działania ratownicze z pojazdami na LPG i CNG

Taktyka Działań Ratowniczych

RATOWNICTWO TECHNICZNE

TEMAT:

Ratownictwo drogowe samochodów wyposa

żonych

w instalacj

ę zasilania silników gazem

LPG i CNG.

Surowce energetyczne

Ropa naftowa – mieszanina
w

glowodorów

Skład:

80-88% w

gla;

11-14,5% wodoru;

0,01-6% siarki (rzadko do 8%);

0,005-0,7% tlenu (rzadko do 1,2%);

0,001-1,8% azotu.

Gaz ziemny - mieszanina
w

glowodorów

Skład:

ponad 90% metanu CH

Metan (CH

)

ejszy od powietrza

Etan (C

)

ęż

szy od powietrza

Propan (C

)

ęż

szy od powietrza

Butan (C

)

ęż

szy od powietrza

Metan

0,71 kg/m³

Etan

1,32 kg/m³

Propan

2,019 kg/m³

Butan

2,703 kg/m³

Powietrze

1,20 kg/m³

Azot

1,25 kg/m³

Tlen

1,43 kg/m³

Wodór

0,09 kg/m³

LPG
(Liquefied Petroleum Gas)
CNG
(Compressed Natural Gas)
HCNG
(Hydrogen Compressed Natural Gas)
LNG
(Liquefied Natural Gas)

Taktyka Działań Ratowniczych

LPG (Liquefied Petroleum Gas)

(skroplony propan-butan)

• gaz - ulega skropleniu w temperaturze pokojowej,
gdy ci

nienie wynosi od 2,2 do 4 atm. Do butli jest

pompowany przy ci

nieniu rz

du 6 atm.

• produkt uboczny w rafinacji ropy naftowej

• najbardziej wszechstronne

ródło energii.

CNG (Compressed Natural Gas)

spr

ęż

ony gaz ziemny

•

spr

ęż

ony do 20-25 MPa.

•

do nap

du pojazdów silnikowych

•

warto

ść

energetyczna 1m

w warunkach

normalnych (m

) to około 1l benzyny.

•

masa 1m

gazu ziemnego to w przybli

eniu 0,7 kg

LLLL

NG (Liquefied Natural Gas)

skroplony gaz ziemny

•

spr

ęż

ony w butli do ci

nienia kilku bar w temp. -160

•

do nap

du pojazdów silnikowych

•

schłodzony w butli do min –160

•

sto

ść

430-500 kg/m

3 (w stanie skroplonym)

•

skroplony zajmuje ok. 600 razy mniejsz

obj

ść

magazynowany standardowo (1000 kPa, 0

•

butl

tankuje si

do 90% jej obj

•

pojemno

ść

butli ok. 330 dm

(ok. 130kg)

LLLL

NG – wła

ciwo

ci i zagro

enia

•

palny, DGW-5% GGW-15%

•

liwo

ść

odmro

powierzchniowych w przypadku

rozszczelnienia butli,

•

bezwonny, nie jest nawaniany tetrahydrotiofenem (THT)

•

e by

dusz

cy przy du

ych st

ęż

eniach

(wypiera tlen)

•

Taktyka Działań Ratowniczych

Skład gazu CNG

Propan-Butan

1.8%

Metan

91.6%

Inne w

glowodory

1.1%

Etan

4.7%

Dwutlenek w

gla

0.5%

Azot

0.3%

Zalety CNG jako paliwa:

•niska emisja zanieczyszcze

(mało w

gla) (główny składnik to

metan, CH

)

•spalanie przebiega wolniej (silnik pracuje ciszej)

•gaz szybko ulega rozproszeniu (nie rozlewa si

jak benzyna i

nie zalega przy ziemi jak LPG)

•wysoka temperatura samozapłonu (dla CNG 537 °C, dla
benzyny 340 °C, dla ON 270 °C)

•w pełni hermetyczna instalacja tankowania oraz składowania

•pojazdy maj

fabrycznie zamontowan

instalacj

CNG

•najwy

sza liczba oktanowa w

ród paliw silnikowych - 110 do

120

•najwy

sza warto

ść

opałowa w

ród paliw silnikowych (CNG 55,5;

benzyna 45 MJ/kg)

•znaczne oszcz

dno

ci na paliwie, nie jest produkowany z ropy

naftowej

Wady CNG jako paliwa:

•

konieczno

ci instalacji butli wysokoci

nieniowych do 20 Mpa

(ci

ęż

kie stalowe lub wykonane z drogich kompozytów)

•

konieczno

ci spr

ęż

ania gazu przez stacj

tankowania do bardzo

wysokiego ci

nienia

•

w przypadku silników z zapłonem samoczynnym - dostosowanie

ich do zasilania CNG wymaga zabudowania iskrowego układu
zapłonowego lub wtryskiwania niewielkiej dawki ON do komory
spalania z jednoczesnym wtryskiem CNG do kolektora
dolotowego

•

stosunkowo mała sie

stacji tankowania CNG w Polsce

•

ksza obj

ść

CNG (ilo

ść

spr

ęż

onego gazu równowa

na 1l

benzyny lub 1,3l LPG zajmuje ponad 4 l)

HCNG (lub H

CNG)

(Hydrogen Compressed Natural Gas)

•mieszanina spr

ęż

onego gazu ziemnego i 4 - 9% wodoru

•u

ywany jako paliwo do silników o spalaniu wewn

trznym oraz

zastosowa

domowych.

•udział wodoru do 50% mieszaniny nie zwi

ksza ryzyka

wybuchu czy zapłonu w porównaniu do samego CNG.

•bardzo mała sie

stacji tankowania na

wiecie

Taktyka Działań Ratowniczych

Butan

Metan

Gaz domowy

Etan 5÷15%

Wodór

Acetylen

Propan

Granice palno

ci gazów

% gazu w powietrzu

Informacje ogólne LPG:

Gaz Płynny - mieszanina w

ęglowodorów głównie Propanu

i Butanu C

. Oba składniki uzyskiwane s

ą w drodze

destylacji ropy naftowej.

- Zarówno Propan jak i Butan, w temperaturze pokojowej
znajduj

ą się w stanie gazowym.

- Aby otrzyma

ć ciekły Propan, potrzeba schłodzić go do ok. -

40°C natomiast Butan do ok. -0,5°C.
- Sposobem przej

ścia tych gazów do stanu ciekłego, jest również

poddanie ich działaniu ci

śnienia ok. 0,6 MPa przy temp. ok. 15°C

- Łatwopalny i słabo miesza si

ę z powietrzem oraz z wodą

Wybrane parametry fizykochemiczne i pożarowe propanu

i butanu

BUTAN

PROPAN

JEDNOSTK

PARAMETR

-0,5

-42,1

°C

Temperatura wrzenia

8,3

atm

Maksymalne ciśnienie wybuchu

8,5

13,5

Górna granica wybuchowości

1,6

2,1

Dolna granica wybuchowości

365

470

°C

Temperatura samozapalenia

-60

-95,0

°C

Temperatura zapłonu

37.5

42,0

atm

Ciśnienie krytyczne

152

96,8

°C

Temperatura krytyczna

8,5

atm

Prężność par w temperaturze

20°C

2,05

1,56

Gęstość gazów względem

powietrza

-0,5

-42,1

°C

Temperatura wrzenia

Oddziaływanie LPG na człowieka

Pary gazu płynnego LPG nie są toksyczne, ale mają

działanie narkotyczne.

- objawy zatrucia ostrego: bóle w jamie brzusznej,

wymioty, zwężenie źrenic, ból głowy, osłabienie,
tętno 40-50 uderzeń/minutę, senność

- objawy zatrucia ciężkiego: zapalenie płuc, utrata

przytomności, podrażnienie nerwu błędnego,
zaburzenie oddechu.

Taktyka Działań Ratowniczych

Oddziaływanie CNG na człowieka

Objawy zatrucia ostrego: substancja w małym

stężeniu  powoduje  przyspieszenie  czynności
serca,  oddechu,  ból  głowy,  zaburzenia  orientacji.
W  dużych  stężeniach  wywołuje  nudności,
wymioty, senność, utratę przytomności, drgawki z
ryzykiem zgonu.

Gaz duszący fizycznie wskutek zmniejszenia

ciśnienia tlenu w miejscy wycieku.

Gaz płynny w fazie ciekłej charakteryzuje duży
współczynnik rozszerzalności objętościowej.
Wraz z przyrostem temperatury ciecz zwiększa
znacznie swoją objętość. Związane jest to z
przyrostem ciśnienia spowodowanym przyrostem
objętości fazy ciekłej. Aby zabezpieczyć zbiorniki
przed skutkami tego zjawiska ogranicza się
napełnianie zbiorników. Dopuszcza się
napełnianie zbiorników magazynowych do 85%,
a zbiorników w samochodach do 80% ich
pojemności. Przestrzeń gazowa jest niezbędna z
tego względu, że do momentu zajęcia całej
objętości zbiornika przez fazę ciekłą przyrost
ciśnienia na każdy stopień temperatury wynosi
8 barów. Grozi to uszkodzeniem zbiornika lub
armatury oraz wyciekiem gazu.

Zalety LPG jako paliwa

samochodowego

1. Całkowite spalanie bez strat na wylocie, bez obecno

ści

dymu lub sadzy nie pozostawia nagarów i osadów
w

ęglowych w komorze spalania, nie powoduje korozji

2. Pozwala na prawidłowe i całkowite wymieszanie z
powietrzem bez specjalnych dodatków we wszystkich
temperaturach. Wysoka liczba oktanowa (> 100).

3. Mniejsze zanieczyszczenie oleju silnikowego, b

ędące

efektem nieobecno

ści osadów węglowych jak i zjawiska

kondensacji paliwa na

ściankach cylindra.

W efekcie czego olej wykazuje lepsze wła

ściwości smarujące

Wady LPG jako paliwa

samochodowego

1. Spadek mocy silnika o ok. 4% oraz pr

ędkości o ok. 5 %

2. Niewielki koszt zu

życia paliwa gazowego w stosunku do

benzyny (mniejsza warto

ść opałowa)

3. Dodatkowy zbiornik

Taktyka Działań Ratowniczych

Budowa instalacji gazowej:

Na typow

ą instalację zasilającą silniki samochodowe

paliwem gazowym składaj

ą się następujące elementy:

• zbiornik lub butla

• zespół do napełniania

• wielozawór

• szczelna obudowa wielozaworu

• zawory odcinaj

ące

• reduktor

• mieszalnik, mikser

• zawory odcinaj

ące

• elastyczne przewody gazowe

• instalacja elektryczna

Zbiorniki LPG:

Wyró

żniamy dwa rodzaje zbiorników:

Zbiornik klasy A: - skonstruowany do u

żytkowania z

zaworem nadci

śnieniowym lub bezpieczeństwa, wykonany z

cie

ńszej blachy.

Małe prawdopodobie

ństwo rozerwania płaszcza zbiornika.

Zbiornik klasy B: - skonstruowany do u

żytkowania bez

zaworu bezpiecze

ństwa, wykonany z grubszej blachy i tym

samym zapewniaj

ącą większą wytrzymałość mechaniczną.

Zbiorniki LPG musz

ą być montowane w pojazdach w ściśle

okre

ślonym przez producenta położeniu, tak aby był

spełniony warunek maksymalnego napełnienia do 80 %
całkowitej pojemno

ści zbiornika

ZBIORNIK CYLINDRYCZNY

Z JEDNYM OTWOREM

ZBIORNIK TOROIDALNY

WEWNĘTRZNY

ZBIORNIK TOROIDALNY

ZEWNĘTRZNY

Schemat instalacji gazowej LPG

(firmy Landi S.R.L.)

Taktyka Działań Ratowniczych

Schemat instalacji gazowej LPG i CNG

(firmy Landi S.R.L.)

(System Lambda 8000 RTEM)

ELEMENTY SKŁADOWE I BUDOWA ISNTALACJI
GAZOWEJ

Zasady post

ępowania w

sytuacjach awaryjnych:

Aby działanie było skuteczne nale

ży w pierwszej

kolejno

ści prawidłowo rozpoznać, czy mamy do czynienia

z pojazdem przystosowanym do zasilania paliwem
gazowym, czyli:

• ko

ńcówka tankowania gazem - jedyny element instalacji

wyprowadzony w widoczny sposób na zewn

ątrz pojazdu - osobowe - z

tyłu pojazdu poni

żej zderzaka, po przeciwnej stronie niż rura wydechowa

lub zabudowana w plastykow

ą obudowę zderzaka lub na wysokości

kurka wlewu benzyny - dostawcze i ci

ężarowe - w środkowej części

pojazdu z lewej lub prawej strony pojazdu mo

żna też zauważyć zbiornik

na gaz je

śli jest umiejscowiony w podwoziu pojazdu (nie mylić ze

zbiornikiem na spr

ężone powietrze)

MIEJSCE MONTA

U ZBIORNIKA

Taktyka Działań Ratowniczych

Zasady postępowania

w sytuacjach awaryjnych:

UWAGA !!!!

Nie ma mo

żliwości ustalenia na podstawie zewnętrznych oględzin

czy instalacja gazowa wyposa

żona jest w zawór bezpieczeństwa.

ąd wypływa bardzo ważny wniosek dla ratowników:

Aby zachować stosowny poziom bezpieczeństwa w sytuacji
gdy nie ma pewności jaka instalacja znajduje się w
pojeździe, należy ją traktować tak jak instalację nie
wyposażoną w zawór nadmiarowy i sposób działań
dostosować do zagrożenia związanego z możliwością
eksplozji zbiornika.

Tok post

ępowania w typowych

sytuacjach awaryjnych - przy

instalacjach LPG

żar samochodu z instalacją LPG

Podczas wypadku zwi

ązanego z pożarem należy

przeanalizowa

ć kilka możliwych do zaistnienia sytuacji:

2. Po

żar oddziałujący na zbiornik, który w wyniku

wypadku uległ zgnieceniu bez rozszczelnienia

3. Po

żar oddziałujący na zbiornik, który w wyniku

wypadku uległ rozszczelnieniu

1. Po

żar oddziałujący na zbiornik w stanie

nienaruszonym

Taktyka Działań Ratowniczych

żar samochodu z instalacją LPG

Analiza powstałych zagro

żeń musi być przeprowadzona bardzo

starannie, szybko i stosunkowo dokładnie.
Najniekorzystniejsz

ą sytuacja będzie stwierdzenie braku

symptomów rozszczelnienia zbiornika oraz działania zaworu
bezpiecze

ństwa. W takim przypadku należy intensywnie

chłodzi

ć pojazd oraz starać się strumieniami wody dotrzeć

bezpo

średnio do płaszcza zbiornika. W zależności od

intensywno

ści i gwałtowności rozwoju pożaru rozerwanie

zbiornika mo

że nastąpić w przybliżeniu pomiędzy 6 a 10

minut

ą od chwili powstania pożaru. Teren pożaru zabezpieczyć

przed dost

ępem osób postronnych a samochody pożarnicze

ustawi

ć poza obszarem rażenia. Ustawiając pojazdy i

stanowiska ga

śnicze należy uwzględnić wszelkiego rodzaju

naturalne zasłony, chroni

ące przed skutkami wybuchu.

żar samochodu z instalacją LPG

Jak wykazały badania, wybuch zbiornika z benzyn

ą nie

powodował wybuchu zbiornika z gazem; wynika to przede
wszystkim z faktu znacznej bezwładno

ści cieplnej

zgromadzonego wewn

ątrz zbiornika gazu i wytrzymałości

mechanicznej zbiornika

Standardy post

ępowania w

przypadku po

żarów

samochodów z instalacj

LPG

żar samochodu z rozszczelnieniem

instalacji gazowej

• ewakuowa

ć ludzi z zagrożonej strefy

• ugasi

ć pożar

• obficie chłodzi

ć zbiornik paliwa gazowego wodą

• chłodzi

ć zbiornik gazu do chwili osiągnięcia

temperatury otoczenia

• z chwil

ą gdy możliwy jest dostęp do zbiornika gazu,

otworzy

ć komorę wielozaworu i zamknąć zawór odcinający

Taktyka Działań Ratowniczych

Rozszczelnienie instalacji

gazowej

W tym przypadku powstanie rozprzestrzeniaj

ąca się

strefa zagro

żenia wybuchem. Nie wolno nic zmieniać w

instalacji elektrycznej pojazdu - wył

ączać świateł,

zapłonu, odł

ączać akumulatora. Nie wolno używać

urz

ądzeń mogących wywołać iskrzenie. Wielkość strefy

zagro

żonej wybuchem będzie zależała od ilości

wypływaj

ącego gazu, ukształtowania terenu, możliwości

przewiewu w miejscu zdarzenia

Uszkodzenie płaszcza zbiornika, uszkodzenie

wielozaworu na zbiorniku gazu, gwałtowny

wypływ gazu:

• ewakuowa

ć ludzi z zagrożonej strefy

• unika

ć jakichkolwiek działań mogących zainicjować wybuch

• nic nie zmienia

ć w instalacji elektrycznej samochodu

co mogłoby doprowadzi

ć do przeskoku iskry, nie

żywać narzędzi mogących wywołać iskrzenie

• kontrolowa

ć stężenie gazu eksplozymetrem

• rozprasza

ć istniejącą mieszaninę wybuchową do czasu

ż cała zawartość zbiornika odparuje

• unika

ć kontaktu nie osłoniętych części ciała z

wypływaj

ącym gazem, nie dotykać rękami oziębianych

elementów instalacji gazowej i pojazdu

Instalowanie w samochodzie układu paliwowego LPG podlega
przepisom Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z
dn. 01.02.1993 r. (Dz. U. 21/93) z późniejszymi zmianami. Przepisy te
wymieniają elementy tego układu oraz określają postępowanie przy
instalowaniu części składowych. Nadzór nad użytkowaniem i rejestracją
pojazdów sprawują Wydziały Komunikacji Urz

ędów Wojewódzkich,

za pośrednictwem wytypowanych stacji diagnostycznych oraz Kolejowy
Inspektorat Dozoru Technicznego, które przeprowadzają badania i
atestowanie zbiorników. Przestawienie samochodu napędzanego
benzyną na LPG nie wymaga zmian silnika, lecz jedynie specjalnego
wyposażenia dodatkowego. Ciekły LPG przepływa ze zbiornika do
reduktora parownika przez wysokoprężny przewód. Przepływ ten jest
regulowany przez zawór elektromagnetyczny, który jest zamknięty
(kiedy silnik nie pracuje) lub napędzany jest benzyną. W reduktorze
parownika LPG przemienia się ze stanu ciekłego w gazowy. Potrzebna
do gazyfikacji energia pochodzi z gorącej wody z systemu chłodzenia
silnika. Odparowany LPG jest dosyłany przez przewód łączący do
mieszalnika, gdzie następuje proporcjonalne wymieszanie z powietrzem
zassanym przez silnik.

Instalowanie w samochodzie

Prawidłowo wykonana instalacja w czasie eksploatacji nie stwarza większych
zagrożeń niż benzyna. Jednak występują pewne obostrzenia, które np.
zakazują garażowania pojazdów wyposażonych w instalację gazową w
podziemnych garażach i parkingach. Jest to związane ze znaczną gęstością
tych gazów względem powietrza co w przy-padku nieszczelności instalacji
powodowałoby gromadzenie się par w naj-niższych partiach pomieszczeń i
stwarzałoby zagrożenie wybuchu. Również zbiorniki zdają się być
bezpieczne, gdyż obliczone są na wytrzymanie ciśnień rzędu 100 atm, oraz w
czasie zderzeń powinny wyjść bez szwanku przy przeciążeniu dochodzącym
do 20g (g - wartość przyciągania ziemskiego), co odpowiada katastrofalnemu
zderzeniu czołowemu. Poduszka gazowa, która zajmuje 20% pojemności
zbiornika przy pełnym napełnieniu (faza ciekła zajmuje wówczas 80%
pojemności) kompensuje wpływ zmian temperatury i zabezpiecza przed
osiągnięciem parametrów krytycznych gazu w warunkach normalnej
eksploatacji zbiornika, a także w zakresie daleko przekraczającym je.

Zagrożenia od samochodowych
instalacji gazowych

Taktyka Działań Ratowniczych

Zabezpieczenie terenu akcji

Każde miejsce działań ratowniczych powinno być odpowiednio
zabezpieczone przed dostępem osób postronnych. Gwarantuje to nie tylko
sprawne przeprowadzenie akcji, ale również w niektórych sytuacjach
bezpieczeństwo osobom postronnym.

Objętość gazu (l)

Promień strefy (m)

Przykładowa instalacja CNG

Test cyklicznego obci

ąż

ania zbiornika - zachowanie si

zbiornika w codziennej

eksploatacji.
Polega na napełnianiu zbiornika w temperaturze otoczenia i obejmuje ilo

ść

cykli

napełniania równ

ilo

ci lat u

ytkowania pomno

onej przez 1000.

Podczas prób nie mo

e nast

zniszczenie lub rozszczelnienie zbiornika.

Test ci

nieniowy - odporno

ść

zbiornika na wysokie ci

nienie.

Polega na napełnianiu zbiornika do ci

nienia przekraczaj

cego

trzykrotnie ci

nienie robocze zbiornika.

Zbiornik CNG musi wi

c wytrzyma

nienie rz

du 600 atmosfer (60 MPa)!

Test ogniowy - warunki przypominaj

ce np. po

ar pojazdu.

Zbiornik napełniony spr

ęż

onym gazem ziemnym jest przetrzymywany w ogniu

przez 30 min.

Odporno

ść

na działanie kwasu - wytrzymało

ść

zbiornika na niekorzystne

warunki eksploatacji.
Zbiornik pod ci

nieniem 260 atmosfer poddawany jest działaniu kwasu

siarkowego (podobnym do kwasu akumulatorowego o st

ęż

eniu 30 %) przez czas

100 godzin, a nast

pnie na zbiorniku przeprowadza si

prób

nieniow

Testy jakim poddawany jest zbiornik na CNG

Przykładowa instalacja LNG

Zawór zabezpieczający tankowanie

Zawór odcinający paliwo

Zawór nadmiernego wypływu (zabezpiecza przed
niekontrolowanym wypływem fazy ciekłej)

Zawór przewietrzający.

5. Regulator ciśnienie zbiornika
6. Zawór bezpieczeństwa.
7. Dodatkowy zawór bezpieczeństwa.
8. Wskaźnik poziomu paliwa

Taktyka Działań Ratowniczych

Butla ciśnieniowa instalacji LNG

Komunikacja miejska

stanowi wzorcowy

przykład segmentu

bran

y motoryzacyjnej

bardzo du

negatywnym

oddziaływaniu na

rodowisko naturalne

Zbiorniki ci

nieniowe musz

spełnia

nast

puj

ce wymagania:

- ci

nienie rozrywaj

ce musi wynosi

około 600 bar,
- zawory bezpiecze

stwa musz

natychmiast odci

ąć

dopływ gazu w

przypadku nieporz

danego ulotu gazu,

- w przypadku po

aru musi zadziała

bezpiecznik topikowy powoduj

kontrolowane wypuszczenie gazu ze
zbiornika

Instalacja CNG w autobusach

Autobus z instalacją CNG

Dach - poszycie i kratownica

Schemat instalacji gazowej CNG-autobus

Taktyka Działań Ratowniczych

Instalacja gazowa

– ci

nienie do 200 barów

zawór steruj

zł

czki i

przewody

zawór napełniania

zamek

czujniki indukcyjny

osłony przewodów

zawór
odcinaj

filtr
gazu

mieszalnik

Instalacja gazowa

– ci

nienie do 200 barów

zawór steruj

zawór

napełniania

osłony przewodów

zawór
odcinaj

filtr
gazu

mieszalnik

zawór
steruj

Włókno szklane

Materiał
energochłonny

Materiał kompozytowy
w

glowo-epoksydowy

Kołnierz
aluminiowy

Polietylen HDPE

Budowa butli gazowej

• Maksymalna ilo

ść

: 7 lub 14 dla

autobusu przegubowego

• Pojemno

ść

125l lub 214l

• Ci

nienie 200 barów

Zawór butli

czny

zawór
odcinaj

Zawór
elektromagnetyczny

Bezpiecznik
temperaturow
y

lepka

szybkiego
opró

niania

butli

Zł

cze kontrolno-

pomiarowe

Kruciec
wyj

ciowy

Taktyka Działań Ratowniczych

Czujnik kolizji/uderzenia Wył

cznik serwisowy Jednostka steruj

Czujnik kolizji/uderzenia

Zawór szybkiego opró

niania butli

Regulator ci

nienia gazu

1. Elektrozawór

2. Wlot, wysokie
ci

nienie

3. Układ ogrzewania

4. Zawór bezpiecze

stwa

5. Przewód wylotowy

6. Wylot (10 Bar)

7. Czujnik ci

nienia