防治液化石油气球罐泄漏的安全设施设计

引言

液化石油气在我国已广泛使用, 因液化石油气球罐泄漏而造成的事故频发。1998年3月5日, 陕西省西安市煤气公司液化气管理所1000立储罐排污管第一道法兰口垫片呲裂, 液化气大量泄漏, 在人员抢修时闪爆后引起大火, 造成13人死亡, 多台储罐烧毁的恶性事故。2006年12月4日, 抚顺市液化气有限公司值班工人在用手工操作阀门排放液化石油气储气罐底部的积水时, 没有及时关闭阀门, 造成罐内存放的低温液化石油气经由排水阀门大量外泄, 由于抢救及时未引发爆炸事故, 该公司两名职工被外泄的液化石油气冻伤。为能有效防止此类事故发生, 在工程项目设计阶段就应充分进行安全设施设计, 特别是涉及液化石油气存储的项目要注重球罐的安全设施设计。

一、LPG球罐泄漏部位及危险性分析

液化气沸点很低, 在常温常压下极易由液态挥发为气态, 使体积迅速膨胀。又由于其密度比空气大, 气化后停留在地面低洼处不易被风吹散, 与空气混合易形成爆炸性物质, 遇到明火就会爆炸。1 L液化气能形成12.5m3爆炸混合物, 其引燃能量为0.2MJ。

引起液化石油气泄漏主要原因有球罐泄漏以及人为误操作。液化石油气球罐可能发生泄漏的部位有:液化石油气球罐的接管部位, 如液相进口/出口、气相进口/出口、排污口、人孔等;紧邻罐体的第一个阀门/法兰;以及管道泄漏等。当离球罐相对较远的管道或法兰出现泄漏点时, 液化气的泄漏速度较慢, 泄漏或燃烧点离罐体远, 危险性较小。可采用停止输送气体、慢慢关闭泄漏点相邻部位的阀门的方法切断泄漏源排除危险。当球罐底部泄漏或紧邻罐体的阀门或法兰泄漏时, 液化气泄漏速度快, 泄漏量大, 泄漏点处于罐区之内, 抢险救援的难度高、主动控制事故的可能性小、发生爆炸性火灾的可能性大。

二、防治液化石油气泄漏采取的安全措施

1. 液化石油气球罐注水设施设计

中华人民共和国行业标准《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》 (CJ51-2006) 第6.2.1.6规定“在液化石油气储罐底部加装注胶卡具或加装高压注水连接装置, 罐区应备有高压注水设施, 注水管道应与独立的消防水泵相连接”;《石油化工企业设计防火规范》 (GB50160-2008) 中第6.3.16条规定“全压力式储罐应采取防止液化烃泄漏的注水措施”;《石油化工储运系统罐区设计规范》 (SH/T3007-2007) 中第6.5.5条规定“常温液化烃储罐应采取防止液化烃泄漏的注水措施”。可见注水设施的设置是最为有效治理球罐泄漏的措施之一。液化石油气球罐注水设计的原理是当全压力式液化气球罐发生泄漏时, 通过管道向球罐注水以使液化气液面升高, 将破损点置于水面以下, 使从破损点泄漏的液体是水而不是液化气, 这样可以减少液化气向周围泄漏, 延迟了爆炸性混合物的形成, 为实施堵漏、倒罐争取时间。

目前, 液化石油气球罐注水可利用液化气泵来实现注水[1]或是利用用消防水直接注水 (为保证注水系统的有效启动, 需在消防水管线旁路设置注水接力泵) , 以上两种方法的注水水源均来自罐区周围的消防水管网。由于注水水源接口位置均远离罐区, 可采用半固定式连接, 以防止液化气压力高时倒流至消防水管网中而造成危险。

2. LPG球罐切水设施设计

液化石油气在生产与储存过程中须经常将存于其中的水切出生产装置和储罐外, 此过程俗称切水。《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008中第6.3.14条规定“全压力式液化烃储罐宜采用有防冻措施的二次脱水系统”。目前国内液化气球罐的切水作业部分是靠人工进行操作, 由于误操作或脱岗而酿成的跑气、爆炸等事故已发生过数起, 造成了严重的人身伤亡和财产损失。为有效防止人为事故, 切水器可选用全自动脱水器, 该类型切水器利用水和液态烃的密度差及液体在容器内压力均匀分布的原理, 通过浮子沉浸在水合液态烃中的浮力差实现上下运动, 借助力的放大机构放大浮力差, 以此为动力来控制无压阀的开启和关闭, 并将切水器罐内分离的液态烃自动快速返回到球罐内, 从而达到切水自动控制的目的。切水器由自动切水器的壳体、浮子、杠杆及浮力放大机构、无背压二次密封阀等主要部分组成。该自动切水器可有效减轻工人劳动强度以及对环境的污染, 对于多个液化石油气球罐, 可共用一个切水器, 通过人工干预对球罐交替切水。

3. 其他安全措施

为有效防止液化石油气泄漏, 除在球罐底部设置注水、切水系统外, 还应注意自控设计以及电气设计。①液化石油气球罐设置安全阀、压力表、液位计、温度计, 并装有带压力、液位、温度远传记录和报警功能的安全装置, 并设置紧急切断阀。②注意防雷、防静电。液化石油气储罐按《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-2010) 的规定设置防雷、防静电设施。如LPG球罐 (罐顶盖厚大于4毫米) 作防雷接地, 接地电阻小于10欧姆;液化石油气管道、设备和管架均作防静电接地;法兰、阀门等有绝缘体连接处, 做跨接处理, 对长距离无分支的管道防静电接地间距不大于100米。

结论

液化石油气属于国家安全监管总局首批重点监管的危险化学品, 具有火灾、爆炸、中毒等危害。液化石油气泄漏引发的火灾爆炸事故后果极其严重, 为能有效防止危害发生、提高企业安全生产水平, 在液化石油气球罐设计、施工及运行管理中应制定完善的安全防范措施, 防止发生由泄漏引发的火灾、爆炸事故。在液化石油气球罐底部设置注水系统、自动切水系统是防止球罐泄漏事故扩大和发生火灾爆炸事故的一项重要安全措施。

摘要：由液化石油气泄漏引发的火灾爆炸事故频发, 造成极大的人员伤亡及财产损失, 为能有效防止此类事故发生, 在工程项目设计阶段就应充分进行安全设施设计。在液化石油气球罐底部设置注水系统、切水系统以及提高球罐自动控制和电气防护水平, 是防止球罐泄漏事故扩大和发生火灾爆炸事故的一项重要安全措施。

关键词：液化石油气,切水,注水,安全设施