淺議化工產品儲存運輸系統安全排放技術

摘 要:化工產品的儲存運輸系統在排放可燃性氣體和液體時可能會發生火災爆炸危險。本文針對該問題從設計和工藝方面提出了安全排放的措施，對于化工產品的安全排放具有參考意義。

關鍵詞:安全排放可燃氣體和液體儲藏運輸系統

中圖分類號:TE88文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2011)09(c)-0142-02

隨著我國經濟的快速增長，我國的各個行業都在蓬勃發展，化工企業作為一種特殊的行業，對安全的要求很高。其中在運輸階段，經常會向外界排放可燃性的氣體或者液體，為了保證排放過程的安全性，需要從設計以及工藝上對排放設施采取一定的安全措施。

1 化工產品排放設施簡介

化工產品的排放設施通常分為兩種。首先是在正常情況下的排放，運輸過程中為了保證系統在安全和工藝的需求，需要把可燃性的氣體和液體排入大氣中。其次是發生事故時的排放。當壓力超過預定值時會將安全閥進行動作放空，當發生火災時，需要把危險區域內的易燃易爆的物品放空，防止發生爆炸。排放系統通常會設置專門的設施或者工藝管路或者容器來進行排放。一般在儲運容器的頂端安裝放空管來排放可燃性的氣體。通常使用排放罐或者事故存液池來排放可燃性的液體。

2 可燃性氣體的排放

2.1 采取措施防止排除的氣體達到爆炸的濃度

當可燃性氣體排放時，它的周圍會存在許多火源，例如檢修所用的明火、摩擦靜電火花等。這些可能的引火源是不可能完全消除的，因此需要保證排放氣體和空氣混合后達不到爆炸濃度。

根據理論知識，當放空的可燃性氣體的流量不等于50000m3/h的時候，地面的可燃性的混合氣體的最大濃度為:

Cmax=AG/u(H±△H)(1)

其中Cmax——地面的可燃性混合氣體的最大濃度;

G—— 可燃性氣體的排放流量;

U—— 風速;

H—— 放空管高度;

A—— 放空管的位置系數，A=0.36;

△H—— 放空管的附加高度。

△H=1.9dV/u(2)

其中:d—— 放空管的出口處直徑;

V—— 排出的氣體的流速;

U—— 常數，在最不利的條件為0.5～1。

綜合式(1)和(2)可以得出，當放空管的排放口的位置高，氣體的排放速度快以及風速大的條件下，有利于地面上的混合氣體的最大濃度的降低。

2.2 放空管的高度

由2.1的結論可知，當放空管達到一定的高度時，可以減低混合氣體的最大濃度。以汽油蒸汽為例，根據經驗公式可以計算出不出現危險濃度的最小高度。

H=5，2+2.012×10-3+8.14×10-2V-2.04U+0.946×10-2C-55.96×10-5 GV+3.79×10-5GC (3)

其中C—— 放空氣體中的可燃性氣體的濃度。

根據式(3)能夠計算出排放那個汽油蒸汽所需要的放空管的最小高度，但是在實際過程中，采用的放空管的高度會比計算值高出一倍左右。

2.3 保證必需的排放能力

放空管的直徑至少在100mm以上，才能夠保證在發生爆炸等事故之前將可燃性氣體通過放空管路排放掉，從而降低儲存罐爆炸的危險。

2.4 選擇合適的排放速度

當放空管垂直向上時，可燃性氣體以垂直向上的湍流速度排除，氣體擴散時受到的不利影響較小，放出的氣流自己能夠提供使混合氣體迅速擴散的能量，不容易達到爆炸濃度范圍。倘若采取滯流的方式緩慢排入大氣中，會導致可燃性氣體擴散緩慢，易形成爆炸濃度，不安全。

2.5 設置安全裝置

為了防止可燃性氣體在放空管道的出口處著火，需要在放空管上安裝限制火焰的設備。同時由于放空管口都安裝于建筑物的頂端，排放出的可燃性氣體產生的氣柱較高，容易遭受雷擊，所以放空管口應該放置在防雷的范圍內。當放空氣體流速過快時會產生靜電，這時需要保持放空管接地。

2.6 采取分散排放的措施

若放空管都安裝在同一位置，放空時排放的可燃性氣體很多，達到爆炸濃度的可能性就越大，發生爆炸時的爆炸力也就越大。因此可以考慮將放空管安裝在不同的位置，相互之間需要有足夠的距離來避免排除氣體匯集。

2.7 防止造成大氣污染

可燃性氣體以及腐蝕性的氣體若直接排放至空氣中會造成大氣污染，因此排除的可燃性氣體需要經過火炬燃燒處理。腐蝕性氣體需要經過氣液分離后再進行火炬燃燒處理。

3 可燃性液體的排放

3.1 事故存液池應該設置在安全的位置

儲罐和事故存液池的距離應該大于30m，同時導液溝和事故存液池明火的距離應該大于30m，相鄰的儲罐組之間應該大于25m，而且應該留存約7m寬的消防空地。

3.2 事故存液池應該具有足夠大的容積

事故存液池需要具有足夠大的容量。通常情況下一個事故存液池和若干個儲罐相連，此時事故存液池的容量不應小于儲罐組內最大固定頂罐的容量。同時不能夠小于儲罐組內的最大的浮頂罐和內浮頂罐的容積的一半。

3.3 采用合適的排放方式

事故放空既可以采取自流式，也可以采取惰性氣體氣體壓放式。如果需要在短時間內處理事故，推薦使用壓放的方式。采用惰性氣體壓放既可以加快排放速度，也可以防止在容器內發生爆炸。通常情況下事故閥門設立在易接近且相對安全的位置。假如閥門擁有遠距離傳動裝置，就可以將事故閥門設立在需要放空的儲罐附近，啟動按鈕則設立在儲罐區外的出口旁。事故的放空可以采用自動打開閥門的方式，并且與裝置設備停止轉動的設施聯動。用來啟動的自動傳感器則需安裝在可能發生火災爆炸的地方。

3.4 事故的放空時間需要符合要求

啟動事故的放空系統需要的時間和儲罐放空時間之和應該小于儲罐的安全排放時間。

針對臥式的圓柱形的油罐，當液體的運動呈紊流的狀態時，放空所需要的時間:

(4)

球形儲存罐放空所需要的時間:

(5)

其中:L—— 儲罐的長度，m;

D—— 儲罐的直徑，m;

d—— 出口處的放流管的直徑，m;

a—— 系統的流量系數

A—— 由于儲罐內本身具有壓力，可以縮短放空之間。

3.5 防止事故存液池發生爆炸

事故存液池或者排放罐都是密閉式的，在使用過程中可能會積存凝結水，假如放進高溫的液體，就會使得水迅速的氣化，內壓就會迅速上升而發生物理性爆炸。所以事故存液池應該設置有排水設施，并且定期將積存的水排掉。排放罐的底部需要設置成斜坡狀，以便于水的排出。為了防止高溫的液體流到封閉式的事故存液池或者是排放罐內而與空氣接觸后形成爆炸性的物質最終導致發生爆炸，需要在排放高溫的液體之前，使用惰性氣體來吹掃事故的排放管及其相關管道。

3.6 排放系統的安裝要求

為了便于液體的排放，排放管道需要向事故存液池或者是排放罐的方向傾斜，同時要盡可能的減少彎曲來取直線。除了設備的閘閥以外，所有的事故放空管道上都不允許安裝閘閥。事故的放空管道需要用水封做保護來防止火焰的蔓延。

4 結語

化工行業的安全相當重要。化工產品在存儲運輸中容易發生火災爆炸事故，因此需要從工藝和設計上進行改進來降低發生火災爆炸的危險性。本文分別針對可燃性氣體和可燃性液體提出了優化排放的方式。針對可燃性氣體的排放，可以采取設置足夠高度的、不同位置的排空管等措施來降低爆炸的危險。針對可燃性液體的排放，可以采取將足夠體積的事故存液池設置在安全位置等措施，這對于化工產品的排放系統的設計安裝具有參考意義。

參考文獻

[1] 國家技術監督局.石油化工企業設計防火規范.北京:中國設計出版社，2008.

[2] 牛關衛.關于我國石油化工儲運工藝設備快速發展的研究.工程技術，2009(5).