液化氣球罐安全技術(shù)整改方案研究

蔣小飛

摘 要：在液化氣球罐管理方面，需要加強(qiáng)安全檢查和評價，做到及時發(fā)現(xiàn)和消除裝置安全隱患。結(jié)合項目實(shí)例，本文對液化氣球罐存在的安全等級低、底部易泄漏、應(yīng)急處置差問題展開了分析，并提出了相應(yīng)的安全技術(shù)整改方案，從而使裝置安全性得到提高。

關(guān)鍵詞：液化氣球罐;安全問題;技術(shù)整改方案

引言：

液化氣由烴類物質(zhì)構(gòu)成，常溫常壓條件下為氣態(tài)，與空氣混合將產(chǎn)生爆炸性混合物。液化氣球罐作為存儲液化氣的裝置，一旦發(fā)生著火爆炸事故將帶來巨大損失。為保證安全，需要加強(qiáng)液化氣球罐的安全評價，確定裝置存在的安全隱患，以便從技術(shù)層面提出有效整改措施，保證裝置安全運(yùn)行。

1液化氣球罐安全問題

1.1項目概況

某公司液化氣儲運(yùn)系統(tǒng)配備1800m3液化氣球罐，用于儲存采用輕烴處理工藝得到的液化石油氣。自投運(yùn)以來，裝置已經(jīng)運(yùn)行10a。考慮到近年來液化氣行業(yè)頻繁發(fā)生安全事故，按照上級部門通知開展全方位安全檢查與評價工作，以便及時發(fā)現(xiàn)和處理裝置存在的安全隱患。

1.2安全問題

1.2.1安全等級低

從現(xiàn)場安全檢查與評價結(jié)果來看，裝置存在安全等級低的問題。裝置于2016年經(jīng)過簡單改造，按照《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》（GB50183-2015）規(guī)范要求完成了附屬設(shè)施配備，但依然存在配置較低問題。首先在裝置安全閥設(shè)置上，未能利用全通徑球閥對裝置與安全閥進(jìn)行隔離。實(shí)際使用的閥閘密封性較差，不利于球罐實(shí)施安全泄放。配備的輸運(yùn)管線均未設(shè)置隔離閥，無法實(shí)施安全校驗(yàn)。氣泵回流、出口等位置管線利用球閥對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，容易發(fā)生損壞或泄露問題。

1.2.2底部易泄漏

檢查中發(fā)現(xiàn)，裝置底部存在較大泄漏風(fēng)險。球罐底部連接有進(jìn)/出液、氣相平衡管線。而底部開口面積較大，越容易發(fā)生泄漏問題。與此同時，底部采用金屬軟管連接，也容易因裝置與管道發(fā)生的不均勻沉降而受到破壞。之所以采用金屬軟管，主要是由于其擁有較好伸縮性，能夠?qū)Φ鼗鲁痢惭b偏差、熱脹冷縮等引起的誤差進(jìn)行彌補(bǔ)[1]。但經(jīng)過多年運(yùn)行，軟管容易發(fā)生內(nèi)部磨損，金屬材質(zhì)也容易發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致其缺乏足夠耐壓力，成為裝置最薄弱位置。

1.2.3應(yīng)急處置差

為避免安全事故發(fā)生，裝置配備有應(yīng)急保護(hù)處理裝置，如高液位和低液位報警裝置。在進(jìn)/出口管線連接方面，安裝有緊急切斷閥，一旦檢測發(fā)現(xiàn)事故能夠?qū)⒐艿篱y門迅速關(guān)閉，以免液化氣持續(xù)泄漏。但從以往事故經(jīng)驗(yàn)來看，回流、進(jìn)/出口等位置發(fā)生泄漏后，可能會造成法蘭密封墊片失效，導(dǎo)致設(shè)置的緊急切斷閥無法阻止事故擴(kuò)大。按照新規(guī)定，還應(yīng)采取注水措施避免裝置發(fā)生泄漏，就是在罐底部注入高壓水，由于液化氣不溶于水，同時比水輕，因此能夠使罐底部形成水墊層起到隔離作用。球罐投運(yùn)時間較早，未能配置注水系統(tǒng)，將導(dǎo)致裝置事故應(yīng)急處置能力差。

2液化氣球罐安全技術(shù)整改方案

2.1附屬設(shè)施的整改措施

為提高裝置整體安全等級水平，還要加強(qiáng)裝置附屬設(shè)施整改。首先在裝置安全閥與球閥之間，應(yīng)將原閘閥拆下，在原位置安裝全通徑球閥。針對操作人員，應(yīng)加強(qiáng)安全技能培訓(xùn)，保證其能嚴(yán)格按照崗位制度操作管道閥門。在連接工藝管線位置，需要設(shè)置隔離閥。實(shí)際可選用全通徑球閥，為裝置安全校驗(yàn)和日常檢修提供便利，保證相關(guān)工作能夠落實(shí)。針對連接泵出口管線等位置，需要完成調(diào)節(jié)閥安裝，避免閥門因受損發(fā)生泄漏。按照安全設(shè)施管理規(guī)定，日常應(yīng)加強(qiáng)設(shè)施檢測、維護(hù)和保養(yǎng)，以便使安全設(shè)施保持穩(wěn)定運(yùn)行。強(qiáng)化安全管理工作，保證安全閥等附屬裝置靈活好用，能夠?yàn)檠b置運(yùn)行安全提供保障。

2.2球罐底部的整改措施

針對球罐底部進(jìn)行整改，可以采用挖補(bǔ)方案，將擁有相同弧度尺寸的接管部件與罐底連接位置圓塊嵌入到底部開口位置。在焊接過程中，需要加強(qiáng)密封性處理，加強(qiáng)焊接殘余應(yīng)力控制。針對底部連接軟管，需要采用金屬管進(jìn)行替代，實(shí)施剛性連接。從現(xiàn)場勘察情況來看，球罐所在位置地基結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，未發(fā)生明顯不均勻沉降。但實(shí)際運(yùn)用剛性連接方式，還要合理布置管線，保證沉降和抗震等方面的要求能夠得到滿足。針對罐底連接的平衡管線，需要運(yùn)用計算機(jī)軟件建立管道模型，輸入極端操作條件參數(shù)，完成應(yīng)力變化仿真模擬分析，對管道發(fā)生的一次和二次應(yīng)力進(jìn)行校核。按照規(guī)定，包含裝置重力和壓力引發(fā)的正應(yīng)力、剪切應(yīng)力屬于一次應(yīng)力，位移約束帶來的應(yīng)力和熱脹冷縮引發(fā)的應(yīng)力屬于二次應(yīng)力，都不能超出設(shè)計的最大允許應(yīng)力值[2]。經(jīng)過分析驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，在極端條件下應(yīng)力百分比最大的為6寸氣相平衡管線，一次應(yīng)力達(dá)到64.4%，二次應(yīng)力達(dá)到1.3%，設(shè)計值分別為70.3%和1.5%，能夠滿足應(yīng)力控制要求。因此可以利用金屬碳鋼管對原有軟管進(jìn)行替換，使罐底安全隱患得到消除。

2.3應(yīng)急裝置的整改措施

在整改球罐應(yīng)急裝置時，需要合理實(shí)現(xiàn)注水工藝設(shè)計。按照傳統(tǒng)方式，多采用消防水泵直接注水。但實(shí)際火災(zāi)事故發(fā)生后，生產(chǎn)區(qū)域的各種工藝裝置和消防系統(tǒng)都需要使用消防水。在需求量過大時可能引發(fā)注水不及時的問題，因此注水還應(yīng)單獨(dú)設(shè)置淡水罐。發(fā)生泄漏后，人員可能面臨凍傷等威脅，無法進(jìn)入罐區(qū)進(jìn)行防火作業(yè)。結(jié)合這一問題，需要在遠(yuǎn)離球罐區(qū)位置完成注水設(shè)備和操作閥門安裝。根據(jù)罐區(qū)布置情況，可以在約80m位置完成注水泵的設(shè)置。球罐設(shè)計壓力達(dá)1.77MPa，安全閥為1.68MPa，操作時的壓力達(dá)1.25MPa。根據(jù)相關(guān)數(shù)值，為保證注水順利，需要使泵出口壓力達(dá)到1.6MPa。為保證水封能夠盡快形成，將罐底部管線全完覆蓋，需要設(shè)置80m3/h的注水量。在注水泵連接方面，采用6寸進(jìn)口管線。而淡水罐配備8寸出口管線，經(jīng)過注水泵增壓后，可以利用4寸出口管線向罐區(qū)輸送。為避免管線安裝導(dǎo)致罐底開口增加，還要接入8寸液化氣進(jìn)液管線中。為避免液化氣導(dǎo)流，需要采用半固定方式進(jìn)行連接。具體來講，就是利用快速接頭進(jìn)行管線連接。在出口管線位置，需要完成倒流防止器安裝。事故發(fā)生后，將靠近泵一側(cè)的接頭與管線對接，能夠迅速注水。

結(jié)論：

綜上所述，液化氣具有易燃易爆特殊性，采用球罐裝置進(jìn)行儲存和運(yùn)輸需要加強(qiáng)安全管理，以免發(fā)生重大事故災(zāi)害。針對投運(yùn)液化氣球罐，還應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范加強(qiáng)安全檢查和評價，以便針對發(fā)現(xiàn)的安全隱患提出有效的技術(shù)整改措施，使裝置運(yùn)行的安全性得到有效保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱偉.液化氣球罐爆炸事故原因分析及防范措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（04）：102.

[2]金學(xué)峰，邵冬冬，尹建斌.液化氣球罐的裂紋成因分析及安全使用建議[J].中國特種設(shè)備安全，2017，33（08）：68-71.