注水法處理液化石油氣儲罐泄漏事故方案探討

向友軍(中海油廣西銷售有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

隨著國家大力提倡環(huán)境保護和清潔發(fā)展，液化石油氣(LPG)作為一種清潔、高效、便捷的生活燃料，一直在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)非常重要的地位，尤其是在城市天然氣管網(wǎng)無法到達的城鄉(xiāng)結(jié)合部和廣大農(nóng)村地區(qū)。我們知道，液化石油氣存在著易燃易爆、易揮發(fā)擴散、易產(chǎn)生靜電等危險特性，國內(nèi)外液化石油氣儲罐的火災爆炸事故時有發(fā)生。盡管科學技術水平的提高和安全防護措施的發(fā)展為液化石油氣儲罐提供了許多的防護措施，其中包括壓力表、液位儀、可燃氣體泄漏報警在線監(jiān)測等等。不過，液化石油氣儲罐的底部焊縫或法蘭出現(xiàn)泄漏時，因事故搶險人員無法接近液化石油氣儲罐，無法采取有效措施處置泄漏事故，因而衍生出嚴重的火災爆炸事故，危害人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

1 事故案例

1998年3月5日16時50分，陜西省西安市煤氣公司液化石油氣管理所一座1000m3儲存有170噸液化石油氣球罐的底部發(fā)生泄漏。在消防官兵和液化石油氣公司領導、操作人員采取搶險堵漏措施取得初步效果時，泄漏的液化石油氣突然先后發(fā)生了三次閃爆，共造成14人(7名消防官兵、7名煤氣公司員工)死亡，31人受傷，經(jīng)濟損失巨大。事故原因分析：球罐排污管上法蘭密封墊片由于長期運行導致受力不均而破裂，從而引起液化石油氣泄漏。因事故搶險措施不正確，液化石油氣長時間泄漏沒有得到有效處置，遇到火源(或靜電)即發(fā)生了嚴重的火災爆炸事故。

2 注水法處理液化石油氣儲罐泄漏事故方案的原理

當液化石油氣儲罐底部發(fā)生泄漏時，利用液化石油氣液相比水輕且與水不相溶的性質(zhì)(液化石油氣液相的比重是4℃時水的比重的0.5～0.6倍)，向儲罐內(nèi)注入一定數(shù)量的水，以便在罐內(nèi)底部形成高于泄漏部位的墊水層，這樣泄漏是水而不是液化石油氣，能大大降低火災爆炸和中毒、凍傷的幾率，更能保障搶險人員的安全，也可為后續(xù)的儲罐處置和運用帶壓堵漏技術爭取寶貴的時間。這種利用水重于液化石油氣的性質(zhì)向儲罐內(nèi)注水置換液化石油氣泄漏的方法稱為注水升浮法，也叫注水法。

3 注水法處理液化石油氣儲罐泄漏事故方案的設計

在設計注水裝置的方案時，應注意以下幾個問題：

(1)儲罐泄漏部位。儲罐泄漏部位必須是儲罐的底部、下部或與下部相鄰的根部法蘭或閥門等。否則，注水層高度難以達到泄漏點，達不到置換液化石油氣泄漏的目的，因此泄漏部位對注水法成功與否非常關鍵。

(2)介質(zhì)溫度。液化石油氣儲罐的設計溫度為50℃，注水作業(yè)應在其設計溫度范圍以內(nèi)進行，否則，注入的水會對液化石油氣有加熱作用，導致儲罐內(nèi)的壓力升高。現(xiàn)場可通過查看溫度計，將注水的溫度控制在50℃以下。

(3)注水量。《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》第5.3.8條明確規(guī)定：液化烴儲罐的儲存系數(shù)不應大于0.9。因此，所注水的體積加上液化石油氣液相的體積應小于儲罐容積的90%，即：V1+V2＜0.9V。其中V1為注入水的體積(m3)；V2為原有液化石油氣液相的體積(m3)；V為儲罐的公稱體積(m3)。

(4)閥門。由于水泵進口管線所承受的壓力不高，因此，閥門選用普通的水線用截止閥即可。不過，由于水泵出口管線和液化石油氣罐是相連接的，要想保障水泵的正常運轉(zhuǎn)，就需要在水泵出口位置用上的截止閥、止回閥等部位都使用液化石油氣專用閥門。

(5)水泵。為了讓注水能夠有效地進入儲罐，又不會因為壓力過高對儲罐和管線造成毀損，水泵的出口壓力要高于儲罐的工作壓力且保持在一定范圍。盡管缺少統(tǒng)一的參數(shù)規(guī)范，不過綜合操作人員的經(jīng)驗和設計單位的意見來看，壓差控制在0.1～0.2MPa較為合理。

(6)工藝。綜合考慮液化氣庫區(qū)原有管線的布置和投資成本等因素，注水裝置可采用將高壓注水系統(tǒng)連接儲罐的進口管線和出口管線兩種工藝連接方式。

工藝1：通過進口管線注水連接高壓注水管線(如圖1所示)

圖1 通過進口管線注水至儲罐

該法是將高壓注水泵安裝后，通過安裝高壓管線、截止閥單向閥、壓力表等連接儲罐的液化石油氣進口管線，也就是將高壓水通過儲罐進口管線頂入儲罐，達到置換泄漏液化石油氣的目的。這種工藝相對成本低、操作簡單、維護方便。

工藝2：通過出口管線注水(如圖2所示)

圖2 通過出口管線注水至儲罐

該法是將高壓注水泵安裝后，通過安裝高壓管線、截止閥單向閥、壓力表等連接儲罐的液化石油氣出口管線，也就是將高壓水通過儲罐出口管線頂入儲罐，達到置換泄漏液化氣的目的，這種工藝相對復雜、成本較高，但也切實具備可操作性。

4 注意事項

(1)在液化石油氣庫區(qū)進行儲罐注水系統(tǒng)改造時，最好按照《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》(GB 50160—2008)的要求，委托具備相應石化設計資質(zhì)的設計單位對注水系統(tǒng)進行設計，對消防水量和管線強度、設備選型等方面進行詳細設計，同時要辦理相應的改造審批手續(xù)方可動工。

(2)考慮到泄漏部位的不確定性，上述工藝1和工藝2最好聯(lián)合使用，也就是將高壓水管線同時連接儲罐的進口管線和出口管線，防止意外情況的發(fā)生。

(3)注水法僅僅是在緊急狀態(tài)下的權(quán)益之計，若發(fā)生事故時要和其它搶險措施配套使用，因此不能忽視庫區(qū)其它應急措施的建設。

5 結(jié)語

高壓注水系統(tǒng)豐富創(chuàng)新了液化石油氣儲罐區(qū)事故搶險的方法，通過對儲罐的根本泄漏采用高壓注水置換，同時采用帶壓堵漏、倒罐等應急救援措施對事故罐進行處置，能夠有效防止火災、爆炸事故的發(fā)生，減少財產(chǎn)損失，保障人民群眾的生命安全。