液化石油气储存罐区设备安全管理.pdf

第 4 1 卷第 3 期 2 0 1 2年 5月 石油化工设备 P ETRO CHEMI CAL EQUI P MENT Vo L 4 1 No ． 3 M a y 2 01 2 文 章 编 号 1 0 0 0 - 7 4 6 6 2 0 1 2 0 3 0 1 0 2 0 3 液化石油气储存罐 区设备安全管理 刘宗 良，刘 东 中国石 油工程建设公 司 技术服务分公 司 ，山东 青 岛 2 6 6 0 7 1 摘要 分析 了国内液化石油气储存罐在运行中存在的一些安全隐患及其原 因， 提 出了防止 出现安 全隐患的措施 ， 可供现场操作人员和管理者参考。 关键 词 储存罐区；液化石油气； 设备；安全管理 中图分类 号 TE 9 7 2 文献标 志码 B 据不完全统计 ， 全 国有二百余座大型液化石油 气储存罐区， 这些罐 区多 由球形储罐组成 ， 每个罐区 的储量从一两千吨到上万吨甚至几万吨不等。储存 的介质 为单 一 的丁烷 、 丙 烷 、 丙 烯或 这几种 介质 的混 合物液化石油气 L P G ， 多用作化工原料或 民 用燃料 。 液化石 油气 无色透 明 ， 具 有烃 类 的特 殊气 味 ， 在 常温 常 压 下 极 易 挥 发 ， 汽 化 后 体 积 能 够 迅 速 扩 大 2 5 O ～3 5 0倍 。液 化石 油气为 易燃 易 爆 物质 ， 与 空气 混合 能形 成爆 炸性混 合物 ， 遇火 星或 高热就 有爆炸 、 燃烧的危险 ， 爆炸威力大、 破坏性强。液化石油气 比 空 气重 ， 泄漏后 往往 停滞 聚集在 地面 的空 隙 、 坑 、 沟 、 下水道 等低 洼处 ， 不易被 风 吹散稀 释 。 近年 来 ， 我 国 曾经先 后 发 生多 起 因液 化 石油 气 泄漏并 燃烧 爆炸 而 引发 的大 型恶 性 事故 ， 造成 了严 重 的人 员 伤亡和 财产损 失 。例如西 安一液 化石 油气 储存 站发 生爆炸 燃烧 ， 引起 十几万 人大转 移 ； 吉林 某 液化石油气罐区发生大火 ， 多台球形储罐坍塌， 造成 特大 人身 伤亡 ； 北 京 某 化 工 厂 发 生 火 灾 事故 ， 2 0余 台装有化工物料的球罐被烧毁 ， 整个工厂瘫痪 。这 些 重 、 特 大事故 表 明 ， 液化 石油气储 存罐 区是 安全事 故 多发 区 ， 液化 石 油气 罐 区设 备 的安 全管 理 显 得尤 为 重要 。 l 液化石油气储存罐 区安全 隐患 1 ． 1 介质中 H s量超标 硫 是 产 生 应 力 腐 蚀 的 重 要 因 素 之 一 ， 日 本 J L P A 2 0 1 1 9 8 9 球形储罐标准中对液化石油 气中 H S的质量浓度 进行 了限制 ， 对 于 6 0 0 MP a 级 高强 度钢 ， 液 化 石 油 气 中 H。 S的 质 量 浓 度 必 须 控制 在 5 0 mg ／ L 液 体 中 以 下l 1 ] 。GB 1 1 1 7 4 1 9 9 7 液化石油气 标准 中规 定 ， 总硫质 量浓度 不 大 于 3 4 3 mg ／ m 3 l 。H2 S质 量 分 数 5 01 0 是 界 限 ， 当今 日本 市 场上 出售 的 L P G 的 H。 S质 量 分 数 不大 于 1 0 1 0 一 [ 引。 我 国对 L P G储 罐介质 中 H S质量 浓度 控 制 不 严 ， 曾发 现 一 些 盛 装 L P G 中 间储 罐 的介 质 中 H s 质量浓度超过 1 0 0 0 mg ／ L 。上世纪 8 0年代 ， 某厂 多 台球 罐投 用不 到 2 a ， 就因 内壁产生 严重裂 纹 而报 废。这是由于 H。 S质量浓度超标 ， 加之罐 内有水存 在 ， 湿 H S最 终 导 致 罐 壁 焊 缝 上 形 成 氢 致 开 裂 HI C 。硫化物应力 腐蚀开裂除与 H s质量浓度 有关 外 ， 还 与助 长裂纹 扩展 的因素 ， 如母 材与焊 缝强 度 、 硬度、 化学成分、 残余应力 以及缺 口等有关 ， 但 H S质量 浓度 是主要 因素 。 1 ． 2 球罐未进行定期检验 在 L P G球罐到规定的检验周期时， 一些企业一 再推迟 定期全 面检 验 ， 为设 备安 全运行 埋下 了隐 患 。 在球罐使用过程中， 容器长期承受压力和其他载荷， 有的还要受到腐蚀介质 的腐蚀 ， 承压部件难以避免 会产生各种缺陷， 这些缺陷有的在运行中产生 ， 有的 是原 材料 或制 造 中的微 型 缺 陷发 展 而 成 ， 如果 不 及 早 发现并 采取 一定措施 ， 任其 发展 扩大 ， 必将在 继续 使用 过程 中导 致断 裂破 坏 ， 引发 严重 的爆 炸 和次 生 灾 害事 故 。 收稿 日期 2 O l 1 - 1 1 2 6 作者 简介 刘宗 良 1 9 3 8 ， 男 ， 四川 I 成都人 ， 教授级高级工程师 ， 长期从事炼油厂设备设计 和技术管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 刘宗 良， 等 液化石油气储存罐 区设备安全管理 1 ． 3 球罐底部切水阀关闭不严 在 有 些储 罐 盛装 的丙 烯 中 ， 部 分 丙 烯来 自聚 丙 烯 退料 ， 丙烯 中含 有一 定 的聚丙烯 粉料 ， 这些 粉料 沉 入储罐罐底 ， 导致脱水阀关闭不严 ， 介质外漏或者 内 漏 ， 急速蒸发的丙烯形成低温， 使阀门泄漏处结冰。 国内曾经发生多起脱水 阀处泄漏造成重大人身伤亡 的事故 。 1 ． 4 球罐淋水装置起不到消防作用 有 的 L P G 罐 区 的 消 防 水 管 主 管 直 径 较 小 D N1 0 0 mm ， 环形喷管仅设在罐体赤道上半球 ， 一 旦发生火灾作为球罐消防喷淋保 护用 时， 淋水装置 不能向整个球体表面均匀淋水 ， 无法形成水幕隔离 明火 。 按球罐本体表面积计算 ， 每平方米淋水量应大 于 9 L ／ mi n 。淋 水 装 置 应 能保 证 连 续 喷射 2 0 mi n 以上 ， 并能 在 5 m 以外 的安全位 置进 行操作 。 1 ． 5 球罐支柱防火层破裂脱落 通常对液化石油气火灾 的延续 时间按 6 h计 算， 为防止支柱因直接受火过早失去支撑能力坍塌， 对 L P G球罐支柱应采用非燃性材料进行 隔热保护， 其耐火灾延续时间不应小于 2 h 。但 在生产现场， 常见支柱防火层开裂 、 脱落 ， 其上的易熔塞有的用螺 柱塞住 ， 有 的用防火泥堵死 ， 没有起 到易熔 塞的作 用， 给球罐的安全运行带来危害。 1 ． 6 同一台泵输送不同介质 某厂 L P G球罐区储存丁烷、 丙烷 、 丙烯混合液 化石油气等介质， 但泵房设置的泵却并非输送 同一 介质 。罐 区 内同一 台罐灌 装 不 同介质 ， 同一 台泵 输 送不 同介 质 ， 由于 各 介 质 的 密 度 、 蒸 汽 压 等 物 性 不 同， 泵不在最佳状态下操作 ， 易 出现抽 空、 泵体振动 等现象 ， 从而存在轴封处介质泄漏引发事故的可能 性 。近期 惠州 炼油厂 发生 的火灾 事故 就是 由泵 密封 泄漏 油气 引起 的 。 1 ． 7 操作 规程不 规 范 某厂 L P G储罐区有 1 0余台 1 0 0 0 m。球罐 ， 却 仅有 一名 操作 人 员 。每 台 罐 每 2 h需 切 水 一 次 ， 一 名操 作人 员根 本无法 顾及 。切水 时 工人要 站在 将近 2 m高的平台上开阀门， 无法看见罐底部 的液位表 ， 仅凭 出水 口的声音 来 判 断是 否 需 关 闭 阀 门 ， 往 往 造 成 L P G喷出， H。 s气体扩散 。 按照操作规程 的规定 ， 切水时现场操作人员不 得少于 2 人 ， 1人开阀门， 1人在地面观察 ， 但实际仅 1人操作 ， 而且未带 防护 工 具 ， 一 旦 发 生 H S中毒 ， 后 果不堪 设想 。 2 L P G储罐 区设备安全管理 2 ． 1 保证罐区本质安全 本质 安全 是指从 设计 阶段 就杜 绝发 生危 险的可 能 因素 ] 。一般 情 况 下 ， 过 程 的安 全 依 赖 于 多层 次 的保 护 。第一 层保 护 是 过 程设 计 特 征 ， 接 下来 的层 次包 括控 制 系统 、 联 锁 系统 、 安 全 切 断 系统 、 保 护 系 统 、 警报 和应 急反 应 计 划 。本 质安 全 是 所 有保 护层 次 的一部 分 ， 它直 接 面 向 过程 设 计 。预 防 事故 的最 好 办法就 是确 保过 程设计 的安 全性 。本 质安全 的设 备 、 单元或工厂， 应具有尽可能大的容忍操作人员失 误 和不 正常情 况 出现 的能力 。 对 L P G球罐 ， 要保证球罐材料选用 、 结构设计 、 强 度计算 、 工 厂制 造 、 现 场 组装 、 焊 接 和检 查 验 收等 每 个环节 都遵 循相 应规 范和标 准 的要求 。尤其 要 注 意 检验 环节 ， 它包 括 原 材料 检 验 、 车 间制 造检 验 、 安 装焊接检验、 竣工检查和使用安全检查。另外 ， 需设 置 各种安 全 附件 、 控 制 系统 、 联 锁 系 统 、 安 全 切 断 系 统和应急反应措施 ， 要 由经过培训 有上 岗资格的人 员 进行操 作 ， 由此保 证设 备本 质安全 。 2 ． 2 实 行定 期检验 运 行 中的 L P G球 罐 的年度 检 查 和 定 期检 查 必 须 按照 TS GR 0 0 0 4 --2 0 0 9 { 固定式 压 力 容器 安 全技 术 监 察 规 程 和 TS GR 7 0 0 1 2 0 0 4 { 压 力 容器 定 期 检 验规 则 的规定 进 行 ] ， 不 能 随 意延 长 定 期 检 验 周 期 。实行 定期检 验是 及早 发现 缺陷 、 消除 隐患 、 保 证 设备 安全 运行 之 有 效 的措 施 。通 过 定 期 检验 ， 能 达 到 以下 目的 ① 了解 设备 的安全 状况 ， 及 时发现 问 题 ， 及时修理和消除检验中发现的缺陷， 保证设备在 检 验周 期 内连 续 安 全 运 行 。② 检 查 验 证 设 备 的 结 构 、 形 式是否 合理 ， 制 造 、 安装 质量 是否 可靠 ， 以及 缺 陷扩展 情况 等 。③及 时发 现 运行 管 理 中 的问题 ， 以 便 改进 管理 和操 作 。 除 了进 行定 期检 查外 ， 还需 进行年 度检 查 ， 即生 产 使用 中的检查 。应 检 查 球 罐 外 观 ， 球 罐所 有 焊 缝 及 法 兰接 口处有 无泄 漏 ， 结 构件 有无不 正 常的变 形 ， 安全阀、 液位计及其他附属件工作性能是否正常 ， 盛 装物料的组成变动情况 特别是 Hz s质量浓度的变 化 等 ， 以便及时采取必要措施 ， 消除可能给球罐安 全运 行带来 的 隐患 9 ] 。 球罐工作时， 也可每隔一定时 问 0 ． 5 a或 1 a 采用超声波测厚仪在原定测定点对球片厚度进行测 定 ， 测 定 点应 分 别 在 上 、 下 极 板 ， 上 、 下 温 带板 ， 赤 道 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 2年第 4 1 卷 板 ， 经 过补 焊修复 的部 位 ， 液 位经 常变动 区域 以及容 易产 生腐蚀 的部 位 。当物 料 中 的 H。 S质 量 浓 度 增 大 时 ， 这种 测定 尤 为 必要 。如果 球 罐 外壁 有 隔 热保 温体 ， 可 以在要 测定 的部位 采用 可拆卸 隔热结 构 ， 以 方便 检查 。 2 ． 3 安全附件须完整好用 1 液位 计球 罐 上应装 设现场 和远 传液位 计 ， 液位计要有高低液位报警装 置 ， 防止装灌过 量、 抽 空 。灌装 I P G时更应慎重， 应单独设高液位报警和 带联锁的高高液位报警 。 2 安 全 阀L P G 球 罐 上 必 须 设 置 2个 安 全 阀 ， 每个都 应 能满足事 故状 态下 最大泄 放量 的要求 。 同时 ， 在球 罐 的气相 部 分 还要 设 置 1个 以上 的辅 助 安全 阀 ， 当 由于火灾 高 热 而使 罐 内物 料 温度 及 压 力 上升时 ， 该阀能 自动发生作用 ， 排泄物料 ， 确保球罐 不超 压 。 3 紧急切断阀L P G球罐底部入 口管线上须 设 置 紧急切 断 阀 ， 并 与球 罐高高 液位 报警联 锁 。 4 消防喷淋装置L P G球罐上必须有完善 的 消防喷淋装置， 喷管及喷嘴必须覆盖整个球面 ， 喷淋 水 应 在 球 面 形 成 水 幕 ， 供 水 强 度 应 不 小 于 9 L ／ s m 。此外 ， 在 罐 区 应 配 置 一 定 数 量 的 消 防 水砘 ， 其射 程应 覆盖整 个罐 区 。 5 球罐 支柱 防 火层 对 L P G球罐 支柱 应采 用 非燃 性材 料进 行 隔热保 护 ， 耐 火灾 延 续 时 问不 应 小 于 2 h [ 3 ] 。要严 格要 求防火 层 的施工质 量 ， 耐火材 料 应紧贴立柱 ， 不开裂、 不脱落， 一旦发现开裂或脱落 应 及时 修复 。 2 ． 4 其他 1 球罐底部脱水管线应采用热水伴热， 尤其在 北 方地 区 ， 要 采取 防冻 措施 ， 脱水 口的静 电接地 要保 持完好 。 2 泵人 口的过滤器要完好 ， 防止粉尘进入罐 内 ， 影 响 阀门关 闭 。 3 L P G泵尽可能选用无泄漏泵 屏蔽泵 或磁 力 泵 ， 以防 止 介 质 泄 漏 。泵 的 各 密 封 点 应 密 封 不 漏 ， 消除 因介质 泄漏 而引 发火灾 。 4 建议在罐区旁设置 1台空球罐并维持低压 ， 一 旦罐区某罐发现火情 ， 可立即将该罐介质倒 向空 罐 ， 降低 火灾 风险 。 5 I P G罐 区的 操 作 必 须 按 规 程 执 行 ， 现 场 切 水操 作必 须 2 人 进 行 。不 能 采用 F型搬 手 开 关 阀 ， 要 采用 不产 生火 花 的搬 手 。切水 时必须 带好 防毒面 具 ， 以 防 H。 S中毒 。 3 结语 随着炼油厂 规模 的大 型 化 ， 其 L P G球 罐 区 的储 存量 也必 将扩 大， 单 体球 罐 的体 积也从 4 0 0 m。 、 6 0 0 m。 、 1 0 0 0 发 展 到 2 0 0 0 iT I 、3 0 0 0 m。 、 5 0 0 0 m。 。随着储存罐区储存能力的扩大和单体球 罐体积 的增大 ， 储存 的危 险物 料数 量 也越来 越 多 ， 一 旦发生 事故 ， 造 成的后果极 为严重 。因此 ， 对 L P G储 罐 区设备 的安全管理就显得越来越 重要 ， 要求 现场相 关人员要加强 日常管理 、 日常检查和维护， 确保设备 本 体及其附件 始终 处于 良好状 态__ 】 。。 。建 议 应用基 于风险的检验 R B I 风 险评 估技 术 ， 掌握重 点 部位设 备风险状态 ， 使设备长周期运 行更加可靠口 。 。 参考文献 [ 1 ] j I P A 2 o 1 1 9 8 9 ， 球形储 罐标 准I s ] ． [ 2 ] G B 1 1 1 7 4 1 9 9 7 ， 液化石油气标 准I s ] ． [ 3 ] 李世玉． 压力容器设计 工程师培 训教程 [ M] ． 北 京 新 华出版社 ， 2 0 0 5 4 5 1 4 5 6 ． [ 4 ] 杨启 明， 马廷霞 ， 王维斌． 石油化工设备安 全管理[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 8 3 ， 6 5 ， 1 4 4 ． I s ] TS G R 7 0 0 1 2 0 0 4 ， 压力容器定期检验规则I s ] ． [ 6 ] Ts G R 0 0 0 4 2 0 0 9 ， 固定式压 力容器安 全技 术监察 规 程I S ] ． [ 7 ] 史红兵． 无损检测 技术在尿 素合成塔定 期检验 中的应 用[ J ] ． 石油化工设备 ， 2 0 1 0 ， 3 9 增刊 1 4 4 4 5 ． [ 8 ] 王纪兵 ， 张斌 ， 张金伟 ， 等． 受火压力容器的检验与安 全评定[ J ] ． 石油化工设 备， 2 O 1 0 ， 3 9 2 7 0 7 6 ． [ 9 ] 徐英 ， 杨一凡 ， 朱 萍 ， 等． 球 罐和 大型储 罐[ M] ． 北 京 化 学工业 出版社 ， 2 0 0 5 1 1 8 ． [ 1 0 ]薛福连． 原油储罐 的清洗 与安全管 理[ J ] ． 石油 库与加 油站 ， 2 0 0 7， 4 1 3， 3 2 3 3 ． [ 1 1 ]胡 迪． 液化石 油气储罐 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