lpg站爆炸危险区域划分及电气设备选型(附lpg地下贮罐开罐检验安全技术分析)
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lpg站爆炸危险区域划分及电气设备选型(附lpg地下贮罐开罐检验安全技术分析),机械毕业设计
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LPG 地下贮罐开罐检验安全技术分析 论文作者：阮中伟 按照我国压力容器安全技术监察规程，在用压力容器内外部检验每 6年至少进行一次的要求，大丰公司按规定于 05年二季度对 LPG充装站的地下贮罐进行了开罐检验。 1 概述 位于江苏省大丰市的通达大丰天然气有限公司是通达能源集团的全资子公司。在大丰市压缩天然气 (CNG)减压站投用前主要从事管道液化气运营和瓶装液化气灌 装业务。 2004 年 6 月大丰市压缩天然气 (CNG)减压站投产运行，大丰市城区管道燃气由液化石油气转换为天然气。目前液化气站仅承担液化 石油气灌装任 务，站区 LPG贮存能力为 45m3 ，共有二台 20m3的 LPG贮罐和一台 5m3的残液罐，今年距上次开罐检验已满 5年，故近期站区停止运行，对三台贮罐和站区相关设备、阀门、工艺管线进行检验和维修。 2 贮罐开罐检验操作技术分析 本次开罐检验过程大致可分为前期准备、气站停运置换、开罐检验维修、气站恢复运行等四个步骤。 2.1 前期准备 开罐检验对任何一个 LPG气站来讲都是一项重大操作。针对本次大丰公司开罐检验将采用三个罐同时检验、整个气站正常的生产运行全面停止的特点，前期各项准 备工作显得格外重要。 1、与开罐检验主管部门和施工单位负责人共同讨论制定检验检修工作的主要内容。 2、制定合理的开罐检验实施方案和安全应急方案。 3、准备所属的各种设备、器材、配件。 4、培训相关操作人员。 5、提前安排 LPG进气计划。 2.2 气站停运置换 2.2.1 充装完贮罐内的 LPG 用压缩机将贮罐压力升高进行充装钢瓶操作，当充装泵抽空后换罐充装，靠ntsLPG 气压将空罐中的残液压至残液罐，残液压空后用压缩机将罐气相抽至残液罐，当贮罐压力降至 0.04Mpa时停压缩机。 2.2.2 排残液 待残液罐压力升至 0.5Mpa时，开残液罐排残液阀门将残液排至残液池并用水冲洗，残液管中见气相 LPG时关闭排残液管道阀门。 2.2.3 贮罐泄压放散 缓慢打开贮罐的放空阀，将残余 LPG气相高空排放，打开管路与贮罐连通阀门，管路与贮罐同时降压，根据风向和聚集浓度，控制放散速度，并采用间断放散的方法将贮罐内残压排泄至零。 2.2.4 水浸泡 从 LPG卸液管处接消防水管，引消防水向贮罐内注水至满罐，同时从放空管处排放被水 赶出的残余 LPG气体，水注满后浸泡 24小时。 2.2.5 打开人孔 水浸泡结束后，用空压机从卸车气相管中加压，将贮罐和管路系统中的水赶净后，打开贮罐放空阀将贮罐和系统中的空气放空，拆下安全阀、液面计，打开人孔盖通风。 2.3 开罐检验维修 2.3.1 贮罐 1、将埋贮罐的黄沙挖开运至地面。 2、贮罐内部环、纵焊缝打磨除锈，磁粉探伤，确认焊缝合格。 3、贮罐局部测厚，确认壁厚无减薄。 4、贮罐外防腐检查，局部恢复，牺牲阳极保护镁阳极及填充物进行更 换。 2.3.2 工艺管道 站区内工艺管道随机选择 10处以上进行测厚，确认管壁无减薄。 2.3.3 阀门 站区内所有阀门进行解体检修，更换填料、密封垫圈。 2.3.4 安全阀 所有安全阀重新进行校验、定压。 2.4 气站恢复运行 nts 2.4.1 设备恢复 所有检验维修项目结束后，将贮罐人孔盖封闭好，工艺管线阀门、安全阀、液面计安装到位，贮罐用黄沙埋好。 2.4.2 贮罐、管路系统试压气密 用空压机向贮罐和管路系统压入空气，系 统压力升到 1.6Mpa，保压 3小时，用肥皂水对各法兰连接处、阀门密封处查漏，确认无漏点后，开放空阀将系统压力泄至零。 2.4.3 系统抽真空 在卸车管处连接真空泵，对贮罐和管路系统抽真空，真空度保持在 -0.08Mpa。 2.4.4 卸 LPG LPG槽车进站，改好正常卸车流程，将 LPG卸入贮罐内。 2.4.5 钢瓶充装 改好钢瓶充装工艺流程，在装瓶台处少量放散，用含氧仪测量放空气体氧含量合格后，进行 LPG装瓶操作，整个气站恢复正常运行。 3 贮罐开罐检验操作安全 分析 贮罐开罐检验是一项相对复杂、考验操作人员综合能力、危险性较高的操作，因此，操作人员的安全意识、每个环节采取的安全措施是否到位、应急安全预案是否合理等都对整个检验工作能否安全顺利完成起着举足轻重的作用。 3.1 贮罐开罐检验总体安全要求 1、对参与施工人员进行安全教育。组织所有参加本项工作的人员认真学习开罐检验方案和相关安全消防知识。 2、放散时监护人员仔细检查确保 30 米半径范围内无火源，操作人员应密切注意周围情况，严格控制放散速度。 3、开罐检验施工时，施工人员必须开具施工作业票，各项施工、操作必须有安全人员现场监护。非作业人员一律不得进入作业现场。 4、每次进罐作业前，应先检查罐内可燃气体浓度和含氧量，确认合格后方可进罐施工。 5、作业时，严格遵守各项安全管理规定，不得用铁器敲打管道。 6、作业人员应穿戴防静电工作服和工作靴。一切有可能产生火花的器具，如nts打火机、手机等一律不得带入作业区。 7、现场工具材料应有序摆放，作业现场消防器械时刻处于完好状态。 3.2 各操作阶段安全注意要点 3.2.1 气站停运置换阶段 1、用压缩机抽空罐内气体时，注意罐压力不能太低，防止 LPG 气体夹带残液对压缩机造成损坏。 2、排残液过程要缓慢，并用水稀释，防止大量 LPG气体急速冲出。 3、贮罐残气泄压时要缓慢从高空排放，并注意风向。排放可采用间断进行的方法，当 LPG 有一定的聚集量时，应及时停止排放，待扩散后再进行放散。另外也可采取燃烧放散的方法，利用专用的引出管和防回火设施，控制速度，将LPG燃烧放散，从而达到贮罐降压放散作用。 4、注水过程中注意工艺流程，正确开关管路系统阀门，防 止水在系统中互窜。放水时要确认排水处于开位，防止因加压损坏设备。 5、开人孔过程轻拿轻放，注意起重设备位置，防止重物落下伤人和损坏设备。 3.2.2开罐检验、设备维修阶段 1、作业区域内严禁烟火。 2、检验维修人员进入设备前一定要做氧含和爆炸气体浓度分析。 3、进入容器施工时，容器外一定要有专人监护。 4、设备内外机械打磨时要采取相应的防范措施。 3.2.3 气站恢复运行阶段 1、选择合适的人孔、法兰密封垫片，将连接人孔、法兰的螺栓把紧，静电跨接连接好。 2、气密试验时严防设备超压。 3、人孔、法兰连接处用肥皂水仔细查漏。 4、抽真实时一定要将系统压力抽至 -0.08Mpa以下，确保氧含量不超标。 5、卸 LPG时严格按操作规程执行。 6、系统投用时用 LPG再次置换系统残余空气。 4 开罐检验需注意的几个问题 4.1 安全保障 nts 开罐检验前要制定详细的操作方案和安全保障措施，安全责任和操作内容细化至每个人，操作人员在操作过程中各负其责，胆大心细，严格按照各种方案进行操作， 特别是在气站停运置换和恢 复供气阶段，各项操作要有专人统一指挥，各步骤间互相协调，各种安全、消防设施配备到位。 4.2 检修内容 严格按照压力容器安全技术监察规程所规定的内容和步骤进行检验、维修，确保检验维修质量。 4.3 设备防腐恢复 挖开贮罐外黄沙进行外观检验后，应对受损坏的防腐层用防腐涂料进行修复。牺牲阳极保护应做相应检验，必要时对其进行更换。因管壁测厚、阀门维修而对管道、阀门局部外表面打磨之处进行防腐恢复。 4.4 安全附件检验 安全附件、管道阀门虽然不是开罐检验强制检查内 容，但安全附件、管道阀门的定期检验对气站安全运行起着重要作用，安全阀单独校验每年一次，压力表每半年校验一次，管道阀门在运行过程中发现问题随时处理或者更换。 4.5 贮罐轮换检验 对于某些 LPG气站，为不影响正常供气，多个贮罐只能采取轮流检验的方法，每个贮罐单独检验而其它贮罐正常运行。这种检验模式对施工期间的安全保障要求更 加苛刻，作业罐与运行罐之间连接处加装盲板进行隔离，作业区内由专人定期持燃气浓度报警仪进行检测，机械打磨时必须采取措施防止火花飞溅。 5 结束语 LPG 贮罐开罐检验 共历时 9 天，由于准备工作做得比较充分，施工操作人员严格按照施工方案进行操作，安全措施采取得当，所以本次开罐检验维修等各项工作进展顺利，整个气站恢复运行后，设备运转正常，静密封点无泄漏发生。 (本文作者：阮中伟 业务支持部安全运行经理 工程硕士 高级工程师 ) ntsLPG 站爆炸危险区域划分及电气设备选型 论文作者：庄稼盛 摘要： 探讨了 LPG 站爆炸危险区域的划分，分析了防爆电气设备的选型，提出预防 LPG 站火灾爆炸事故应采取的措施。 关键词： LPG 站；爆炸危险区域；电气设备；火灾爆炸 LPG 爆炸需要同时具备 LPG、氧气和引燃源。因此要避免 LPG 站发生火灾，就要保证在发生 LPG 泄漏时站内的电气设备不成为引燃源。这对 LPG 站危险区域的划分和防爆电气设备的选型提出了较高的要求。 1 危险区域的划分 1 1 划分的原则 国际电工委员会根据爆炸性混合物出现的频 繁程度和持续时间对爆炸危险区域做出了如下划分： 0 区是连续地存在危险性大于 1000h a 的区域； 1 区是断续地存在危险性 10 1000h a 的区域； 2 区是事故状态下存在危险性 0 1 10h a 的区域。 我国也采用了国际电工委员会的划分原则，规定 0 区是存在连续级释放源的区域； 1 区是存在第一级释放源的区域； 2 区是存在第二级释放源的区域。区域的划分可以根据通风条件适当调整。当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级；当通风不好时，应提高爆炸危险区域等级。 由此可见， LPG 站在正常运行时，站内的生产设备，如 烃泵、压缩机、阀门等的密封处都存在 LPG 泄漏的可能。因此，站内的储罐区、烃泵房、压缩机房、灌瓶问、瓶库等生产场所均为 1 区。 1 2 区域的划分 根据爆炸和火灾危险环境电气装置设计规范和中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 (试行 )的规定 1，城镇燃气设计规范对 LPG 站用电场所爆炸危险区域和等级作了明确的划分 2。 nts2 防爆电气设备的选型 2 1 防爆标志 在防爆电气设备选型时，除注明防爆电气设备 I 的型号外，应以防爆标志 (见图 1)作为选型的依据，依次标明防爆型式、设备 类别、气体级别、温度组别 I等。如 Ex： dIIBT3 为隔爆型、工厂用类、 B 级 T3 组的防爆电气设备的防爆标志。 设备选型 爆炸危险环境可分为爆 炸性气体环境及爆炸性粉尘环境。目前我国绝大多数防爆电气产品按爆炸性气体环境用防爆电气设备制造检验标准生产，适用于爆炸性气体环境 3。按照所采取的防爆措施，适用于爆炸性气体环境的防爆电气设备可分为隔爆型 d、增安型 e、本质安全型 (ia、 ib)、正压型 p、充油型 0、充砂型q、无火花型 n、浇封型 m、气密型 h 等多种防爆型式。几类常用的爆炸性气体环境电气设备选型见表 1。 表 1 爆炸性气体环境电气设备的选型 设备 0 区 1 区 2 区 电机 隔爆、 正压型 隔爆、正压、 增安、无火花型 nts电器和仪表 （固定安装） 隔爆型 隔爆型 照明 灯具 固定安装 及移动式 隔爆型 隔爆、 增安型 携带式 隔爆型 隔爆型 变压器 隔爆、正压、 增安型 操作箱 隔爆、正压型 隔爆、 正压型 控制盘 本质安全型 ia（按钮） 配电盘 隔爆型 nts 分类、分级及分组 防爆电气设备分 2 类： I 类为煤矿井下用电气设备；类为工厂用电气设备。类电气设备又按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比分为 3 级 A、 B、 C，并按其最高表面温度分为 6 组 T1 T6(见表 2)。 由表 2 可见，从危险程度看， C B A， T6T5WT3T12T1，即 C 级和 T6 组可燃气体混合物对电气设备要求最严格。对应等级的防爆电气设备可按表 2 选用。 表 2 防爆电气设备分类、分级及分组对应的爆炸性气体 类 和 级 最大试 验安全 间隙 s 最大点 燃电 流比 r T1 T2 T3 T4 T5 T6 t/C 450 450 t/C 300 300 t/C 200 200 t/C 135 135 t/C 100 100 t/C 85 A 0.9 s/mm 0.8 r 乙烷、 丙烷、 甲苯、 一氧化 碳 丁烷、 乙醇、 丙烯、 乙酸乙 酯 戊烷、 汽油、 硫化 氢、环 已烷 乙醚、 乙醛 亚硝 酸、 乙酯 0.5 0.45 环丙 环氧 异戊 ntsB s/mm 0.9 r 0.8 烷、焦 炉煤 气、二 甲醚 乙 烷、丁 二烯 乙烯 二烯 C s/mm 0.5 r 0.45 水煤 气、氢 二硫 化碳 硝酸 乙酯 注：最小点燃电流比 r 为各种易燃物质的最小点燃电流与实验室的甲烷最小点燃电流之比； t 为引燃温度。 2 2 防爆电气设备的选型 先对 LPG 站用电场所爆炸危险区域和等级进行划分；再根据表 1、 2 的规定，选择适合 LPG 站危险区域使用的电气设备。根据以上的选型方式，本质安全型的 电气设备可用于站区内 0 区、 1 区和 2 区等任何环境；隔爆型电气设备适用于站区内灌瓶间、瓶库、压缩机房、烃泵房、气化间等 1 区及 2 区环境，增安型电气设备 一般用在站区 2 区环境。 同时还应注意气体和环境适应性、维修和经济效益等因素。 爆炸性混合物的危险程度 爆炸性混合物的危险程度 是指爆炸性混合物对应的气体级别、温度组别。因此，选用的防 爆电气设备的级别和组别应不低于 LPG 对应的级别和温度组别。按照气体或蒸气爆炸性混合物分级 分组的规定，丙烷、丁烷的级别和组别分别是 ATl、 AT2。因此， LPG 站 1 区场所应选用隔爆型电气设备，具体的防爆标志宜选择高一级或更高级别的产 品 (如 d BT4)。 环境条件 上述防爆性能都以标准环境为基本条件。防爆设备分为户内使用与户外使用，户内使用的设备用于户 外，环境温度为 40就不适合了；户外使用的设备nts要适应露天环境，要求采取防日晒、雨淋和风沙等措施。因此，用在户外的防爆电气设备应选用带有防腐电工标 志的产品，如 WF2，表示适用于户外 2类环境 (强腐蚀环境 )。 维修 防爆电气设备使用期间的维护和保养极为重要。设计时防爆电气设备宜选用易更换型产品，其结构越简单越好。要注意管理方便，维修时间短且费用少，还要做好备品和备件的储存。 经济效益 选用防爆电气设备，不仅要考虑价格，还要对其可靠性、寿命、运转费用、耗能及维修等作全面的分析，以选择最适合最经济的产品。 3 火灾爆炸事故的预防 3 1 区域划分与选型的局限性 进行 LPG 站危险区域划分和防爆电气设备选型，其根本目的是为了保 证 LPG站的安全，避免火灾事故的发生。然而在一些 LPG 站的火灾事故分析中发现，如果单纯按照以上方法进行区域划分与选型，还是不能杜绝火灾事故发生。 如 2002 年，广东惠州某储配站发生 LPG 泄漏事故， LPG 泄漏至离灌瓶间 25m的值班室，值班室内冰箱压缩机启动产生的火花引发火灾爆炸。而值班室设 在辅助区内，按规范规定辅助区是无危险场所。又如 2005 年 3 月，广州市某 LPG加气站内加气枪发生故障，引起 LPG 泄漏，气雾竟高达 3 层楼，远远超过规 范规定的距室内地面垂直高度 3m 以下的空间为危险区域，而 3m 以上为无危险 场所的范围。 英、法、美等先进国家的有关规范规定 LPG 储罐、灌瓶 间与站内建构筑物的防火间距比我国规范规定的防火间距还要小一些，但这些国家 LPG 站泄漏爆炸事故却很少发生。这些都说明无危险场所只是一个相对的概念， 也就是说，所谓无危险场所不等于无危险存在。如果单纯按照国家规范进行区域划分及选型，还不能彻底保证 LPG 站的安全，必须进一步采取预防措施。 3 2 火灾爆炸事故的预防 3 2 1 LPG 泄漏的预防 nts 防止 LPG 站火灾爆炸事故的发生，必须在工艺设备、消防设施和管理水平等方面着手。从 源头上防止 LPG 泄漏，完善事故的应急机制，控制泄漏事故的扩大。 在设计上，应强调各专业积极协调配合，采用先进的设备与系统流程，消除或减少 LPG 泄漏及积聚，完善 LPG 站的设计；在施工中，应加强 LPG 站的施工管 理，保证工程质量；在日常管理上，应从制度上加强各类生产设备的维护与检修，保证设备的正常运行；注意加强培训，提高员工素质和事故应急处理能力，着力于 防患，以避免 LPG 站火灾爆炸事故的发生。 3 2 2 发生泄漏时事故的预防 LPG 站发生 LPG 泄漏时，防止火灾爆炸事故发生应从防止 LPG 积聚 、消除或控制电气设备线路产生火花或电弧以及为事故的应急处理争取时间等方面来考虑。 总图布置 在总图布置中，应充分考虑 LPG 站用电场所爆炸危险区域与等级划分的因素。 a LPG 供应基地总平面分区设置，分为生产区和辅助区，生产区宜布置在站区全年最小频率风向的上风侧或上侧风侧，生产区与辅助区之间应设置高度不低于 2m 的非燃烧体实体围墙，尽量减少 LPG 泄漏和发生事故时对辅助区的影响。 b在 LPG 站用地许可与总体布局合理的前提下，适当增大储罐区、灌装区与站内辅助用房的防火间距，将配电室、值班室、 消防泵房等电气设备较多的建筑物集中在辅助区内，缩短消防反应时间，有利于安全管理与生产管理。 生产区的预防措施 a工艺装置宜采取露天或敞开式布置，减少 LPG 的积聚。 b各生产用房宜设置 LPG 泄漏报警及机械通风装置，当发生 LPG 泄漏时，在可燃气体报警仪报警同时启动防爆风机，将室内的 LPG 排至室外。 c在满足工艺生产及安
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