液化可燃气泄漏的预防措施.doc

液化可燃气泄漏的预防措施侯振华1，董海军2，萧峰1，郭晓勇1（1.中国石油抚顺石化公司，辽宁 抚顺 113001；2.中国石油兰州石化公司，甘肃 兰州 730060）摘 要：液化可燃气体（LFG）包括其他的闪蒸可燃液体（本文以LFG为代表讨论），大多在温度高于正常沸点时加压进行储存和处理，当发生泄漏后介质闪蒸，可以扩散方圆数公顷的区域，在这个区域内，任何一个诱因都有可能导致闪爆进而引起火灾，甚至引发BLEVE爆炸。本文通过事故案例论述几种预防措施和泄漏的控制方案，共同探讨该类事故的防范措施，以防悲剧重演。关 键 词：LFG； 球阀； BLEVE爆炸； 紧急遥控切断阀； 排凝阀The Measures to Prevent the Liquefied Flammable Gases leakHOU Zhen-hua，Dong hai-jun，XIAO Feng， GUO Xiao-yong（1.Petrochina Fushun Petrochemical Company，Liaoning Fushun 113001，China；2. Petrochina lanzhou Petrochemical Company，gansu lanzhou 730060）Abstract：LFG including the flammable liquid else（The LFG is the specimen of the Liquefied Flammable Gases, the flammable liquid etc in the thesis ）. most of the chemical material is produced and stored under high pressure. Besides, their temperature is higher than their boiling point. Therefor, They will diffuse several hektare where a random inducement will lead explosion and fire, even BLEVE. The thesis will expatiate several ways of preventing and controlling LFGs leak. In this way, we will resist the similar accidents together through communion and participation.Key words：LFG；Spherical valve；BLEVE；EIVs；Drainage Valve安全是炼化企业创效的基础，如果安全不保，一切效益都会化为乌有。大多数事故非常简单，要防止事故的发生，不需要深奥的理论，只需要了解以前发生的事故，剖析错在哪里，为什么会出错以及如何去避免类似的灾难。工艺介质泄漏是加工工业面临的最大危险。防止着火和爆炸面临的主要问题是防止工艺介质从装置中泄漏出来，即保持装置的完好性。液化可燃气体（LFG）的性质与石脑油或汽油等不同。汽油或石脑油溢出的蒸汽只能扩散大约油层那么大的范围，而液化可燃气体通常是在温度高于正常沸点时加压进行储存和处理。它们一旦泄漏，液化的可燃气就会闪蒸，闪蒸的蒸汽可以飘到数百米的地方，在方圆数公顷的区域，任何一个诱因都可能引起闪爆、燃烧，其泄漏后的危险性可想而之。在此引用前车之鉴来探讨液化可燃气泄漏的预防措施，以共同抵制类似悲剧的重演。1 隔断阀门的选用球阀或旋塞阀通常可被撞开或震开，在隔断有危险性的物料时，不能单独用做主隔断阀，尤其是液化可燃气体和高温重油。像这类介质压力超过其常压饱和蒸汽压，或温度接近或超过其自燃点的介质，（如液化可燃气体和大多数高温状态下的热传导油）。当发生泄漏时液化可燃气就会闪蒸，喷得很远；而高温重油则会自燃引发火灾。某炼厂蒸馏装置初馏塔底至常压炉第二路进料调节阀组压力表发生一起泄漏着火事件。事情起因是由于该压力表弹簧管端封泄漏部位焊道存在质量问题。高温初馏塔底油（319.6）漏出，其油品自燃点为294，达到自燃条件，泄漏物料着火。在处理着火事件时，调节阀压力表切断阀（球阀）失效，造成事故的进一步扩大。经专业人员分析，阀门失效原因可能存在以下三个方面：(1)球阀阀心本体或阀座密封圈（硬质金属球面密封）出现损伤，使阀体密封失效，导致阀门失效；(2)球阀在高温工况下长期使用后，阀座螺栓预紧力衰减，导致密封面不严，导致阀门失效；(3)球阀启闭件（球体）由阀杆带动旋转900动作开关，由于装置运行，高温油品在阀心处结焦或阀杆出现锈涩等情况，使启闭件（球体）旋转动作不到位，关闭不严，导致阀门失效。球阀不宜作为高温、易结焦油品的隔断，该公司已经规定在今后新、改、扩项目建设和检维修中，禁止选用球阀作为高温介质的隔断阀。而液化可燃气在生产和储存过程中，主隔断阀若选用球阀或旋塞阀，若阀门被意外撞开、震开或出现上述关不严的情况时，其危险性更大。因此液化气主隔断阀的选择也尽量不采用球阀，但是燃料气系统的辅助切断阀可采用旋塞阀或球阀，因为旋塞阀或球阀启动方便、迅速，可以快速打开或关闭燃料气1。（见下图）。2 排凝系统和放空系统的设置应用在液化可燃气系统上的排凝阀门最大不能超过3/4in（DN20），当用于定期排凝时，应在排凝线的根部增设紧急遥控切断阀。当排放阀只是用于检维修偶尔使用，平时平时应加盲板，并定期进行检查。某重油催化装置稳定单元重沸器壳程下部入口管线（DN500）上低点排凝阀DN80(远大于DN20)。排凝阀固定阀杆螺母压盖的焊点开裂后，阀门闸板失去固定，阀门失效，脱乙烷汽油泄漏（解吸塔操作压力为1.45MPa，温度124）。因喷射产生静电，11分钟后，静电积累达到放电电压放电，泄漏的脱乙烷汽油中有三分之一组分的液化气在空间形成了爆炸性混合物，遇静电火花发生爆炸。1966年2，法国的Feyzin炼油厂一个大型容器发生爆炸，这次爆炸是有关液化可燃气体最严重的事故之一。这次事故后许多炼化企业修改了他们储存和处理这类介质的标准。一名操作员在对一台装满丙烷的1200m3的球罐排水过程中，他打开阀门A和B。当有油迹流出时，他正准备关闭阀门A停止排水工作，此时阀门似乎被什么堵住了，没有看到有东西继续流出，随后又将阀门A完全打开。就在这时，堵塞物突然流出，操作员和其他两人被溅了一身液体，阀柄从阀门上脱落，无法装回去。（即使阀门可以装回去，在操作上也有很大的难度。因为阀门在储罐的正下方，罐底离地面只有1.4m，阀门很难靠近。）于此同时，丙烷蒸汽汽化吸热，阀门B也被冻住了，根本拧不动。现场示意图见下图。厚达1m的丙烷蒸汽扩散到离罐150m的地方，附近的道路被警察封锁，但在泄露发生25min中后，被一台在附近绕道行驶的汽车引燃。火焰窜了回去，球罐马上被火焰包围，但没有立即爆炸。球罐上装有喷淋水系统，但设计的供水量只有正常推荐量的一半，水的供应不足，当消防队员接上软管时，水已经用完了。为了阻止火势蔓延，消防队员使用大多数可用的水来冷却附近的球罐，他们只能将希望寄托于该罐顶的安全阀起跳来保护大火中的球罐。由于球罐下面的地面很平坦，所以没有汽化或马上燃烧的丙烷集中在罐下，随后蒸发着火。该球罐承受不了大火的炙烤，在起火90min后安全阀也没有起跳，该丙烷球罐爆炸了。50m以内的12名消防员10名被当场炸死，爆炸的冲击波越过护墙，远在140m以外的人都受到严重的烧伤，死亡人数在1518人，约80人受伤，整个区域被废弃。该球罐爆炸产生的残片，飞出去后撞断了附近一个球罐的支撑腿，该球罐翻倒了，泄露出的液体助燃了火势，又过了45分中后，这个球罐也发生了爆炸。在这次火灾中，共有5台球罐，2台其他的压力容器爆炸，3台受损。最初，人们认为是球罐上的安全阀设置不合理才导致球罐的爆炸，后来人们才认识到球罐爆炸是因为其上部的金属受热变软，其强度下降造成的。在球罐液面以下，沸腾的液体汽化保证了罐体的“凉”。而球罐的上面由于没有液体吸收热量，罐壁有可能过热，并在或低于安全阀的设定值时发生爆炸，安全阀并不能防止罐体爆炸。现在将这样的爆炸为BLEVE 爆炸3(Boiled Liquid Evaporate Vapor Explosion)，该爆炸是经过一定时间的火灾炙烤后容器爆裂, 液相急剧气化，爆炸的能量来自沸腾液体和蒸汽的膨胀，或称为“沸腾液体膨胀蒸汽爆炸”。 不同于一般的因压力过高引起的容器的炸裂，BLEVE爆炸可形成很大的火球，并且爆炸容器残骸飞离很远，人员也容易被碎片击中，受极高温度及辐射热影响之下人员伤亡很大。为了防止类似的事故发生，许多企业在继Feyzin之后采纳了类似下面的措施（见图2）：(1)液化可燃气储罐的第二只排凝阀B的尺寸限制在DN20以内，（而上述两起事例中排凝阀门的尺寸为DN80和DN50）。(2)排凝阀B的端面应在储罐阴影的外面，阀门距离地面最少1m，排凝线应非常坚固，并且支撑好，便于接近和操作。北方寒冷地区还要注意该排凝管线的防冻保温。(3)在罐底经常需要排水的管线根部（阀门A上方），安装遥控紧急切断阀门，并在现场安全、显眼的地方设置紧急切断按钮箱，按钮箱可采用玻璃门并上锁。以便在紧急情况下，操作员不必跑到操作室改变操作界面的设定才能关闭阀门。更为重要的是，应对紧急切断阀进行定期试验，在生产期间可作部分关闭试验，在停工期间一定进行全关闭试验。虽然紧急切断阀应快速关闭，但也不能太快，否则会在管道上（特别是当阀门安装在较长的管道上时）产生锤击力。(4)在罐顶安装紧急安全阀，以便在着火时，使容器内的压力在10min内减少到设计值的1/5，降低金属的应力。如果容器有保温，时间可延长到30min，如果地面再有一定的坡度，时间可延长到1小时。(5)将地面做成斜面，以便使溢出的液体流到积液坑里。避免泄漏出来的液体在罐的正下方凝聚，燃烧。(6)提供喷水或浇水系统。（浇水是将水浇在罐的顶部，而喷水是将水喷向罐的整个表面。）如果有保温浇水的速率为2.4L/(m2min)。如果没有保温喷水的速率应为9L/(m2min)。（GB50160-2008见8.6.6）(7)安装可燃气体检测仪，提供早期泄露报警。图2压力容器防火的方法3 泄漏的控制(1)安装紧急遥控切断阀安装紧急遥控切断阀在上已经提到，这里做补充说明。紧急切断阀及其控制线缆的设计和安装，考虑尽量避免着火影响，或应进行防火保护，如阀门可用防火的箱子或袋子套起来，线缆埋地铺设等。另外，在检修期间应该应该对起紧急切断的止回阀进行检查和试验（如机泵出口的止回阀）。如果对那些有运动部件的设备不进行定期检查，在危急时刻期望它起作用是很难实现的。(2)注水法4根据第GB50160-2008中6.3.16“全压力式储罐应采取防止液化烃泄漏的注水措施。”当储罐入口或出口发生泄漏时，通过在储罐的入口注水，将液态烃或液化可燃气顶到储罐上方，使得泄漏出的是水而非可燃液体。(3)降低储罐的压力，减少泄漏量。例如在罐顶安装紧急遥控安全阀等。4 结束语控制液化可燃气的泄漏的方法读者心中一定也会有其他行之有效的方法。但不论怎样，在控制泄漏的过程中都应该严禁任何人员进入泄漏出的可燃气团中，因为如果发生着火，气团中的人员将会受到严重烧伤，造成事故性质的进一步恶劣。当然，如果泄漏很小，我们可以使用喷水的方法逼退蒸汽，保护人员关闭阀门，隔断泄漏。也可以采取适当的防护措施，允许人员将手臂伸入可燃的气团中关闭阀门。不过，我们最好应对各自管理和操作的装置进行危险性和可操作性（HAZOP）分析，