化工園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力建設(shè)研究

王曉明,呂 穎

(江蘇省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，江蘇 南京 210042)

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化工園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力建設(shè)研究

王曉明,呂 穎

(江蘇省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，江蘇 南京 210042)

化工裝置泄漏是造成重大火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生的主要原因之一，而80%以上的化工裝置泄漏都發(fā)生在化學(xué)品輸送管道，尤其是壓力管道上。目前化工園區(qū)內(nèi)多數(shù)中小化工企業(yè)尚未掌握壓力管道泄漏的封堵技術(shù)，也未配備相應(yīng)的設(shè)備和材料，針對(duì)這一現(xiàn)狀，提出了將壓力管道泄漏封堵工作納入化工園區(qū)應(yīng)急管理范疇的方案。首先由園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)通過現(xiàn)有封堵資源調(diào)研、企業(yè)封堵資源需求分析,掌握?qǐng)@區(qū)壓力管道泄漏封堵能力現(xiàn)狀及缺口；其次園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)通過加強(qiáng)封堵技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè)、建立壓力管道泄漏模型、配置封堵工器具、編制應(yīng)急處置方案等手段整合并完善園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力；最后園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)通過搭建泄漏封堵操作平臺(tái)，以滿足高效、機(jī)動(dòng)的封堵要求，從而提高化工園區(qū)安全保障水平。

化工園區(qū)；壓力管道；泄漏封堵；能力；應(yīng)急管理

化工園區(qū)聚集了大量的化工企業(yè)，其化工裝置規(guī)模大，重大危險(xiǎn)源數(shù)量多，化工工藝復(fù)雜，緣于企業(yè)間裝置的密集效應(yīng)，一旦發(fā)生事故，極易產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，導(dǎo)致事故擴(kuò)大化[1-3]。近年來化工園區(qū)重大事故頻發(fā)，通過對(duì)事故進(jìn)行調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，化工裝置泄漏是引發(fā)重大火災(zāi)、爆炸、中毒事故的主要原因之一[4]。而80%以上的化工裝置泄漏都發(fā)生在化學(xué)品輸送管道，特別是壓力管道上[5]。目前我

國(guó)化工園區(qū)的現(xiàn)狀是園區(qū)內(nèi)企業(yè)規(guī)模不一，應(yīng)急處置水平相差較大，許多中小化工企業(yè)尚未掌握壓力管道泄漏的封堵技術(shù)，也未配備相應(yīng)的設(shè)備和材料，一旦壓力管道發(fā)生泄漏，無法在最短時(shí)間內(nèi)控制事故。

鑒于化工園區(qū)的高風(fēng)險(xiǎn)性，園區(qū)管理機(jī)構(gòu)作為管理者應(yīng)重視和加強(qiáng)園區(qū)內(nèi)應(yīng)急管理能力建設(shè)，提高其應(yīng)急處置能力，并針對(duì)壓力管道泄漏封堵這一難題，依托園區(qū)應(yīng)急資源，整合園區(qū)應(yīng)急能力，將壓力管道泄漏封堵工作納入園區(qū)應(yīng)急管理范圍。

筆者參與了“江蘇省高危行業(yè)事故應(yīng)急服務(wù)特色業(yè)務(wù)建設(shè)(BM2012067)”項(xiàng)目，主持了其子課題“高危行業(yè)應(yīng)急能力建設(shè)”，并與江蘇省某國(guó)家級(jí)化工園區(qū)合作設(shè)計(jì)并完成了園區(qū)壓力管道泄漏封堵操作平臺(tái)，取得了較好的應(yīng)用成果?；诖?，本文對(duì)化工園區(qū)應(yīng)急管理中壓力管道泄漏封堵能力建設(shè)做相關(guān)技術(shù)和方法的研究和探討。

1 壓力管道泄漏封堵技術(shù)

壓力管道泄漏的原因多為密封點(diǎn)失效或由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)生腐蝕或焊縫缺陷[6]。當(dāng)壓力管道發(fā)生泄漏時(shí)，一般采用較多的方法是管道帶壓封堵。帶壓封堵就是在不影響管道正常運(yùn)行的情況下，采用專業(yè)封堵工具，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)處置，從而使泄漏得到及時(shí)控制的一種方法[7]。根據(jù)不同的封堵機(jī)理，可以把帶壓封堵技術(shù)分為帶壓焊接封堵技術(shù)、注劑式帶壓封堵技術(shù)、帶壓粘接封堵技術(shù)和帶壓頂壓封堵技術(shù)等[8]。選用合適的封堵方法是及時(shí)、有效控制泄漏的關(guān)鍵。但需要注意的是，由于注劑式帶壓封堵技術(shù)和帶壓粘接封堵技術(shù)所使用的封堵材料多為化學(xué)膠粘劑，因此進(jìn)行封堵作業(yè)時(shí)應(yīng)先確認(rèn)管道內(nèi)介質(zhì)特性，要求其不得與封堵材料發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，以保證封堵效果。

2 化工園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力建設(shè)

壓力管道帶壓封堵是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜及綜合性很強(qiáng)的工作，因此成立專業(yè)的機(jī)構(gòu)是十分必要的。目前，部分大型化工企業(yè)也成立了相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，但多數(shù)流于粗放式管理，直接導(dǎo)致了職責(zé)不明、人員隨意及技術(shù)落后等一系列的問題。化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)依托園區(qū)的應(yīng)急管理，整合園區(qū)內(nèi)壓力管道泄漏封堵應(yīng)急能力，將封堵工作納入化工園區(qū)應(yīng)急管理范圍，這樣可以很好地解決現(xiàn)有矛盾。化工園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力建設(shè)包括現(xiàn)有封堵資源調(diào)研、企業(yè)封堵資源需求分析等泄漏封堵能力基礎(chǔ)工作和泄漏封堵能力建設(shè)方案設(shè)計(jì)工作。

2.1 泄漏封堵能力建設(shè)基礎(chǔ)工作

2.1.1 現(xiàn)有封堵資源調(diào)研

化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)調(diào)查并收集園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)現(xiàn)有的封堵資源，包括：封堵工具、封堵材料、封堵作業(yè)人員及其專業(yè)水平；園區(qū)內(nèi)及附近社會(huì)救援力量(企事業(yè)單位)；園區(qū)自有的應(yīng)急資源。

2.1.2 企業(yè)封堵資源需求分析

化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)組織園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)統(tǒng)一分析封堵資源需求。首先由企業(yè)分析裝置中易發(fā)生泄漏的壓力管道，明確管道內(nèi)介質(zhì)類別及其狀態(tài)(溫度、壓力等參數(shù))，確定泄漏模型[9]，定量說明事故后果嚴(yán)重程度，并列出最佳的封堵方法及可用的封堵技術(shù)。在進(jìn)行需求分析時(shí)，可結(jié)合定性與定量安全評(píng)價(jià)方法，如可將危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)、故障類型和影響分析(FMEA)與道化學(xué)法、個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量法相結(jié)合[10]，以確保信息的全面與準(zhǔn)確。如果園區(qū)內(nèi)某些企業(yè)不具備封堵資源需求分析的能力，則可由園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)專業(yè)人員協(xié)助完成，最后企業(yè)將封堵資源需求分析材料交給園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)匯總。

2.2 泄漏封堵能力建設(shè)方案設(shè)計(jì)

化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)將現(xiàn)有封堵資源與企業(yè)封堵資源需求進(jìn)行比較分析，找出應(yīng)急資源缺口，缺口主要體現(xiàn)為封堵技術(shù)人員的數(shù)量及水平、封堵工具及材料，并以此為基礎(chǔ)著手設(shè)計(jì)化工園區(qū)壓力管道封堵能力建設(shè)方案。

2.2.1 加強(qiáng)封堵技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè)

化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)立應(yīng)急封堵小組，小組成員可由企業(yè)封堵人員兼職，也可配備專職人員，并根據(jù)園區(qū)規(guī)模、事故發(fā)生概率和封堵復(fù)雜程度等要素，確定封堵技術(shù)人員的來源與數(shù)量。但需要注意的是，應(yīng)急封堵小組應(yīng)考慮人員流動(dòng)性問題，并適當(dāng)增大安全系數(shù)。

此外，化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)定期組織封堵技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)。培訓(xùn)可以通過軟件模擬、現(xiàn)場(chǎng)操作、應(yīng)急演習(xí)等多種方式開展，以保證封堵人員熟練掌握相關(guān)技術(shù)。

2.2.2 建立壓力管道泄漏模型

確立壓力管道泄漏模型是正確使用堵漏技術(shù)的前提。以天然氣管道為例，主要有Levenspie、Crowl孔隙模型和管道模型[11-13]，其中孔隙模型又分為小孔模型和大孔模型。管道內(nèi)介質(zhì)類別及其狀態(tài)、管道材料及敷設(shè)都會(huì)對(duì)壓力管道泄漏模型產(chǎn)生一定程度的影響，因此封堵技術(shù)人員在現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)預(yù)先建立壓力管道泄漏模型，將不同場(chǎng)景設(shè)置下的泄漏模型與堵漏技術(shù)進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。

2.2.3 編制應(yīng)急處置方案

化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)根據(jù)企業(yè)封堵資源需求分析的統(tǒng)計(jì)匯總結(jié)果，分析各企業(yè)堵漏方法的異同，將其歸納分成若干個(gè)類型，據(jù)此設(shè)定泄漏場(chǎng)景，并在設(shè)定的場(chǎng)景下編制應(yīng)急處置方案。同時(shí)，對(duì)編制的應(yīng)急處置方案應(yīng)定期組織評(píng)審，當(dāng)園區(qū)內(nèi)企業(yè)發(fā)生工藝變化時(shí)，要及時(shí)上報(bào)，以方便相關(guān)人員修訂處置方案。

2.2.4 配置封堵工器具

為了達(dá)到泄漏封堵快速、及時(shí)的目標(biāo)，化工園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)應(yīng)為封堵工作配置移動(dòng)封堵處置平臺(tái)，該平臺(tái)宜與已有應(yīng)急處置車輛合用。封堵處置平臺(tái)由移動(dòng)車輛(車輛大小依據(jù)工具多少確定)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)、應(yīng)急處置設(shè)備、應(yīng)急洗消設(shè)備和配電系統(tǒng)組成。應(yīng)急處置設(shè)備包括封堵工器具庫(kù)和相關(guān)配套設(shè)備設(shè)施。封堵工器具庫(kù)主要存放帶壓焊接封堵工具、注劑式帶壓封堵工具、帶壓粘接封堵工具和帶壓頂壓封堵工具，如管道金屬套具、外封堵漏帶、磁壓式工具、管道封堵氣囊等相應(yīng)的消耗輔料；相關(guān)配套設(shè)備設(shè)施主要包括噴霧噴粉裝置、倒罐裝置、洗消溶液配制噴灑裝置、就地控制柜、工具柜和應(yīng)急監(jiān)測(cè)儀器等[4]。對(duì)封堵處置平臺(tái)應(yīng)做好日常點(diǎn)檢工作，以減少應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的相應(yīng)時(shí)間。

2.2.5 建立泄漏封堵操作平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

建立化工園區(qū)內(nèi)壓力管道泄漏封堵操作平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可以整合封堵技術(shù)人員、壓力管道泄漏模型、應(yīng)急處置方案和封堵設(shè)備設(shè)施的信息，最快地為壓力管道泄漏封堵工作提供數(shù)據(jù)支持，有效完成應(yīng)急封堵工作。在對(duì)泄漏封堵操作平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置封堵技術(shù)人員培訓(xùn)和封堵模擬的演習(xí)模塊，方便相關(guān)人員熟悉應(yīng)急啟動(dòng)全過程；同時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性和安全性，應(yīng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server，簡(jiǎn)稱C/S)的結(jié)構(gòu)[14]。泄漏封堵操作平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

當(dāng)化工園區(qū)發(fā)生壓力管道泄漏時(shí)，應(yīng)急管理人員接警后啟動(dòng)泄漏封堵操作平臺(tái)，選取事故發(fā)生企業(yè)的信息及相關(guān)泄漏數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成設(shè)定場(chǎng)景，并將其與實(shí)際事故信息進(jìn)行對(duì)比，如相同則啟動(dòng)應(yīng)急處置方案，確認(rèn)封堵工具及相關(guān)封堵技術(shù)人員，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)封堵救援；如與設(shè)定場(chǎng)景不同，則由應(yīng)急管理人員輸入實(shí)際事故信息數(shù)據(jù)，平臺(tái)自動(dòng)調(diào)用封堵方法數(shù)據(jù)庫(kù)生成包括封堵工具、封堵人員和作業(yè)流程的封堵方案。封堵方法數(shù)據(jù)庫(kù)的后臺(tái)支持包括化學(xué)品數(shù)據(jù)庫(kù)、泄漏情景數(shù)據(jù)庫(kù)、泄漏元件數(shù)據(jù)庫(kù)、封堵工具數(shù)據(jù)庫(kù)和封堵人員數(shù)據(jù)庫(kù)。封堵方案生成后應(yīng)急管理人員組織現(xiàn)場(chǎng)封堵救援。后一種情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)急管理人員應(yīng)在救援工作結(jié)束后，回顧前期調(diào)研工作，查找設(shè)定場(chǎng)景遺漏原因，完善設(shè)定場(chǎng)景模塊，并對(duì)應(yīng)急處置方案進(jìn)行評(píng)審和修訂。

設(shè)置演習(xí)模塊主要有兩個(gè)作用：一是協(xié)助調(diào)試并完善泄漏封堵操作平臺(tái)，平臺(tái)建設(shè)后期，應(yīng)急管理人員可以組織封堵技術(shù)人員采用頭腦風(fēng)暴法或Delphi法假想企業(yè)內(nèi)泄漏事故，通過模擬操作，檢驗(yàn)設(shè)定場(chǎng)景與應(yīng)急處置方案的完整性；二是可用于組織封堵技術(shù)人員的定期培訓(xùn)和演習(xí)，使相關(guān)人員熟悉泄漏封堵操作平臺(tái)使用方法，從而減少應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間。

3 結(jié) 論

通過化工園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力建設(shè)方案設(shè)計(jì)，園區(qū)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)通過現(xiàn)有封堵資源調(diào)研、企業(yè)封堵資源需求分析的方式整合園區(qū)現(xiàn)有資源，以加強(qiáng)封堵技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè)、配置封堵工器具、編制應(yīng)急處置方案等手段建設(shè)園區(qū)壓力管道泄漏封堵能力，并通過搭建泄漏封堵操作平臺(tái)，確保封堵工作高效機(jī)動(dòng)，滿足了園區(qū)內(nèi)相關(guān)事故的應(yīng)急需求，從而提高了化工園區(qū)安全保障水平，促進(jìn)化工園區(qū)安全健康可持續(xù)發(fā)展。

[1] 王曉媛,趙東風(fēng),劉樂.苯胺裝置火災(zāi)爆炸事故的多米諾效應(yīng)分析[J].安全與環(huán)境工程,2009,16(5):80-84.

[2] Salzano E,Cozzani V.The analysis of domino accidents triggered by vapor cloud explosions[J].ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2005,90:271-284.

[3] Khan F I,Abbasi S A.Estimation of probabilities and likely consequences of a chain of accidents (domino effect) in Manali Industrial Complex[J].JournalofCleanerProduction,2001(9):493-508.

[4] 閆宏偉.重大危機(jī)源泄漏機(jī)理及應(yīng)急封堵技術(shù)研究[D].太原:太原理工大學(xué),2012.

[5] Fuchs H V.Ten years of experience with leak detection by acoustic signal analysis[J].JournalofAppliedAcoustic,1999,33:1-19.

[6] 秦紅.不停輸帶壓封堵技術(shù)研究[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2009(2)：43-45.

[7] 王金榮.壓力容器壓力管道帶壓密封技術(shù)[M].天津：天津大學(xué)出版社,2007：52-55.

[8] 張仕民，譚桂斌， 朱宵宵，等.油氣管道維搶修技術(shù)進(jìn)展[J].石油機(jī)械,2011,39(10):174-178.

[9] 馮文興,王兆芹,程五一.高壓輸氣管道小孔與大孔泄漏模型的比較分析[J].安全與環(huán)境工程,2009,16(4):108-110.

[10]王曉明,夏爾淳,施祖建,等.基于安全距離的重大危險(xiǎn)源安全規(guī)劃研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2013,39(8):46-49.

[11]Levenspie l O.EngineeringFlowandHeatExchange[M].New York:Plenum Press,1984.

[ 12]Crowl D A.ChemicalProcessSafety:FundamentalswithApplications[M].New York:Prentice Hall,1990.

[13]王新.天燃?xì)夤艿佬孤U(kuò)散事故危害評(píng)價(jià)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2010.

[14]丁曉嘩，蔣軍成，羅宗軍,等.工業(yè)事故性泄漏及應(yīng)急堵漏模擬軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2005(2)：226-228.

Research on Capacity Building of Leakage Sealing of Pressure Pipelines in Chemical Industry Park

WANG Xiaoming,LV Ying

(JiangsuAcademyofSafetyScienceandTechnology,Nanjing210042,China)

Chemical plant leakage is one of the main causes of fire and explosion accidents,and 80% of leakage emergences take place in transmission pipelines,especially the pressure pipelines.Most small and medium sized chemical companies do not have the leakage sealing technology for pressure pipelines. Neither are they equipped with appropriate equipments and materials.In view of the current situation of leakage sealing resources of pressure pipelines in Chemical Industry Park,this paper puts forward the plan to build leakage sealing of pressure pipelines into emergency management of Chemical Industry Park.Firstly, the status and gap is learnt by the emergency management agency of Chemical Industry Park through investigation and analyzing the leakage sealing resource;sedondaly,the leakage sealing capacity is integrated and improved through team construction,leakage model,sealing equipment configuration and emergency response programming;finally the leakage sealing platform is built to meet the requirement of sealing pressure pipelines efficiently and thus improve the security level of Chemical Industry Park.

Chemical Industry Park;pressure pipeline;leakage sealing;capacity;emergency management

1671-1556(2015)01-0144-04

2014-07-02

2014-09-02

國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2013年安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項(xiàng)目；江蘇省高危行業(yè)事故應(yīng)急服務(wù)特色業(yè)務(wù)建設(shè)項(xiàng)目(BM2012067)

王曉明(1982—)，男，碩士，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)安全評(píng)價(jià)師，國(guó)家注冊(cè)安全工程師，主要從事企業(yè)安全管理及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作。E-mail：wxmtalk@163.com

X937;X

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10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.01.027