工藝措施在液化石油氣儲罐泄漏與火災(zāi)事故中的應(yīng)用

張瑞韜（寧波市危險化學(xué)品應(yīng)急救援研究中心， 浙江 寧波 315000）

工藝措施在液化石油氣儲罐泄漏與火災(zāi)事故中的應(yīng)用

張瑞韜（寧波市危險化學(xué)品應(yīng)急救援研究中心， 浙江 寧波 315000）

工藝措施運(yùn)用得當(dāng)將起著不可替代、事半功倍的作用。本文介紹了液化石油氣儲罐發(fā)生泄漏與火災(zāi)事故時所采取的關(guān)閥斷料、切斷熱源、注水排險、實(shí)施堵漏、倒罐降壓、放空降壓、惰性介質(zhì)滅火、引火點(diǎn)燃等工藝措施原理、實(shí)施方法和注意事項(xiàng)。

工藝措施；液化石油氣；泄漏；火災(zāi)

0 引言

液化石油氣作為民用燃料使用越來越普及，具有節(jié)能、清潔、使用方便等特點(diǎn)。同時液化石油氣是一種易燃易爆的危險物質(zhì)，在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和使用環(huán)節(jié)極易發(fā)生事故。隨著液化石油氣的廣泛應(yīng)用，因操作不當(dāng)和管理不慎導(dǎo)致的人身傷亡及財產(chǎn)損失的事故也屢見不鮮。2015年7月16日，山東日照石大科技石化有限公司違規(guī)注水倒罐，導(dǎo)致液化石油氣儲罐泄漏，繼而發(fā)生著火爆炸事故，造成2名消防員受輕傷、7 輛消防車毀壞、部分球罐以及周邊設(shè)施和建構(gòu)筑物不同程度損壞，罐區(qū)周邊1km范圍內(nèi)居民房屋門窗被震壞，直接經(jīng)濟(jì)損失2812萬元［1］。

1 常用工藝措施

工藝措施是在事故狀態(tài)下采取的工藝操作，利用石油化工廠的物質(zhì)、裝置和設(shè)備，在廠方工程技術(shù)人員的配合下，采取斷絕可燃物料、降溫、降壓、導(dǎo)流等方法制止泄漏或?qū)⒒馂?zāi)撲滅。實(shí)施工藝措施技術(shù)要求高、涉及范圍廣、風(fēng)險性較強(qiáng)，因此在實(shí)際應(yīng)用的過程中，務(wù)必要周密計(jì)劃，謹(jǐn)慎實(shí)施。運(yùn)用得當(dāng)，工藝措施將起到不可替代、事半功倍的作用。液化石油氣儲罐泄漏與火災(zāi)事故中常用的工藝措施包括以下8項(xiàng)措施。

1.1 關(guān)閥斷料

關(guān)閥斷料是基于隔離法滅火原理，將著火設(shè)備的液化石油氣進(jìn)口或出口閥門關(guān)閉，切斷著火設(shè)備與其它儲罐或裝置之間的物料來源，中斷可燃物料的供應(yīng)，降低著火設(shè)備的壓力，是防止事故擴(kuò)大的最佳手段。在液化石油氣管線因泄漏發(fā)生火災(zāi)時，可采取關(guān)閉儲罐出口閥門斷絕氣源；液化石油氣儲罐在進(jìn)料過程中罐體發(fā)生火災(zāi)時，可關(guān)閉儲罐進(jìn)口閥門切斷氣源輸入。

關(guān)閥斷料應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①實(shí)施關(guān)閥斷料前應(yīng)確認(rèn)火災(zāi)或泄漏點(diǎn)處在閥門之后，且閥門保持完好；②管線上有多個閥門可選用的，優(yōu)先選擇遠(yuǎn)程控制緊急切斷閥；③正在進(jìn)行進(jìn)料作業(yè)的，應(yīng)先關(guān)閉遠(yuǎn)程出口閥門和烴泵等設(shè)備；④關(guān)閉手動閥門時，操作人員應(yīng)在水槍噴霧的掩護(hù)下進(jìn)行，同時切實(shí)做好個人安全防護(hù)。

1.2 切斷熱源

液化石油氣儲罐發(fā)生火災(zāi)，儲罐在池火或噴射火的燒烤下，容易發(fā)生物理爆炸，繼而發(fā)生沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸（BLEVE），造成嚴(yán)重后果。采用噴淋降溫切斷熱源是撲救液化石油氣火災(zāi)極為關(guān)鍵的一環(huán)，其目的在于：①保證罐體鋼材足夠的屈服或拉伸強(qiáng)度，以保持罐體的完整性不致于坍塌；②保證液化石油氣的溫度或所對應(yīng)的飽和蒸氣壓處于安全的范圍。

切斷熱源應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①應(yīng)優(yōu)先選用確認(rèn)完好的固定噴淋設(shè)施；②冷卻強(qiáng)度不低于10L/m2·min；③液化石油氣氣相及液相溫度在160～170℃之間時儲罐會發(fā)生爆破，故應(yīng)控制液化石油氣溫度在150℃以下為宜；④儲罐在不采取任何措施下，會在10分鐘左右發(fā)生爆炸，因此應(yīng)在火災(zāi)發(fā)生后立即打開固定噴淋設(shè)施；⑤由于儲罐濕壁在火災(zāi)燒烤下，使?jié)癖趦?nèi)側(cè)的液化石油氣氣化帶走熱量，因而冷卻應(yīng)以干壁優(yōu)先，且冷卻要均勻、不留空白；⑥火場用水量大，應(yīng)采用多種方式確保火場供水。

1.3 注水排險

當(dāng)全壓力式液化石油氣儲罐底部或儲罐底部引出的液相管及閥門發(fā)生泄漏著火時，利用液化石油氣密度比水小且不與水相溶的性質(zhì)，通過注水線、進(jìn)液管或排污管向儲罐內(nèi)注水，抬高液化石油氣液位，使泄漏點(diǎn)處于水面以下，用水代替液化石油氣從泄漏點(diǎn)漏出，從而將火撲滅或終止液化石油氣泄漏，為實(shí)施堵漏或倒罐創(chuàng)造了有利條件。

注水排險應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①應(yīng)通過烴泵、消防車水泵以較高壓力進(jìn)行注水，同時在泵出口處設(shè)置止回閥，以防液化石油氣竄入注水線；②水溫不能高于液化石油氣的溫度，以防注入的水對液化石油氣起到加熱作用，從而加劇險情；③注水過程中應(yīng)密切觀察儲罐液位，到達(dá)儲罐容積90%時的警戒液位時，應(yīng)立即停止注水。為了防止因水壓過大或注水量過大導(dǎo)致冒頂，可采取邊注水、邊倒罐的方法，把事故罐中的液化石油氣逐漸倒入其他儲罐；④對于冷凍儲存的液化石油氣儲罐和罐頂氣相管及閥門泄漏著火時不能采用此法。

1.4 實(shí)施堵漏

液化石油氣儲罐、管道、法蘭等因設(shè)計(jì)、選材存在問題，以及介質(zhì)腐蝕、操作不當(dāng)，緊固件松弛、密封件老化等原因，造成液化石油氣泄漏事故，泄漏的液化石油氣與空氣形成爆炸性混合氣體，當(dāng)遇到點(diǎn)火源，極易引發(fā)爆燃事故。

實(shí)施堵漏是處理化工災(zāi)害事故的常用工藝措施。對于泄漏壓力不高的，可采取木楔、硬質(zhì)橡膠塞、棉布條等進(jìn)行封堵、纏繞，或金屬螺釘加粘合劑旋擰堵塞；利用液化石油氣氣化吸熱、容易使水結(jié)冰的特點(diǎn)，可在泄漏點(diǎn)纏上棉織物，用繩子、銅絲固定，澆水凍住止漏；對于儲罐或管道上出現(xiàn)的帶狀、不規(guī)則裂紋，可使用專用的管道內(nèi)封式、外封式、捆綁式充氣堵漏工具進(jìn)行堵漏；對于連續(xù)化生產(chǎn)或無法關(guān)閥斷料的情形，可采取帶壓堵漏法，將專用夾具固定在泄漏處，通過注射嘴由高壓油泵向夾具內(nèi)注入密封劑進(jìn)行堵漏。

實(shí)施堵漏應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①在對泄漏部位實(shí)施堵漏時，應(yīng)采用噴霧水對泄漏氣體進(jìn)行稀釋、驅(qū)散，防止形成爆炸性混合氣體；②消除事故點(diǎn)周邊所有點(diǎn)火源，操作時使用無火花工具；③冷凍法堵漏僅適用于泄漏壓力較低、環(huán)境溫度較低的情況。

1.5 倒罐降壓

液化石油氣儲罐泄漏著火，在冷卻下控制燃燒，當(dāng)液位較高時，可通過倒罐的方法將著火罐中的液化石油氣倒入安全儲罐中去，以降低液位和壓力，減少燃燒物質(zhì)，縮短燃燒時間，降低爆炸風(fēng)險。常用的倒罐方法是通過烴泵或壓縮機(jī)倒罐。另外亦可依靠罐內(nèi)壓差作為動力進(jìn)行倒罐，如兩個儲罐之間的液位高低產(chǎn)生的靜壓差、著火罐中的液化石油氣受熱后飽和蒸氣壓明顯提高產(chǎn)生的壓力差、注入壓縮氣體產(chǎn)生的壓力差等。

倒罐降壓應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①采用注入壓縮氣體和壓縮機(jī)倒罐的方法可能會導(dǎo)致泄漏加劇，使災(zāi)情擴(kuò)大；靜壓差倒罐速度慢且容易達(dá)到壓力平衡，因而盡可能選用烴泵進(jìn)行倒罐；②倒罐時要注意防止罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓引起回火，倒罐末期可向罐內(nèi)注入適量的氮?dú)猓员苊獍l(fā)生次生災(zāi)害；③事故狀態(tài)下的倒罐技術(shù)要求很高，須在確保安全的情況下組織實(shí)施。

1.6 放空降壓

當(dāng)儲罐受到火勢威脅又來不及倒罐時，將液化石油氣通過火炬線排入火炬系統(tǒng)燃燒，或開啟放空閥向大氣放散液化石油氣氣體，以降低儲罐內(nèi)壓力，保護(hù)儲罐安全，防止超壓而發(fā)生爆炸災(zāi)害。

安全閥的設(shè)計(jì)、選用，其排放能力是能滿足發(fā)生火災(zāi)情況下最小排氣截面面積要求的。但若不能采取措施防止安全閥因罐壁溫度升高失去強(qiáng)度，從而影響其排放能力，則不能保證儲罐的安全。故除了加強(qiáng)罐體冷卻外，可觀察溫度、壓力傳感數(shù)據(jù)，適時主動通過與安全閥并聯(lián)的放空線、系統(tǒng)火炬線排氣泄壓。若無遠(yuǎn)程控制閥可使用，切勿登罐作業(yè)，可通過氣相平衡管線從其它地方排入火炬系統(tǒng)。若排放量過大，液態(tài)液化石油氣進(jìn)入火炬線，為避免液化石油氣氣化損壞火炬線或在火炬處泄漏及形成火雨而引發(fā)次生災(zāi)害，可通過氣相平衡管線將液化石油氣排入安全儲罐中。

1.7 惰性介質(zhì)滅火

氮?dú)狻⒄羝榷栊越橘|(zhì)在石油化工廠內(nèi)較為常見，惰性介質(zhì)滅火具有經(jīng)濟(jì)易得、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)。合理利用這些惰性介質(zhì)輔助液化石油氣泄漏火災(zāi)事故的處置，往往取得很好的滅火效果。

液化石油氣儲罐或管線發(fā)生泄漏時，可以開啟氮?dú)?、水蒸氣系統(tǒng)，對事故現(xiàn)場內(nèi)所形成的蒸氣云進(jìn)行稀釋、驅(qū)散，消除火災(zāi)隱患。發(fā)生池火時，可在圍堰內(nèi)施放氮?dú)狻⑺魵膺M(jìn)行滅火。大量的惰性介質(zhì)充盈事故區(qū)域空間，可防止形成爆炸性混合氣體或達(dá)到窒息滅火的目的。

罐頂注氮排險與罐底注水排險有著相似的原理。當(dāng)罐頂管線、法蘭等發(fā)生泄漏或形成火炬燃燒時，利用氮?dú)饷芏缺葰庀嘁夯蜌庑〉奶匦裕芍苯油ㄟ^氮?dú)饩€或利用氣相平衡管線從罐頂往罐內(nèi)注入氮?dú)?。?dāng)壓力較高的氮?dú)庾⑷斯迌?nèi)后，氣相液化石油氣液化，上層氣相空間被氮?dú)庹紦?jù)，氮?dú)獯嬉夯蜌鈴男孤c(diǎn)漏出，從而將火撲滅或終止液化石油氣泄漏。操作時應(yīng)確保氮?dú)鈮毫υ诠迌?nèi)液化石油氣壓力與安全閥開啟壓力之間。

1.8 引火點(diǎn)燃

采用點(diǎn)燃的工藝措施一般有兩種：①液化石油氣儲罐發(fā)生泄漏、火災(zāi)，當(dāng)無法通過倒罐、放空等措施進(jìn)行降壓排險時，可用軟管、燃燒噴嘴等與儲罐連接，將液化石油氣引流到相對安全區(qū)域點(diǎn)燃，在安全監(jiān)護(hù)下控制燃燒殆盡。②液化石油氣儲罐發(fā)生泄漏，若無法關(guān)閥斷料與有效地實(shí)施堵漏，且不將泄漏物點(diǎn)燃將帶來更嚴(yán)重的后果時，應(yīng)使用曳光彈、點(diǎn)火棒等主動點(diǎn)燃，控制其穩(wěn)定燃燒。若不能采取其它措施時，只能控制液化石油氣燃盡。當(dāng)液化石油氣泄漏擴(kuò)散蔓延較大范圍，點(diǎn)燃可能帶來嚴(yán)重后果時，切勿采取引火點(diǎn)燃措施。

引火點(diǎn)燃應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①引火點(diǎn)燃應(yīng)在噴霧水槍的掩護(hù)下進(jìn)行，且點(diǎn)燃之前應(yīng)對周邊環(huán)境可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測；②采取引火點(diǎn)燃，須根據(jù)實(shí)際情況果斷作出選擇，同時做好防范措施，謹(jǐn)慎實(shí)施。

2 工藝措施運(yùn)用案例

2015年10月4日，超強(qiáng)臺風(fēng)“彩虹”重創(chuàng)粵西。湛江市霞山區(qū)臨港工業(yè)園內(nèi)富多液化公司的 3 個液化石油氣球形儲罐受強(qiáng)臺風(fēng)襲擊導(dǎo)致罐體泄漏，其中1#罐發(fā)生液相泄漏，2#和3#儲罐的氣相管被大風(fēng)連根拔起發(fā)生氣相泄漏，3 個儲罐一共合計(jì)800余噸液化石油氣。富多液化公司周圍有10多家危化品工廠，1萬噸以上的儲油罐有20余個。泄漏罐體一旦發(fā)生爆炸，極有可能引起周邊危化品發(fā)生連環(huán)爆炸。

結(jié)合實(shí)際情況，專家組專家和現(xiàn)場救援組最終確定用消防水槍對1 #罐泄漏的液相煤氣進(jìn)行稀釋，對2#和3#號罐采用先封堵泄漏口、再用煤氣槽車轉(zhuǎn)移儲罐存氣的方法進(jìn)行處置。5日5 時 40 分，1 #罐體內(nèi)的氣體全部排完，這意味著泄漏事故主要險情已經(jīng)排除。而后，2 #罐和3 #罐泄漏口分別封堵成功。6 日 6 時 30 分，泄漏罐體內(nèi)殘余的 400 余噸液化石油氣全部由煤氣槽車安全轉(zhuǎn)移。案例中成功運(yùn)用了放空、堵漏、輸轉(zhuǎn)的工藝措施。

3 結(jié)語

在液化石油氣儲罐泄漏處置與火災(zāi)撲救中，工藝措施是科學(xué)有效的處置方法，合理運(yùn)用可以解決其它方法解決不了的問題。靈活運(yùn)用常用的工藝措施，須熟悉液化石油氣的特性、儲罐的結(jié)構(gòu)、管線的布局、液化石油氣儲配工藝和操作過程等，并將工藝措施添加到現(xiàn)場處置預(yù)案中去，定期開展實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練進(jìn)行檢驗(yàn)，不斷修改完善。事故狀態(tài)中，工藝措施須在專家和工程技術(shù)人員的論證下得出方案，在確保安全的前提下組織實(shí)施。

［1］國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于山東石大科技石化有限公司“7·16”著火爆炸事故情況的通報［N］.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局國家煤礦安全監(jiān)察局公告，2015，（8）：16-19.

［2］邢志祥.火災(zāi)環(huán)境下液化氣儲罐熱響應(yīng)動力過程的研究［D］.南京：南京工業(yè)大學(xué)，2004：49.

［3］祖因希.液化石油氣操作技術(shù)與安全管理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.356-360.

［4］陳捷生，謝思佳，鄭佳欣，等.驚心動魄40小時發(fā)生了什么？［N］.南方日報，2015，10，09（A01）.

張瑞韜，男，工程師，從事危險化學(xué)品應(yīng)急救援研究。