關(guān)于重大危險(xiǎn)源液氯儲(chǔ)罐自動(dòng)控制方案的實(shí)現(xiàn)

周雙

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

隨著國(guó)家安全監(jiān)督總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)安監(jiān)總管三[2014]116號(hào)文件的出臺(tái)，各地方政府、安監(jiān)局對(duì)各個(gè)化工企業(yè)的有毒、有害介質(zhì)存放、三廢排放、以及一些重大化學(xué)品危險(xiǎn)源存儲(chǔ)進(jìn)行了全面檢查。液氯儲(chǔ)罐因其為重大危險(xiǎn)源，一旦泄露將產(chǎn)生不可估量的后果，被列為檢查的重點(diǎn)對(duì)象。

為了落實(shí)“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”方針，盡可能減輕不必要的損失和有效的預(yù)防、控制液氯儲(chǔ)罐區(qū)重大危險(xiǎn)事故風(fēng)險(xiǎn)，除了提高管理水平，提高事故應(yīng)急救援能力外，要采用安全的生產(chǎn)工藝和安全儀表控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)SIS），保證整個(gè)裝置安全可靠的運(yùn)行。因此針對(duì)此液氯儲(chǔ)罐存在的重大隱患進(jìn)行安全診斷并且將整改方案進(jìn)行實(shí)施。

1 工藝技術(shù)

由氯氣處理工序來(lái)的干氯氣，經(jīng)氯氣緩沖罐進(jìn)入氯氣液化器進(jìn)行液化，出來(lái)的氣液混合物經(jīng)液氯氣液分離器分離，液氯進(jìn)液氯貯罐，未液化氯氣尾氣去鹽酸工序或次氯酸鈉工序。

2 液氯儲(chǔ)罐當(dāng)前的現(xiàn)狀

以某公司為例：原有液氯儲(chǔ)罐4個(gè)（1～4#），新增液氯儲(chǔ)罐1個(gè)（用于事故狀態(tài)下倒罐），均處在半封閉區(qū)域內(nèi)（上有罩棚）；每個(gè)液氯儲(chǔ)罐均設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)顯示和信號(hào)遠(yuǎn)傳的磁翻板液位計(jì)1個(gè)、隔膜壓力表1個(gè)、隔膜壓力變送器1個(gè)以及熱電阻溫度計(jì)1個(gè)。遠(yuǎn)傳信號(hào)在控制室DCS上進(jìn)行顯示、報(bào)警；進(jìn)料、出料管道設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制閥門(mén)；罐區(qū)內(nèi)裝有有毒氣體檢測(cè)探頭，在控制室內(nèi)GDS系統(tǒng)上進(jìn)行顯示和報(bào)警。整個(gè)裝置的自動(dòng)化水平很低。鑒于當(dāng)前的狀況，一旦有氣體泄漏現(xiàn)場(chǎng)操作人員去現(xiàn)場(chǎng)操作閥門(mén)相當(dāng)危險(xiǎn)，并且泄露的液氯會(huì)擴(kuò)散到其它區(qū)域，導(dǎo)致事故范圍擴(kuò)大，這樣會(huì)嚴(yán)重威脅到操作人員和周?chē)藛T的生命安全。

3 整改方案

根據(jù)現(xiàn)狀和當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)局提出的一些合理化建議以及國(guó)家安監(jiān)總局的116號(hào)文件，對(duì)此液氯儲(chǔ)罐的安全隱患做出了具體的整改方案。

3.1 首先根據(jù)液氯儲(chǔ)罐現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行過(guò)程危險(xiǎn)性（HAZOP）分析，確定液氯儲(chǔ)罐工藝的過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)以及取得必要過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)降低要求的安全功能。然后將安全功能分配到保護(hù)層對(duì)每個(gè)安全儀表確定相應(yīng)的安全完整性等級(jí)。根據(jù)上述分析結(jié)果增加以下措施：

3.1.1 每個(gè)液氯儲(chǔ)罐增加1個(gè)安全完整性等級(jí)為≥SIL1級(jí)的外測(cè)式遠(yuǎn)傳液位計(jì)；

3.1.2 每個(gè)液氯儲(chǔ)罐增加1個(gè)安全完整性等級(jí)為≥SIL1級(jí)的遠(yuǎn)傳壓力變送器；

3.1.3 每個(gè)液氯儲(chǔ)罐進(jìn)料、出料管道設(shè)置1個(gè)兩位式控制閥門(mén)，每個(gè)閥門(mén)設(shè)施2個(gè)串聯(lián)的電磁閥，其中一個(gè)電磁閥的安全完整性等級(jí)為≥SIL1級(jí)。

3.1.4 增加一套安全儀表控制系統(tǒng)(SIS)。

3.2 其它防護(hù)措施

3.2.1 將原有的半封閉廠(chǎng)房進(jìn)行封閉，廠(chǎng)房?jī)?nèi)部液氯罐區(qū)周?chē)O(shè)置圍堰，防止在液氯泄露情況下向外擴(kuò)散。

3.2.2 將封閉廠(chǎng)房的檢修通道門(mén)設(shè)置為電動(dòng)卷簾門(mén)，在發(fā)生液氯泄露事故時(shí)，有毒氣體監(jiān)測(cè)（GDS）系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)鎖電動(dòng)卷簾門(mén)將其關(guān)閉。液氯廠(chǎng)房?jī)?nèi)、外部設(shè)置電動(dòng)卷簾門(mén)手動(dòng)操作柱，保證罐區(qū)內(nèi)部檢修人員能夠及時(shí)逃生。

3.2.3 增加應(yīng)急吸收裝置，當(dāng)事故狀態(tài)下啟動(dòng)應(yīng)急吸收裝置，使用固定吸風(fēng)口的風(fēng)機(jī)將泄露產(chǎn)生的氯氣吸收到應(yīng)急吸收塔進(jìn)行處理。

3.2.4 增加視頻監(jiān)控設(shè)備，控制室的操作人員能夠及時(shí)了解液氯儲(chǔ)罐的內(nèi)部狀況。

4 整改方案的實(shí)現(xiàn)

由于當(dāng)前液氯儲(chǔ)罐的自動(dòng)控制水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能保證在事故狀態(tài)下緊急停車(chē)，因此對(duì)液氯儲(chǔ)罐改造增加安全儀表控制系統(tǒng)是必不可少的，一旦液氯儲(chǔ)罐出現(xiàn)事故時(shí)，安全儀表控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)動(dòng)作，使生產(chǎn)過(guò)程安全停止運(yùn)行或者轉(zhuǎn)入預(yù)定的安全狀態(tài)。具體的實(shí)施方案如下：

4.1 我們將液氯儲(chǔ)罐新增加的遠(yuǎn)傳壓力、液位的信號(hào)引入SIS進(jìn)行顯示、報(bào)警。將液氯儲(chǔ)罐的入料和出料兩位式自動(dòng)切斷閥的閥位反饋信號(hào)在原有DCS上進(jìn)行顯示，SIS與DCS分別實(shí)現(xiàn)對(duì)此閥門(mén)的遠(yuǎn)程控制。并且在SIS控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)液氯儲(chǔ)罐液位高關(guān)閉進(jìn)料切斷閥門(mén)的聯(lián)鎖與液位低關(guān)閉出料切斷閥門(mén)的聯(lián)鎖。原有在DCS系統(tǒng)上進(jìn)行顯示、控制的溫度、壓力、液位遠(yuǎn)傳信號(hào)均保持不變。

液氯儲(chǔ)罐的入料和出料兩位式自動(dòng)切斷閥可以在工藝需要的情況下使用遠(yuǎn)程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)倒罐。

4.2 由于液氯儲(chǔ)罐存放的液氯屬于劇毒物質(zhì)，因此針對(duì)這種介質(zhì)在液氯儲(chǔ)罐的易泄漏口設(shè)置了有毒氣體檢測(cè)探頭，信號(hào)傳送到控制室GDS控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警。一旦檢測(cè)到有氯氣泄露報(bào)警，則將啟動(dòng)聯(lián)鎖關(guān)閉液氯儲(chǔ)罐區(qū)檢修通道口處的電動(dòng)卷簾門(mén)并同時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng)應(yīng)急吸收裝置的事故風(fēng)機(jī)、堿液循環(huán)泵，將泄漏產(chǎn)生的氯氣用事故風(fēng)機(jī)吸入到應(yīng)急吸收裝置進(jìn)行反應(yīng)處理。

4.3 應(yīng)急吸收裝置的事故風(fēng)機(jī)、堿循環(huán)泵的狀態(tài)和控制以及電動(dòng)卷簾門(mén)的控制均在控制室中DCS上實(shí)現(xiàn)。

4.4 增加對(duì)罐區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在罐區(qū)的兩側(cè)包括人員出入通道口加裝視頻監(jiān)控?cái)z像頭，畫(huà)面引入到控制室，讓操作員能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)罐區(qū)內(nèi)的突發(fā)情況和外來(lái)人員進(jìn)入的情況。液氯儲(chǔ)罐兩側(cè)的監(jiān)控?cái)z像頭的安裝高度大概在5.5m左右，保證能夠監(jiān)測(cè)到其頂部。

5 儀表選型

目前鑒于國(guó)家安全監(jiān)管總局發(fā)布的116號(hào)文件之后，我們都開(kāi)始逐步加深對(duì)安全儀表控制系統(tǒng)（SIS）的認(rèn)識(shí)，儀表制造廠(chǎng)家也是如此。因此市場(chǎng)上出現(xiàn)的帶安全認(rèn)證（SIL等級(jí)）的儀表也是良莠不齊，為了更好的實(shí)現(xiàn)安全儀表功能，現(xiàn)場(chǎng)儀表以及SIS一定要選用知名度高、適用范圍廣、準(zhǔn)確可靠的產(chǎn)品。

根據(jù)液氯儲(chǔ)罐裝置目前的狀況和其自身低溫、毒害特性、為了避免減少泄漏點(diǎn)，不采取設(shè)備重新預(yù)制儀表接口，因此液位采用具有安全完整性等級(jí)≥SIL1的外測(cè)式液位計(jì)，安裝方便、維護(hù)量低、測(cè)量精度高。

液氯儲(chǔ)罐的入料和出料兩位式自動(dòng)切斷閥選用波紋管單座氣動(dòng)切斷閥。閥芯材質(zhì)選用堆焊司太萊合金；閥座材質(zhì)采用PTFE軟閥座；波紋管密封的上閥蓋材質(zhì)采用哈氏合金。這樣能夠更好的提高閥門(mén)的密封等級(jí)，減少閥門(mén)的泄漏。兩位式自動(dòng)切斷閥配套閥門(mén)限位開(kāi)關(guān)和2個(gè)電磁閥。2個(gè)電磁閥分別在SIS與DCS兩個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖和控制，并且采用串聯(lián)形式連接，當(dāng)工藝正常運(yùn)行時(shí)，DCS控制其中一個(gè)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉，一旦出現(xiàn)事故或者故障（氣源故障、電源故障）時(shí)SIS能及時(shí)作出判斷啟動(dòng)聯(lián)鎖控制程序關(guān)閉自動(dòng)切斷閥。參與SIS聯(lián)鎖控制的兩位式自動(dòng)切斷閥的儀表安全完整性等級(jí)≥SIL1。

遠(yuǎn)傳壓力變送器采用隔膜密封式遠(yuǎn)傳壓力變送器。隔膜材質(zhì)采用鉭。

整個(gè)安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為故障安全型，即當(dāng)安全儀表內(nèi)部故障時(shí)，安全儀表系統(tǒng)能夠按照預(yù)定的方式將過(guò)程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。安全儀表控制系統(tǒng)的控制器、通訊模塊、電源模塊、卡件等采用冗余設(shè)置。

6 總結(jié)

經(jīng)過(guò)此次改造，提升了液氯儲(chǔ)罐裝置的整體自動(dòng)化水平，與此同時(shí)更大限度的降低了液氯儲(chǔ)罐事故發(fā)生的概率。只有這樣在保證人員安全第一的情況下，企業(yè)這樣才能創(chuàng)造更大的財(cái)富。