立式拱頂鋼制食用油儲(chǔ)罐吸癟事故的處理與預(yù)防

張永富

【摘要】文章介紹采用同品種食用油注罐加壓法處理食用油儲(chǔ)罐吸癟事故，并提出通過削減呼吸閥負(fù)壓閥盤的質(zhì)量等方法預(yù)防儲(chǔ)罐吸癟事故。

【關(guān)鍵詞】食用油儲(chǔ)罐；吸癟事故；修復(fù)；預(yù)防措施

油罐在儲(chǔ)存油品及運(yùn)作過程中，由于內(nèi)外環(huán)境的變化或人為操作的失誤，造成罐體的承載能力超出其自身的正常承受范圍，導(dǎo)致罐體形態(tài)變異失穩(wěn)，如鼓脹、折彎凹陷癟變以致爆裂，這種情況一旦發(fā)生，對(duì)油庫(kù)的安全危害極大。國(guó)內(nèi)曾報(bào)道過因操作失誤造成食用油罐倒塌泄露和致人員傷亡的特大安全事故。按《食用油庫(kù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》及有關(guān)規(guī)范，我國(guó)現(xiàn)有食用油儲(chǔ)油罐大多采用立式拱頂鋼制，罐體常壓設(shè)計(jì)，正常操作壓力維護(hù)在500Pa左右，設(shè)計(jì)壓力為-490～1960Pa。常壓儲(chǔ)罐吸癟的現(xiàn)象在石油化工系統(tǒng)屢有發(fā)生，多年來都有相關(guān)的研究和報(bào)道，糧油儲(chǔ)備行業(yè)對(duì)食用油儲(chǔ)罐吸癟事故的研究和報(bào)道不多見。食用油儲(chǔ)罐是糧油倉(cāng)儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施，其安全維護(hù)和規(guī)范以及正確的運(yùn)作對(duì)庫(kù)區(qū)的安全生產(chǎn)意義重大。文章結(jié)合在工作中遇到的食用油儲(chǔ)罐吸癟事故及修復(fù)操作進(jìn)行分析，并就其處理方法和預(yù)防措施進(jìn)行探討，供參考。

1食用油儲(chǔ)罐概況

發(fā)生吸癟事故的食用油儲(chǔ)罐罐體編號(hào)為1#和2#，兩個(gè)罐規(guī)格相同。

食用油儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)容積：1260m3

裝載量：1000t

儲(chǔ)存油品：大豆油

罐體高度：18.9m

罐內(nèi)半徑：4.5m

罐體總重：38.90t

設(shè)計(jì)內(nèi)壓：常壓

呼吸閥類型及數(shù)量：DN 100全天候呼吸閥，油罐頂部對(duì)稱安裝兩套。

油罐壁厚度：最下四層為8mm，中間四層為6mm，最上三層為5mm。鋼板寬度1500mm。油罐體內(nèi)部15.5 m處設(shè)加強(qiáng)環(huán)（抗風(fēng)圈梁），加強(qiáng)環(huán)型號(hào)為L(zhǎng)100x63x8；油罐壁上端設(shè)包邊角鋼，型號(hào)為L(zhǎng)65x8，與罐壁連接采用搭接結(jié)構(gòu)。罐頂為弧狀結(jié)構(gòu)，采用6mm厚鋼板，頂板間連接采用對(duì)接連接，罐頂中心頂板2000x6。

油罐于2014年建成投入使用，結(jié)構(gòu)為自支承拱頂，鋼材用料為Q235-A（見圖1）。

2食用油儲(chǔ)罐吸癟事故及原因分析

2.1事故1

2016年7月，在1#罐出油作業(yè)過程中，工作人員為了加快大豆油裝車的進(jìn)度，同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)單泵流量58m3/h的油泵進(jìn)行出油作業(yè)。兩臺(tái)泵組運(yùn)作約1h后儲(chǔ)罐發(fā)生悶響，罐體震動(dòng)，罐體東北側(cè)上部?jī)商幭騼?nèi)凹陷，凹陷葉片形，涉陷處長(zhǎng)約4.5 m，陷最深處約20cm，總面積約20㎡，凹陷邊緣有輕度折痕，罐體變形較為嚴(yán)重。

原因分析：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，造成事故的主要原因是同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)油泵運(yùn)作，流量過大，罐內(nèi)液位下降速度快，在罐頂抽樣孔、充氮?dú)饪?、人孔等都關(guān)閉的情況下，起平衡罐體內(nèi)外壓力的兩個(gè)DN 100呼吸閥補(bǔ)氣不足，罐內(nèi)形成超強(qiáng)負(fù)壓，將罐體吸癟。

2.2事故2

2017年11月，2#油罐靜態(tài)儲(chǔ)存大豆油約400t，在無油品進(jìn)出作業(yè)和其他人為操作的情況下發(fā)生悶響，檢查發(fā)現(xiàn)罐體北側(cè)上部一處向內(nèi)凹陷，陷深處約10cm，陷面無折痕。

原因分析：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和觀察，罐體發(fā)生凹陷時(shí)沒有外力推動(dòng)操作。造成事故的原因是前期食用油庫(kù)區(qū)驟冷下雨，天氣驟變致罐內(nèi)空間混合氣體快速收縮，短時(shí)間內(nèi)形成罐內(nèi)強(qiáng)負(fù)壓，呼吸閥沒有起到及時(shí)的壓力調(diào)節(jié)平衡作用。

3食用油儲(chǔ)罐吸癟事故的處理

3.1

1#油罐發(fā)生吸癟事故后，采取了如下緊急處理措施

（1）停止油泵運(yùn)作和關(guān)閉相關(guān)電源，停止庫(kù)區(qū)所有油品進(jìn)出作業(yè)，啟動(dòng)事故應(yīng)急預(yù)案。

（2）打開罐頂抽樣孔、充氮?dú)饪?、人孔等，使罐?nèi)壓力迅速恢復(fù)平衡，防止罐體變異加深。

（3）細(xì)致檢查罐體受損程度，特別是要檢查罐體所有焊接口是否受損脫落，折痕處有無破裂滲漏。

（4）在確定罐體無破裂滲漏后，選擇罐體修復(fù)方案。此時(shí)不要啟動(dòng)油品出油罐作業(yè)，要嚴(yán)防罐體發(fā)生二次變異損壞事故。

儲(chǔ)油罐吸癟事故的修復(fù)方法：罐體挖補(bǔ)更換法、機(jī)械拉拽或撐頂法、充氣補(bǔ)壓法、注水加壓法和水靜壓法等。根據(jù)石化系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，為確保操作安全，儲(chǔ)油罐吸癟事故修復(fù)多采用注水加壓法。經(jīng)分析，注水加壓法要求先期進(jìn)行徹底的清罐，然后再向油罐內(nèi)注水，使罐內(nèi)氣體被壓縮，氣壓逐漸增大，利用內(nèi)壓將罐體復(fù)原。采用機(jī)械修復(fù)法亦要徹底清罐，再是施工時(shí)需搭腳手架，投資大費(fèi)時(shí)費(fèi)工。在庫(kù)區(qū)連續(xù)生產(chǎn)的情況下，清罐后再進(jìn)行罐體復(fù)原施工的方案不大可行。

考慮到食用植物油的可燃性按照火災(zāi)危險(xiǎn)性分類屬丙類液體，其火災(zāi)的危險(xiǎn)性和可能產(chǎn)生的次生災(zāi)害遠(yuǎn)較石化油品低。對(duì)食用油與石油化工油品兩種不同的介質(zhì)比較，可基本明確食用油儲(chǔ)罐及其油品（如大豆油）的運(yùn)作通?？煽卦谳^為安全的操作范圍，在確保罐體不會(huì)發(fā)生二次變異損壞事故的情況下，罐體吸癟的修復(fù)處理不必要按石化儲(chǔ)罐的清罐注水等模式進(jìn)行。為此決定采用同品種大豆油注罐加壓的辦法進(jìn)行吸癟罐體的修復(fù)。

（5）方案選定后，盡快進(jìn)行的修復(fù)操作，可在一定程度上防止罐體凹陷的固化。首先封閉罐頂抽樣孔、充氮?dú)饪住⑷丝椎扰艢獬隹?，呼吸閥維持原有狀態(tài)。

（6）啟動(dòng)一臺(tái)油泵向罐體內(nèi)進(jìn)油作業(yè)，將近鄰油罐的大豆油注入1#油罐。

（7）細(xì)致觀察罐體吸癟處復(fù)原情況。單油泵進(jìn)油作業(yè)進(jìn)行到1小時(shí)左右，聽到罐體悶響，觀察發(fā)現(xiàn)罐體吸癟處部分被鼓起；繼續(xù)注油，同時(shí)觀察和計(jì)算罐內(nèi)液位和總油量，防止過度注油。注油作業(yè)2小時(shí)后觀察到吸癟處基本復(fù)原。注油致額定容量約1000噸后，關(guān)泵停止注油，油罐內(nèi)提壓結(jié)束。

（8）保持罐體復(fù)原后的罐內(nèi)壓力致一定時(shí)間，防止減壓后罐體因鋼板的彈性產(chǎn)生回癟現(xiàn)象。

至此，1#食用油儲(chǔ)罐的修復(fù)處理工作全部結(jié)束。該罐自修復(fù)后使用至今運(yùn)行良好，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。

3.2 2#油罐發(fā)生吸癟事故后，采取了如下緊急處理措施

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)罐體的變異程度較小。通過打開抽樣孔、充氮?dú)饪资构摅w自然吸氣自我調(diào)整后，罐體吸癟處依靠自身鋼材的彈性回彈復(fù)原，油罐面無折痕，修復(fù)成功。

4食用油儲(chǔ)罐吸癟事故的預(yù)防

加強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，油品出入庫(kù)作業(yè)必須按有關(guān)規(guī)程執(zhí)行。

出油作業(yè)時(shí)要確保罐頂氣孔的安全開啟。如需大流量出油，罐頂人孔必須打開。對(duì)于沒有人孔設(shè)置的罐體，要避免超設(shè)計(jì)流量出油。

根據(jù)油罐系統(tǒng)的綜合情況選擇合適的呼吸閥。并對(duì)呼吸閥定期進(jìn)行技術(shù)鑒定和檢修：查暢通、查失靈、查嚴(yán)密、防堵塞、防粘結(jié)、防卡死。有條件的情況下在罐體增設(shè)真空警示器，隨時(shí)監(jiān)控油罐內(nèi)壓力。

根據(jù)需要調(diào)整呼吸閥的閥盤質(zhì)量。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的呼吸閥操作壓力范圍通常分為三級(jí)：A級(jí)（-295～355Pa）；B級(jí)（-295～980Pa）；C級(jí)（-295～1765Pa）。食用油儲(chǔ)罐采用的重力式呼吸閥，其控制壓力是由閥盤的質(zhì)量決定的（見圖2）。閥盤質(zhì)量與控制壓之間的關(guān)系用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式可表示為：

式中：G為閥盤質(zhì)量（含閥盤自身質(zhì)量、加重塊質(zhì)量和其它附加物質(zhì)量），單位g；D為閥盤內(nèi)徑，cm；

P為呼吸閥控制壓力，gf/c㎡；（1gf/c㎡=98.07Pa）當(dāng)P為控制正壓時(shí)，G為正壓閥盤的質(zhì)量；當(dāng)P為控制負(fù)壓時(shí)，G為負(fù)壓閥盤的質(zhì)量。

由此可見，減少負(fù)壓閥盤的質(zhì)量有利于罐體吸氣泄壓。2#罐發(fā)生吸癟事故后，為使呼吸閥能在較低的受壓范圍內(nèi)起到平衡罐壓的安全作用，工作人員對(duì)油罐罐頂配置的所有呼吸閥進(jìn)行了負(fù)壓閥盤的質(zhì)量調(diào)整。通過機(jī)床加工，將負(fù)壓閥盤底盤金屬部分削去約1/3，即質(zhì)量調(diào)減近3成。負(fù)壓閥盤調(diào)整后的油罐，經(jīng)歷了數(shù)次環(huán)境因素的劇烈變化（暴雨、天氣驟冷驟熱等），沒有再發(fā)生吸癟的現(xiàn)象，至今運(yùn)作正常。