注水法處理液化石油氣儲(chǔ)罐泄漏事故方案探討

向友軍(中海油廣西銷售有限公司，廣西南寧530200)

0 引言

隨著國(guó)家大力提倡環(huán)境保護(hù)和清潔發(fā)展，液化石油氣(LPG)作為一種清潔、高效、便捷的生活燃料，一直在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)非常重要的地位，尤其是在城市天然氣管網(wǎng)無法到達(dá)的城鄉(xiāng)結(jié)合部和廣大農(nóng)村地區(qū)。我們知道，液化石油氣存在著易燃易爆、易揮發(fā)擴(kuò)散、易產(chǎn)生靜電等危險(xiǎn)特性，國(guó)內(nèi)外液化石油氣儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸事故時(shí)有發(fā)生。盡管科學(xué)技術(shù)水平的提高和安全防護(hù)措施的發(fā)展為液化石油氣儲(chǔ)罐提供了許多的防護(hù)措施，其中包括壓力表、液位儀、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警在線監(jiān)測(cè)等等。不過，液化石油氣儲(chǔ)罐的底部焊縫或法蘭出現(xiàn)泄漏時(shí)，因事故搶險(xiǎn)人員無法接近液化石油氣儲(chǔ)罐，無法采取有效措施處置泄漏事故，因而衍生出嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故，危害人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 事故案例

1998年3月5日16時(shí)50分，陜西省西安市煤氣公司液化石油氣管理所一座1000m3儲(chǔ)存有170噸液化石油氣球罐的底部發(fā)生泄漏。在消防官兵和液化石油氣公司領(lǐng)導(dǎo)、操作人員采取搶險(xiǎn)堵漏措施取得初步效果時(shí)，泄漏的液化石油氣突然先后發(fā)生了三次閃爆，共造成14人(7名消防官兵、7名煤氣公司員工)死亡，31人受傷，經(jīng)濟(jì)損失巨大。事故原因分析：球罐排污管上法蘭密封墊片由于長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致受力不均而破裂，從而引起液化石油氣泄漏。因事故搶險(xiǎn)措施不正確，液化石油氣長(zhǎng)時(shí)間泄漏沒有得到有效處置，遇到火源(或靜電)即發(fā)生了嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。

2 注水法處理液化石油氣儲(chǔ)罐泄漏事故方案的原理

當(dāng)液化石油氣儲(chǔ)罐底部發(fā)生泄漏時(shí)，利用液化石油氣液相比水輕且與水不相溶的性質(zhì)(液化石油氣液相的比重是4℃時(shí)水的比重的0.5～0.6倍)，向儲(chǔ)罐內(nèi)注入一定數(shù)量的水，以便在罐內(nèi)底部形成高于泄漏部位的墊水層，這樣泄漏是水而不是液化石油氣，能大大降低火災(zāi)爆炸和中毒、凍傷的幾率，更能保障搶險(xiǎn)人員的安全，也可為后續(xù)的儲(chǔ)罐處置和運(yùn)用帶壓堵漏技術(shù)爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。這種利用水重于液化石油氣的性質(zhì)向儲(chǔ)罐內(nèi)注水置換液化石油氣泄漏的方法稱為注水升浮法，也叫注水法。

3 注水法處理液化石油氣儲(chǔ)罐泄漏事故方案的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)注水裝置的方案時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

(1)儲(chǔ)罐泄漏部位。儲(chǔ)罐泄漏部位必須是儲(chǔ)罐的底部、下部或與下部相鄰的根部法蘭或閥門等。否則，注水層高度難以達(dá)到泄漏點(diǎn)，達(dá)不到置換液化石油氣泄漏的目的，因此泄漏部位對(duì)注水法成功與否非常關(guān)鍵。

(2)介質(zhì)溫度。液化石油氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為50℃，注水作業(yè)應(yīng)在其設(shè)計(jì)溫度范圍以內(nèi)進(jìn)行，否則，注入的水會(huì)對(duì)液化石油氣有加熱作用，導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力升高。現(xiàn)場(chǎng)可通過查看溫度計(jì)，將注水的溫度控制在50℃以下。

(3)注水量。《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第5.3.8條明確規(guī)定：液化烴儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù)不應(yīng)大于0.9。因此，所注水的體積加上液化石油氣液相的體積應(yīng)小于儲(chǔ)罐容積的90%，即：V1+V2＜0.9V。其中V1為注入水的體積(m3)；V2為原有液化石油氣液相的體積(m3)；V 為儲(chǔ)罐的公稱體積(m3)。

(4)閥門。由于水泵進(jìn)口管線所承受的壓力不高，因此，閥門選用普通的水線用截止閥即可。不過，由于水泵出口管線和液化石油氣罐是相連接的，要想保障水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要在水泵出口位置用上的截止閥、止回閥等部位都使用液化石油氣專用閥門。

(5)水泵。為了讓注水能夠有效地進(jìn)入儲(chǔ)罐，又不會(huì)因?yàn)閴毫^高對(duì)儲(chǔ)罐和管線造成毀損，水泵的出口壓力要高于儲(chǔ)罐的工作壓力且保持在一定范圍。盡管缺少統(tǒng)一的參數(shù)規(guī)范，不過綜合操作人員的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)單位的意見來看，壓差控制在0.1～0.2MPa 較為合理。

(6)工藝。綜合考慮液化氣庫區(qū)原有管線的布置和投資成本等因素，注水裝置可采用將高壓注水系統(tǒng)連接儲(chǔ)罐的進(jìn)口管線和出口管線兩種工藝連接方式。

工藝1：通過進(jìn)口管線注水連接高壓注水管線(如圖1 所示)

圖1通過進(jìn)口管線注水至儲(chǔ)罐

該法是將高壓注水泵安裝后，通過安裝高壓管線、截止閥單向閥、壓力表等連接儲(chǔ)罐的液化石油氣進(jìn)口管線，也就是將高壓水通過儲(chǔ)罐進(jìn)口管線頂入儲(chǔ)罐，達(dá)到置換泄漏液化石油氣的目的。這種工藝相對(duì)成本低、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。

工藝2：通過出口管線注水(如圖2 所示)

圖2通過出口管線注水至儲(chǔ)罐

該法是將高壓注水泵安裝后，通過安裝高壓管線、截止閥單向閥、壓力表等連接儲(chǔ)罐的液化石油氣出口管線，也就是將高壓水通過儲(chǔ)罐出口管線頂入儲(chǔ)罐，達(dá)到置換泄漏液化氣的目的，這種工藝相對(duì)復(fù)雜、成本較高，但也切實(shí)具備可操作性。

4 注意事項(xiàng)

(1)在液化石油氣庫區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)罐注水系統(tǒng)改造時(shí)，最好按照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50160—2008)的要求，委托具備相應(yīng)石化設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位對(duì)注水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)消防水量和管線強(qiáng)度、設(shè)備選型等方面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)要辦理相應(yīng)的改造審批手續(xù)方可動(dòng)工。

(2)考慮到泄漏部位的不確定性，上述工藝1和工藝2最好聯(lián)合使用，也就是將高壓水管線同時(shí)連接儲(chǔ)罐的進(jìn)口管線和出口管線，防止意外情況的發(fā)生。

(3)注水法僅僅是在緊急狀態(tài)下的權(quán)益之計(jì)，若發(fā)生事故時(shí)要和其它搶險(xiǎn)措施配套使用，因此不能忽視庫區(qū)其它應(yīng)急措施的建設(shè)。

5 結(jié)語

高壓注水系統(tǒng)豐富創(chuàng)新了液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)事故搶險(xiǎn)的方法，通過對(duì)儲(chǔ)罐的根本泄漏采用高壓注水置換，同時(shí)采用帶壓堵漏、倒罐等應(yīng)急救援措施對(duì)事故罐進(jìn)行處置，能夠有效防止火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生，減少財(cái)產(chǎn)損失，保障人民群眾的生命安全。