船岸面安全裝置的應(yīng)用性研究

鞠培建 呂 振

（青島海灣液體化工港務(wù)有限公司，山東 青島 266400）

0 前言

在液體化工品裝船作業(yè)過程中，船艙內(nèi)液面不斷升高，進(jìn)而將液面以上的揮發(fā)氣體或者其他惰性氣體等不斷排出，直接排入大氣，將對(duì)環(huán)境造成污染。目前陸岸已安裝油氣回收處理裝置，船艙尾氣與尾氣處理裝置之間通過增加船岸面安全裝置模塊進(jìn)行控制，提高船與陸上后方之間的安全性。船岸界安全裝置能監(jiān)測裝船過程中油氣管線（船艙）的壓力、溫度、流量、含氧量，并與裝卸區(qū)船岸面安全裝置聯(lián)動(dòng)，對(duì)超出值做出反應(yīng)[1]，包括直接切斷油氣輸送，調(diào)整油氣輸送等，起到自動(dòng)自檢、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)的功能。

1 船岸面安全裝置的現(xiàn)狀

1.1 船岸面安全裝置是船上油氣處理的必要條件

對(duì)于港口企業(yè)來講，安全生產(chǎn)是持續(xù)發(fā)展的前提。為了保護(hù)船舶、碼頭和油氣回收裝置安全[2]，設(shè)于油氣收集裝置和油氣輸送裝置之間的裝置。其前端（進(jìn)氣端）連接輸氣臂或軟管，末端（出氣端）連接輸氣管網(wǎng)。極度危害和揮發(fā)性較快物料的裝船作業(yè)，一般會(huì)設(shè)置氣相循環(huán)管線，來控制氣相與液相的壓力平衡[3]，維持正常的裝卸作業(yè)。對(duì)于其他物料裝卸作業(yè)氣相處理問題，目前國家相關(guān)法律法規(guī)雖未做強(qiáng)制要求，但隨著環(huán)保安全規(guī)范的逐步推進(jìn)，碼頭氣相回收將進(jìn)行規(guī)范化應(yīng)用。船岸面安全裝置是碼頭油氣回收應(yīng)用中，綜合船上與陸域之間的安全要求，而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，既保護(hù)陸上裝置又保護(hù)船方[4]。

1.2 系統(tǒng)單元組成及功能

碼頭油氣回收船岸面安全裝置（以下簡稱該裝置）一般由切斷閥、止回閥、調(diào)節(jié)閥、壓力傳感器、高速透氣/真空閥或壓力/真空釋放閥、電動(dòng)卸載閥、氣液分離器、含氧量傳感器、VOC 測定儀、溫度傳感器、阻爆轟型阻火器、流量計(jì)和控制系統(tǒng)等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能、獨(dú)立供電控制功能、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測報(bào)警和保護(hù)功能、碼頭油氣回收作業(yè)控制功能、氣液分離、系統(tǒng)惰化、船舶溢流保護(hù)功能、含氧量超限控制、超壓/超真空控制功能、火災(zāi)、爆炸和爆炸保護(hù)功能。

1.3 裝置應(yīng)用情況

1.3.1 設(shè)計(jì)參考及依據(jù)

該裝置主管道內(nèi)油氣最大流速為20 m/s，管道設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于2.0 MPa，管道法蘭制造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合SH/T3406 標(biāo)準(zhǔn)，壓力等級(jí)PN20（class150）。

1.3.2 裝置內(nèi)部布局要求

排放管垂直安裝于該裝置進(jìn)氣端壓力傳感器和電動(dòng)控制切斷閥之間的主管道上，頂端安裝電動(dòng)卸載閥和壓力/真空釋放閥或高速透氣/真空閥，應(yīng)符合如下要求。1）壓力/真空釋放閥排氣口垂直排放，電動(dòng)卸載閥排氣管口采用90 °彎頭形式且不得朝向鄰近設(shè)備或人行通道。2）采用軟管裝物料作業(yè)的碼頭，高速透氣/真空閥排氣口應(yīng)垂直排放，排放口高度距碼頭地面不少于3 m。3）采用輸料臂作業(yè)的碼頭，排放管附近8 m 范圍內(nèi)平臺(tái)建筑物有建筑物時(shí)，管口高出建筑物頂端3 m 以上，且不妨礙輸料臂運(yùn)動(dòng)軌跡，管口應(yīng)設(shè)置阻火器。4）壓力閥開啟時(shí)任何時(shí)排氣速度不小于30 m/s。5）該裝置的進(jìn)氣端與輸料臂（或裝卸軟管）連接，出氣端與碼頭油氣輸送管道連接，氧含量分析儀距離進(jìn)氣端不超過6 m[5]。

1.3.3 絕緣要求

該裝置鄰近進(jìn)氣端主管道上采用絕緣法蘭，絕緣法蘭的電阻值在水壓試驗(yàn)前應(yīng)不小于10 MΩ，水壓試驗(yàn)后應(yīng)不小于1 000Ω。

1.3.4 防水及防氧化

該裝置整機(jī)及部件所選用的防腐材料應(yīng)具有良好的環(huán)境和溫度適應(yīng)性及耐腐蝕性，滿足JTS 149-1 中的要求；防腐涂層應(yīng)符合JT/T 733 中的要求；箱體、開關(guān)、按鈕、儀表等至少應(yīng)達(dá)到IEC 600529 中IP55 級(jí)或相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.5 自控系統(tǒng)

該裝置應(yīng)設(shè)置自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制柜及內(nèi)設(shè)設(shè)備器材應(yīng)能夠適應(yīng)預(yù)定工作環(huán)境的要求，包括環(huán)境空氣溫度、相對(duì)濕度、振動(dòng)、鹽霧及灰塵等?？刂葡到y(tǒng)在電源電壓和頻率偏離額定值的標(biāo)準(zhǔn)許可波動(dòng)條件下正常工作，當(dāng)電源的諧波成分不大于5%時(shí)，能正常工作?？刂乒癜惭b具備接受船舶溢液報(bào)警信號(hào)的專用防爆插銷，船舶溢流信號(hào)電纜應(yīng)通過插銷連接，并以適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞竭M(jìn)入該裝置控制系統(tǒng)[6]。安全、監(jiān)測和報(bào)警在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有單獨(dú)的線路供電，當(dāng)上述電源失電時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)接到備用電源（例如蓄電池組或UPS）供電，并發(fā)出報(bào)警，其容量應(yīng)至少能維持30 min 供電的需要，采用不中斷的方式轉(zhuǎn)換到備用電源。通信模式為RS485，通信協(xié)議為MODBUS RTU。防爆控制箱及信號(hào)控制箱箱應(yīng)選用鋼制金屬殼體，防爆等級(jí)EXd ⅡB T4，防護(hù)等級(jí)不低于IP55，不銹鋼外殼應(yīng)具備防水淋措施。

1.3.6 報(bào)警及復(fù)位

設(shè)定安全保護(hù)控制程序及自動(dòng)產(chǎn)生保護(hù)性動(dòng)作指令，被控設(shè)備、裝置或系統(tǒng)應(yīng)按預(yù)定設(shè)定的關(guān)閉要求緊急和有序關(guān)閉，同時(shí)具備備用的手動(dòng)控制。當(dāng)該控制系統(tǒng)或總控系統(tǒng)發(fā)生故障、失效或動(dòng)力源中斷時(shí)，能夠發(fā)出報(bào)警信號(hào)或者轉(zhuǎn)換到就地手動(dòng)控制，設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)人工操作緊急停車；設(shè)定故障停機(jī)后復(fù)位控制程序，非經(jīng)人工復(fù)位，該裝置不自動(dòng)投入運(yùn)行。

1.3.7 防雷防靜電

該裝置防靜電接地應(yīng)符合JT 556 的要求，接地電阻應(yīng)小于10 Ω，撬裝設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)、管道、電動(dòng)閥門、電氣設(shè)備、儀表設(shè)備、阻爆轟阻火器的阻火盤、氣液分離過濾器的濾芯等應(yīng)使用專用接地線可靠接地，接地電阻應(yīng)小于4Ω。所有管道、設(shè)備對(duì)應(yīng)法蘭應(yīng)安裝靜電跨接，法蘭間跨接后的接觸電阻不大于0.03 Ω。

1.3.8 作業(yè)控制

根據(jù)碼頭作業(yè)要求制定該裝置正常生產(chǎn)開啟前的準(zhǔn)備工作程序：包括控制系統(tǒng)供電，啟動(dòng)儀表供電，儀表自檢，確認(rèn)儀表指示正確，惰氣供應(yīng)狀況正常，手動(dòng)切斷閥處于規(guī)定關(guān)閉狀態(tài)等；通過碼頭總控制室指令，開啟惰氣掃管，確保系統(tǒng)管道內(nèi)氧含量合格；在碼頭該裝置現(xiàn)場有操作人員前提下，啟動(dòng)自動(dòng)開機(jī)控制程序；應(yīng)依據(jù)設(shè)定的全系統(tǒng)關(guān)機(jī)工作制度，制定相應(yīng)關(guān)機(jī)控制程序[7]。

將手動(dòng)切斷閥開啟作為該裝置與船舶油氣連接重要的控制節(jié)點(diǎn)，為了保證船舶和碼頭安全，只有按照有關(guān)規(guī)定船岸安全檢查后，經(jīng)船舶和碼頭安全負(fù)責(zé)人書面簽字確認(rèn)，才能人工手動(dòng)打開閥門進(jìn)行油氣回收作業(yè)。

該裝置控制系統(tǒng)是碼頭油氣回收設(shè)施總控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，具備向總控制系統(tǒng)提供各類監(jiān)測參數(shù)，并接收總控制系統(tǒng)遙控指令功能；易于檢查、辯認(rèn)并可以鎖定，能夠保證該裝置的正常作業(yè)、穩(wěn)定工作。在多泊位合并使用一套油氣回收系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)泊位應(yīng)設(shè)置一套該裝置，均應(yīng)安裝止回閥；能實(shí)現(xiàn)對(duì)碼頭多泊位油氣回收并聯(lián)工況的監(jiān)測和連鎖控制，采用故障安全原則對(duì)總系統(tǒng)的超壓/超真空控制進(jìn)行縝密審核，防止多個(gè)泊位和碼頭油氣混合串氣，防止混合輸送的油氣因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生爆炸[8]。

2 裝置問題及優(yōu)化

2.1 裝置運(yùn)行過程中的問題

船岸面安全裝置屬于尾氣回收的中間控制環(huán)節(jié)，整套工藝流程中各單元獨(dú)立控制，未能實(shí)現(xiàn)全流程聯(lián)鎖自動(dòng)控制，油氣回收裝置、船岸面安全裝置、船方控制系統(tǒng)均獨(dú)立控制，未能接入統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。如果各單元模塊統(tǒng)一接入通信協(xié)議相同的一套系統(tǒng)，將大大提高整套裝置的自動(dòng)控制能力，將船艙、船岸面安全裝置、油氣回收裝置（地面火炬）形成完整的裝船處理系統(tǒng)工藝系統(tǒng)。

2.2 優(yōu)化及建議

目前國內(nèi)尚未出臺(tái)相關(guān)的規(guī)范要求，項(xiàng)目實(shí)施處于試用階段。設(shè)備制作安裝標(biāo)準(zhǔn)有待完善，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)確保船方、船岸面安全裝置、油氣回收裝置確?？刂葡到y(tǒng)相互兼容，提高自動(dòng)化控制水平，形成總體聯(lián)鎖控制。

船岸面安全裝置作為撬裝設(shè)備，應(yīng)具有獨(dú)立性，而設(shè)計(jì)壓力過高通過呼吸閥就地排放，仍不能做到本質(zhì)安全，而且排放高度過高給撬裝設(shè)備的總體布局和支撐造成困難。

裝置固定安裝于碼頭前沿，如果連接軟管無法完全補(bǔ)償因船舶走錨或飄移產(chǎn)生位移量，不僅對(duì)裝卸工藝管道造成損害，也會(huì)對(duì)船岸面安全裝置的安全性造成影響[9]。

2.3 存在困難

船岸面安全裝置與油氣處理系統(tǒng)處于陸上，國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方案可行，而各個(gè)國家對(duì)船方安全要求標(biāo)準(zhǔn)不同，貨船方標(biāo)準(zhǔn)需要國際上進(jìn)行統(tǒng)一，因此目前船舶溢流保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)尚需探討。

3 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)國家相關(guān)的戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)要求，企業(yè)的環(huán)保問題在國內(nèi)逐漸得到重視，因此環(huán)保實(shí)施安全有效運(yùn)行顯得尤為重要。船岸面安全裝置作為船方與油氣處理裝置之間的“安全鎖”[10]，可以在確保雙方安全的前提下，確保油氣得到妥善處理。國家相關(guān)部門出臺(tái)了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使船岸面安全裝置逐步推廣應(yīng)用。