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扶西氣站儲(chǔ)罐注水搶險(xiǎn)方案及防堵漏措施
摘要：介紹符合扶西氣站運(yùn)汗的注水堵漏搶險(xiǎn)方案、包括工作原理，工藝流程、措施及效果。
1概述
自1998年3月西安煤氣儲(chǔ)罐爆炸事故發(fā)生后、如何搞好LPG儲(chǔ)配站的安全管理工作、采取何種行之有效的防泄漏措施、顯得日益重要和緊迫。勞動(dòng)部、建設(shè)部為此專門發(fā)文、要求LPG儲(chǔ)罐法蘭一律改用凹凸面式、這雖然是較好的也是合理的措施、儀對(duì)于在役的LPG氣站如何進(jìn)行改造。最重要的是、現(xiàn)有的LPG站在改造前如何保證安全生產(chǎn)、萬(wàn)一出量現(xiàn)類似事故時(shí)、采取何種行之有效的措施。這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)難題。佛山市扶西氣站擔(dān)負(fù)著佛山市區(qū)管道液化氣和近—半的瓶裝用戶的供應(yīng)任務(wù)、現(xiàn)有六座100m3、四座200m3地上臥罐、總罐容積1400m。是佛山市區(qū)重要的石油氣儲(chǔ)配基地。我司在學(xué)習(xí)北京、深圳等兄弟煤氣公司有關(guān)儲(chǔ)罐泄漏搶險(xiǎn)和發(fā)電廠對(duì)高壓蒸汽堵漏搶險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套符合扶西氣站運(yùn)行的注水堵漏搶險(xiǎn)方案，下面就該方案進(jìn)行介紹。
2貯罐注水堵漏的工作原理
該臥式石油氣貯罐的注水方案如圖1。方案將臥式罐排污閥后管4改為快速接頭連接、6為高壓水管。當(dāng)發(fā)生罐底管泄漏時(shí)。通過(guò)高壓軟管及接頭5將水引入貯罐、由于液化石油氣不溶于水、易與水分界、其液相比重在0．5—0．6之間、比水輕。故水進(jìn)入貯罐后，將逐漸積聚在罐底、石油氣被頂托浮于上層、達(dá)到置換罐底管道及閥門泄漏介質(zhì)的目的。為罐底管道及閥門的搶修創(chuàng)造有利條件、降低搶修風(fēng)險(xiǎn)。作為配套、在管道搶修工具上，根據(jù)不同的管件結(jié)構(gòu)、我們除配備一些直管型、彎管型夾具外．針對(duì)較難解決的法蘭盤間泄漏，專門設(shè)計(jì)了一套設(shè)備夾具。從而保證對(duì)大部分管件類型都可實(shí)施帶壓堵漏作業(yè)。在氣站設(shè)置該注水設(shè)施，除可適用于儲(chǔ)罐底部以下管道，閥門及管件發(fā)生液相泄漏進(jìn)行封堵外，還用于儲(chǔ)罐的清洗與置換，檢罐時(shí)的水壓實(shí)驗(yàn)。
3 工藝流程
注水堵漏在工藝上分三部，一是注水口位置與形式，二是高壓水供應(yīng)系統(tǒng)。
3．1注水接入點(diǎn)
在設(shè)計(jì)上。注水接入點(diǎn)設(shè)備排污管口、以便于單 罐操作、又不影響非事故罐的作業(yè)、如果設(shè)在其它管段、勢(shì)必、影響其它罐的操作、關(guān)聯(lián)太多、我們單獨(dú)敷 設(shè)一條1．6Mpa級(jí)的高壓供水管從泵房至儲(chǔ)罐K隔離墻 外側(cè)、供水末端均勻設(shè)置4個(gè)控制閥、止回閥及高壓 軟管連接快速接頭、儲(chǔ)罐排污管4、亦改成快速接頭迎 接、當(dāng)需要注水時(shí)、取掉末端排管、以高壓軟管引水 注入貯罐底部。見(jiàn)圖1、2。這樣、平時(shí)高壓注水管與 貯罐工乙管線互成獨(dú)立系統(tǒng)、當(dāng)需要接入時(shí)、由快裝 接頭與高壓膠管相連。以確保正常運(yùn)行時(shí)、液化氣與 高壓水系統(tǒng)不相連。使用時(shí)，又能快速引入、這樣 還有個(gè)好處、即不用在罐區(qū)內(nèi)開(kāi)控、方便施工。
3．2倒罐及放散系統(tǒng)
事故狀態(tài)下，高壓水由貯罐底部排污管注入儲(chǔ)罐 當(dāng)注入一定容積的水后，即在貯罐下部形成水封阻止 液化氣外泄。以贏得時(shí)間對(duì)貯罐進(jìn)行搶修�；�?qū)⑹鹿?罐內(nèi)的液化氣倒入其它罐中并可問(wèn)時(shí)緊急放散來(lái)降 低貯罐壓力、也可利用放散匯總管接出站外安全地帶 放空燃燒。
放散管由各貯罐上部緊急放空管二個(gè)閥門間連接 管道上三通接出，放散支管安裝球閥進(jìn)行控制、各放散 支管接到放散匯總管，液相倒耀時(shí)、流速約為2．8m/s。
考慮到有利于液化氣放散時(shí)的安全警戒、將站外 放散點(diǎn)設(shè)在圍墻外北側(cè)的菜田內(nèi)，放散總管安裝至 側(cè)圍墻邊，用截止閥控制、管道端頭裝快速接頭、可用高壓膠管迅速接出站外。
3．3高壓注水系統(tǒng)
為了提高系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和可操作性，我們 采用了佛山水泵廠的FP80—l／8xADL80—95．5w自動(dòng) 補(bǔ)氣式氣壓給水設(shè)民主要配備有DL注罐泵、VMP 恒壓泵、補(bǔ)氣罐、安全泄壓閥、水泵控制箱。見(jiàn)圖3。
其工作原理足：利用密閉的氣壓罐內(nèi)空氣的可壓 縮性來(lái)改變氣壓罐內(nèi)空氣的體積和壓力，達(dá)到為給水 設(shè)備貯存、調(diào)節(jié)和輸送水量的目的、氣壓罐可取代水 塔或高壓水稻。由氣壓罐內(nèi)壓力的變化自動(dòng)控制水泵 的啟閉。當(dāng)氣壓罐內(nèi)空氣量不足時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)氣，為防 止補(bǔ)氣過(guò)多影響氣壓罐的貯水量，在罐體上裝限氣裝 置、當(dāng)出水管網(wǎng)耗水量少于恒壓水泵的供水量時(shí)，氣 壓罐內(nèi)水壓逐漸升高、當(dāng)壓力表上壓力達(dá)到設(shè)定的最 高工作壓力P2時(shí)，電控箱發(fā)出信號(hào)，使恒壓水泵停止 工作．隨著罐內(nèi)儲(chǔ)存水量的減少，出水管網(wǎng)壓力下降至 設(shè)定壓力P1時(shí)、電控箱發(fā)出信號(hào)、啟動(dòng)恒壓泵。在注 水作業(yè)時(shí)。耗水量大于恒壓泵供水量，水網(wǎng)壓力繼續(xù) 下降至P3、電控箱發(fā)出信號(hào)、啟動(dòng)注罐泵，否則、僅由 恒壓泵供水。由此可見(jiàn)平時(shí)水網(wǎng)的恒壓，是由氣壓 罐和恒壓泵來(lái)?yè)?dān)當(dāng)，能避免消防水泵在無(wú)事故的情況 廠頻繁啟動(dòng)，避免消防泵磨損，保證消防泵安全可靠， 而需要大水流量時(shí)，注罐泵能自動(dòng)啟動(dòng)，使注水作業(yè) 更加簡(jiǎn)便、該裝置還設(shè)置了“自動(dòng)”檔和“手動(dòng)”檔。 為避免注水壓力過(guò)高，設(shè)置了安全泄壓閥和旁路。有 關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。
供水管網(wǎng)水壓設(shè)定在1．4十0．05Mpa(由壓力開(kāi)關(guān)控制，可調(diào))，由于水網(wǎng)保持恒定水壓、當(dāng)需要注水時(shí)，直接用軟管接入儲(chǔ)罐，打開(kāi)控制閥，水泵即自動(dòng)啟動(dòng)、大大提高了快速作戰(zhàn)能力。
4主要的防漏堵漏措施
4．1墊片的選用
長(zhǎng)期以來(lái)，氣站一直使用石棉橡膠板(GB539—83)牌號(hào)NY300、綠色或黑色，適用條件：壓力P＜2．5MPs、t＜150℃，擴(kuò)張強(qiáng)度(橫向)＞11．0Mpa。這種墊片的特點(diǎn)是：
(1)石棉橡膠墊的壓縮率通常為7％—17％，彈性偏低，墊片的比壓力值為26—35Mp6，墊片系數(shù)為2．0—3．5之間，另外，使用時(shí)間延長(zhǎng)，墊片系數(shù)也會(huì)下降、變小。我們知道，墊片系數(shù)就是有效緊固力超過(guò)管系操作壓力的倍數(shù)，即墊片單位面積比壓的剩余值6g與密封壓力P之比值6g／p＝m，墊片系數(shù)高，密封效果好、墊片系數(shù)偏低時(shí)、當(dāng)管系介質(zhì)工況波動(dòng)較大時(shí)、就容易產(chǎn)生超過(guò)某一臨界值的現(xiàn)象。出現(xiàn)泄漏、甚至將墊片吹跑。
(2)抗張強(qiáng)度偏小、不適宜大規(guī)格化和耐高壓。
(3)使用年限不宜太長(zhǎng)(中石化規(guī)定最適宜一年左右為好)。
(4)石棉橡膠板含有氯離子和硫化物、吸水后容易與金屬法蘭形成腐蝕原電池、產(chǎn)生應(yīng)力松馳，造成滲漏。
聚四氯乙烯墊片。也有應(yīng)力松馳的現(xiàn)象，彈性回復(fù)性不好。經(jīng)比較、我們選用了波齒復(fù)合墊片這種新型的密封件。它采用了類似于波形金屬墊片的骨架。即在軟鐵板上。精密切削加工出鋸齒形同心圓溝槽、其上復(fù)合上一層適當(dāng)厚度的膨脹石墨而成、 見(jiàn)圖4．
使用時(shí)、由于法蘭的壓緊，復(fù)合在墊片上的石墨被壓縮進(jìn)入溝槽，金屬骨架上、下表面的環(huán)形齒峰與法蘭面接觸。并在這蘭的進(jìn)一步壓緊下產(chǎn)生彈性變形。使石墨被高度壓縮和封閉在金屬骨架勺法蘭之間形成的環(huán)形密閉空間里、具有金屬墊片密封和非金屬膨脹石墨密封的雙重作用、使之與其它墊片相比具有一系列更為優(yōu)異的性能特點(diǎn)：
(1)優(yōu)異的密封性：波齒復(fù)合墊片不僅在35Mpa壓緊下能達(dá)到極高的密封性(泄漏率可達(dá)10-5CM3／S級(jí))，而且在低比壓下仍有優(yōu)異的密封性，在15MPa比壓下氣密性仍達(dá)到10-3CM3／S級(jí)指標(biāo)(石棉橡膠板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定僅為10-2CM3／S)
(2)回彈性能優(yōu)良，密封壽命長(zhǎng)、不會(huì)老化、應(yīng)力松弛、滲漏。
(3)安全可靠性高。
(4)使用安裝方便
(5)適應(yīng)性廣、高、低溫和高、低壓(真空—25MPa)都適用。 (6)價(jià)廉、比纏繞式墊片或齒形墊便宜。 我們?cè)陂_(kāi)罐檢查中，全部更換了波齒復(fù)合墊，替代石棉橡膠墊、兩年來(lái)，未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。
4．2帶壓堵漏工具
除了配備直管形和彎管形夾具及防護(hù)用品工具外，我們主要針對(duì)較易發(fā)生的法蘭片間泄漏，開(kāi)發(fā)了一套設(shè)備和夾具。
夾具依據(jù)弗曼內(nèi)特在線帶壓堵漏法設(shè)計(jì)，其工作 原理是：利用泄漏部位的部分外表面與專用夾具構(gòu)成新的密封空間，采用大于介質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)壓力的外部推力， 將密封劑料輸送并充滿密封空間，在泄漏通道處又建 立一個(gè)固定的、新的密封結(jié)構(gòu)，從而消除介質(zhì)的泄漏。 其過(guò)程原理、設(shè)備組成及夾具分別見(jiàn)圖5、6和7。
5演練效果
扶西氣站于1999年11月24日對(duì)高壓注水堵漏系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際操作演習(xí)，以5號(hào)100m3空罐作為目標(biāo)罐，假設(shè)其罐底出液管把蘭片發(fā)生泄漏，對(duì)其進(jìn)行緊急搶險(xiǎn)動(dòng)作。
接到命令時(shí)，水壓維持在1．35—1．4Mpa范圍內(nèi)；將注水口快裝接頭與排污管口快裝接頭相接，然后開(kāi)啟排污管閥門，使注水口與罐內(nèi)連通，此時(shí)罐內(nèi)壓力為0．45Mpa。當(dāng)開(kāi)啟注水閥時(shí)，注水泵壓力降至1．1Mpa，注水口壓力為1．0Mpa，按預(yù)期效果注水。注水過(guò)程中，罐內(nèi)壓力變化不大。
14分鐘后，停止注水動(dòng)作，此時(shí)罐內(nèi)液位為25CM，即入水體積12。5m；，注水流量為53．57m’／h，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)流量。
在場(chǎng)消防及公司領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此套系統(tǒng)的使用效果均感到很滿意，認(rèn)為可以滿足應(yīng)急需要。國(guó)家安全生產(chǎn)檢查團(tuán)到我站檢查工作，也對(duì)我站的安全管理給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為我站配備有此類搶險(xiǎn)系統(tǒng)，進(jìn)一步完善了我站的防范安全措施。
但在系統(tǒng)操作過(guò)程中，仍應(yīng)注意注水流速不應(yīng)過(guò)大，以避免液化石油氣與水混流不易分層。
6幾點(diǎn)體會(huì)
(1)石油氣貯罐的注水堵漏方案需綜合考慮才能取得預(yù)期的效果。我們?cè)谥贫ǚ桨负瓦x擇設(shè)備上都綜合考慮了各個(gè)方面的因素，因而取得較好的效果。例如泵 的選擇及貯罐快速接頭的選擇就考慮了既要滿足快速搶 險(xiǎn)的要求，又要滿足平時(shí)消防噴淋及罐檢工作的要求。
(2)石油氣貯罐底部法蘭墊片的選擇不可掉以輕 心，石棉橡膠墊片存在著微滲漏，墊片系數(shù)偏小，且 隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降等缺陷，因而，當(dāng)罐底部法蘭結(jié)構(gòu) 安裝平面法蘭時(shí)，有潛在的危險(xiǎn)。吸取西安球罐爆炸 的教訓(xùn)，我們?cè)诠迿z中將底部法蘭墊片全部更換為波 齒復(fù)合墊片，這種墊片具有較高的密封性能，回彈性 能較好，防滲能力強(qiáng)，使用一年來(lái)，效果良好，我們 認(rèn)為，在目前暫不能改變貯罐法蘭結(jié)構(gòu)情況下，采用 此種墊片對(duì)降低裝置泄漏率，防止意外泄漏事故發(fā)生， 是有很大幫助的。
(3)除注水堵漏外，我們還考慮了在線帶壓堵漏夾 具，即應(yīng)用弗曼內(nèi)特不停車堵漏技術(shù)，該技術(shù)在我國(guó) 化工、機(jī)械、電力、石化系統(tǒng)都早有應(yīng)用，其技術(shù)核 心是密封劑，我們采用的是橡膠棒作密封劑，堵漏試 驗(yàn)情況良好。但使用要注意安全守則。
(4)儲(chǔ)罐的第一道閥門應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并應(yīng)能滿 足一定的低溫性能，這樣才能避免在出現(xiàn)泄漏時(shí)發(fā)生閥 體破裂階清況。鑄鐵類閥門的低溫沖擊性能較差，在本 次罐檢中，與罐體聯(lián)接的第一道閥門我們?nèi)扛臑檫M(jìn)口 鑄鋼閥門。并且聯(lián)接螺栓嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求采用8．8級(jí)。
(5)注水堵漏作業(yè)，是個(gè)龐雜的系統(tǒng)工程，氣站在 制訂詳細(xì)的安全操作規(guī)程，成立相應(yīng)機(jī)構(gòu)，平時(shí)需要 模擬演練，做到各小組明確職責(zé)協(xié)調(diào)一致，操作人員 熟悉設(shè)備，動(dòng)作嫻熟，以確保安全。
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