扶西氣站儲罐注水搶險方案及防堵漏措施
摘要：介紹符合扶西氣站運汗的注水堵漏搶險方案、包括工作原理，工藝流程、措施及效果。
1概述
自1998年3月西安煤氣儲罐爆炸事故發生后、如何搞好LPG儲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。勞動部、建設部為此專門發文、要求LPG儲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、儀對于在役的LPG氣站如何進行改造。最重要的是、現有的LPG站在改造前如何保證安全生產、萬一出量現類似事故時、采取何種行之有效的措施。這是一個現實難題。佛山市扶西氣站擔負著佛山市區管道液化氣和近—半的瓶裝用戶的供應任務、現有六座100m3、四座200m3地上臥罐、總罐容積1400m。是佛山市區重要的石油氣儲配基地。我司在學習北京、深圳等兄弟煤氣公司有關儲罐泄漏搶險和發電廠對高壓蒸汽堵漏搶險經驗的基礎上，設計了一套符合扶西氣站運行的注水堵漏搶險方案，下面就該方案進行介紹。
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。當發生罐底管泄漏時。通過高壓軟管及接頭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。故水進入貯罐后，將逐漸積聚在罐底、石油氣被頂托浮于上層、達到置換罐底管道及閥門泄漏介質的目的。為罐底管道及閥門的搶修創造有利條件、降低搶修風險。作為配套、在管道搶修工具上，根據不同的管件結構、我們除配備一些直管型、彎管型夾具外．針對較難解決的法蘭盤間泄漏，專門設計了一套設備夾具。從而保證對大部分管件類型都可實施帶壓堵漏作業。在氣站設置該注水設施，除可適用于儲罐底部以下管道，閥門及管件發生液相泄漏進行封堵外，還用于儲罐的清洗與置換，檢罐時的水壓實驗。
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，二是高壓水供應系統。
3．1注水接入點
在設計上。注水接入點設備排污管口、以便于單 罐操作、又不影響非事故罐的作業、如果設在其它管段、勢必、影響其它罐的操作、關聯太多、我們單獨敷 設一條1．6Mpa級的高壓供水管從泵房至儲罐K隔離墻 外側、供水末端均勻設置4個控制閥、止回閥及高壓 軟管連接快速接頭、儲罐排污管4、亦改成快速接頭迎 接、當需要注水時、取掉末端排管、以高壓軟管引水 注入貯罐底部。見圖1、2。這樣、平時高壓注水管與 貯罐工乙管線互成獨立系統、當需要接入時、由快裝 接頭與高壓膠管相連。以確保正常運行時、液化氣與 高壓水系統不相連。使用時，又能快速引入、這樣 還有個好處、即不用在罐區內開控、方便施工。
3．2倒罐及放散系統
事故狀態下，高壓水由貯罐底部排污管注入儲罐 當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。以贏得時間對貯罐進行搶修。或將事故 罐內的液化氣倒入其它罐中并可問時緊急放散來降 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閥門間連接 管道上三通接出，放散支管安裝球閥進行控制、各放散 支管接到放散匯總管，液相倒耀時、流速約為2．8m/s。
考慮到有利于液化氣放散時的安全警戒、將站外 放散點設在圍墻外北側的菜田內，放散總管安裝至 側圍墻邊，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
為了提高系統的快速反應能力和可操作性，我們 采用了佛山水泵廠的FP80—l／8xADL80—95．5w自動 補氣式氣壓給水設民主要配備有DL注罐泵、VMP 恒壓泵、補氣罐、安全泄壓閥、水泵控制箱。見圖3。
其工作原理足：利用密閉的氣壓罐內空氣的可壓 縮性來改變氣壓罐內空氣的體積和壓力，達到為給水 設備貯存、調節和輸送水量的目的、氣壓罐可取代水 塔或高壓水稻。由氣壓罐內壓力的變化自動控制水泵 的啟閉。當氣壓罐內空氣量不足時能自動補氣，為防 止補氣過多影響氣壓罐的貯水量，在罐體上裝限氣裝 置、當出水管網耗水量少于恒壓水泵的供水量時，氣 壓罐內水壓逐漸升高、當壓力表上壓力達到設定的最 高工作壓力P2時，電控箱發出信號，使恒壓水泵停止 工作．隨著罐內儲存水量的減少，出水管網壓力下降至 設定壓力P1時、電控箱發出信號、啟動恒壓泵。在注 水作業時。耗水量大于恒壓泵供水量，水網壓力繼續 下降至P3、電控箱發出信號、啟動注罐泵，否則、僅由 恒壓泵供水。由此可見平時水網的恒壓，是由氣壓 罐和恒壓泵來擔當，能避免消防水泵在無事故的情況 廠頻繁啟動，避免消防泵磨損，保證消防泵安全可靠， 而需要大水流量時，注罐泵能自動啟動，使注水作業 更加簡便、該裝置還設置了“自動”檔和“手動”檔。 為避免注水壓力過高，設置了安全泄壓閥和旁路。有 關技術指標見表1。
供水管網水壓設定在1．4十0．05Mpa(由壓力開關控制，可調)，由于水網保持恒定水壓、當需要注水時，直接用軟管接入儲罐，打開控制閥，水泵即自動啟動、大大提高了快速作戰能力。
4主要的防漏堵漏措施
4．1墊片的選用
長期以來，氣站一直使用石棉橡膠板(GB539—83)牌號NY300、綠色或黑色，適用條件：壓力P＜2．5MPs、t＜150℃，擴張強度(橫向)＞11．0Mpa。這種墊片的特點是：
(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，墊片系數為2．0—3．5之間，另外，使用時間延長，墊片系數也會下降、變小。我們知道，墊片系數就是有效緊固力超過管系操作壓力的倍數，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，墊片系數高，密封效果好、墊片系數偏低時、當管系介質工況波動較大時、就容易產生超過某一臨界值的現象。出現泄漏、甚至將墊片吹跑。
(2)抗張強度偏小、不適宜大規格化和耐高壓。
(3)使用年限不宜太長(中石化規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、產生應力松馳，造成滲漏。
聚四氯乙墊片。也有應力松馳的現象，彈性回復性不好。經比較、我們選用了波齒復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、其上復合上一層適當厚度的膨脹石墨而成、 ．
使用時、由于法蘭的壓緊，復合在墊片上的石墨被壓縮進入溝槽，金屬骨架上、下表面的環形齒峰與法蘭面接觸。并在這蘭的進一步壓緊下產生彈性變形。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異的性能特點：
(1)優異的密封性：波齒復合墊片不僅在35Mpa壓緊下能達到極高的密封性(泄漏率可達10-5CM3／S級)，而且在低比壓下仍有優異的密封性，在15MPa比壓下氣密性仍達到10-3CM3／S級指標(石棉橡膠板標準規定僅為10-2CM3／S)
(2)回彈性能優良，密封壽命長、不會老化、應力松弛、滲漏。
(3)安全可靠性高。
(4)使用安裝方便
(5)適應性廣、高、低溫和高、低壓(真空—25MPa)都適用。 (6)價廉、比纏繞式墊片或齒形墊便宜。 我們在開罐檢查中，全部更換了波齒復合墊，替代石棉橡膠墊、兩年來，未發現滲漏現象。
4．2帶壓堵漏工具
除了配備直管形和彎管形夾具及防護用品工具外，我們主要針對較易發生的法蘭片間泄漏，開發了一套設備和夾具。
夾具依據弗曼內特在線帶壓堵漏法設計，其工作 原理是：利用泄漏部位的部分外表面與專用夾具構成新的密封空間，采用大于介質系統內壓力的外部推力， 將密封劑料輸送并充滿密封空間，在泄漏通道處又建 立一個固定的、新的密封結構，從而消除介質的泄漏。 其過程原理、設備組成及夾具分別見圖5、6和7。
5演練效果
扶西氣站于1999年11月24日對高壓注水堵漏系統進行了實際操作演習，以5號100m3空罐作為目標罐，假設其罐底出液管把蘭片發生泄漏，對其進行緊急搶險動作。
接到命令時，水壓維持在1．35—1．4Mpa范圍內；將注水口快裝接頭與排污管口快裝接頭相接，然后開啟排污管閥門，使注水口與罐內連通，此時罐內壓力為0．45Mpa。當開啟注水閥時，注水泵壓力降至1．1Mpa，注水口壓力為1．0Mpa，按預期效果注水。注水過程中，罐內壓力變化不大。
14分鐘后，停止注水動作，此時罐內液位為25CM，即入水體積12。5m；，注水流量為53．57m’／h，基本達到了設計流量。
在場消防及公司領導對此套系統的使用效果均感到很滿意，認為可以滿足應急需要。國家安全生產檢查團到我站檢查工作，也對我站的安全管理給予了高度評價，認為我站配備有此類搶險系統，進一步完善了我站的防范安全措施。
但在系統操作過程中，仍應注意注水流速不應過大，以避免液化石油氣與水混流不易分層。
6幾點體會
(1)石油氣貯罐的注水堵漏方案需綜合考慮才能取得預期的效果。我們在制定方案和選擇設備上都綜合考慮了各個方面的因素，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 險的要求，又要滿足平時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，墊片系數偏小，且 隨時間延長而下降等缺陷，因而，當罐底部法蘭結構 安裝平面法蘭時，有潛在的危險。吸取西安球罐爆炸 的教訓，我們在罐檢中將底部法蘭墊片全部更換為波 齒復合墊片，這種墊片具有較高的密封性能，回彈性 能較好，防滲能力強，使用一年來，效果良好，我們 認為，在目前暫不能改變貯罐法蘭結構情況下，采用 此種墊片對降低裝置泄漏率，防止意外泄漏事故發生， 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，即應用弗曼內特不停車堵漏技術，該技術在我國 化工、機械、電力、石化系統都早有應用，其技術核 心是密封劑，我們采用的是橡膠棒作密封劑，堵漏試 驗情況良好。但使用要注意安全守則。
(4)儲罐的第一道閥門應有足夠的強度，并應能滿 足一定的低溫性能，這樣才能避免在出現泄漏時發生閥 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，與罐體聯接的第一道閥門我們全部改為進口 鑄鋼閥門。并且聯接螺栓嚴格按設計要求采用8．8級。
(5)注水堵漏作業，是個龐雜的系統工程，氣站在 制訂詳細的安全操作規程，成立相應機構，平時需要 模擬演練，做到各小組明確職責協調一致，操作人員 熟悉設備，動作嫻熟，以確保安全。
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