扶西气站储罐注水抢险方案及防堵漏措施 |
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摘要：介绍符合扶西气站运汗的注水堵漏抢险方案、包括工作原理，工艺流程、措施及效果。
1概述
自1998年3月西安煤气储罐爆炸事故发生后、如何搞好LPG储配站的安全管理工作、采取何种行之有效的防泄漏措施、显得日益重要和紧迫。劳动部、建设部为此专门发文、要求LPG储罐法兰一律改用凹凸面式、这虽然是较好的也是合理的措施、仪对于在役的LPG气站如何进行改造。最重要的是、现有的LPG站在改造前如何保证安全生产、万一出量现类似事故时、采取何种行之有效的措施。这是一个现实难题。佛山市扶西气站担负着佛山市区管道液化气和近—半的瓶装用户的供应任务、现有六座100m3、四座200m3地上卧罐、总罐容积1400m。是佛山市区重要的石油气储配基地。我司在学习北京、深圳等兄弟煤气公司有关储罐泄漏抢险和发电厂对高压蒸汽堵漏抢险经验的基础上，设计了一套符合扶西气站运行的注水堵漏抢险方案，下面就该方案进行介绍。
2贮罐注水堵漏的工作原理
该卧式石油气贮罐的注水方案如图1。方案将卧式罐排污阀后管4改为快速接头连接、6为高压水管。当发生罐底管泄漏时。通过高压软管及接头5将水引入贮罐、由于液化石油气不溶于水、易与水分界、其液相比重在0．5—0．6之间、比水轻。故水进入贮罐后，将逐渐积聚在罐底、石油气被顶托浮于上层、达到置换罐底管道及阀门泄漏介质的目的。为罐底管道及阀门的抢修创造有利条件、降低抢修风险。作为配套、在管道抢修工具上，根据不同的管件结构、我们除配备一些直管型、弯管型夹具外．针对较难解决的法兰盘间泄漏，专门设计了一套设备夹具。从而保证对大部分管件类型都可实施带压堵漏作业。在气站设置该注水设施，除可适用于储罐底部以下管道，阀门及管件发生液相泄漏进行封堵外，还用于储罐的清洗与置换，检罐时的水压实验。
3 工艺流程
注水堵漏在工艺上分三部，一是注水口位置与形式，二是高压水供应系统。
3．1注水接入点
在设计上。注水接入点设备排污管口、以便于单 罐操作、又不影响非事故罐的作业、如果设在其它管段、势必、影响其它罐的操作、关联太多、我们单独敷 设一条1．6Mpa级的高压供水管从泵房至储罐K隔离墙 外侧、供水末端均匀设置4个控制阀、止回阀及高压 软管连接快速接头、储罐排污管4、亦改成快速接头迎 接、当需要注水时、取掉末端排管、以高压软管引水 注入贮罐底部。见图1、2。这样、平时高压注水管与 贮罐工乙管线互成独立系统、当需要接入时、由快装 接头与高压胶管相连。以确保正常运行时、液化气与 高压水系统不相连。使用时，又能快速引入、这样 还有个好处、即不用在罐区内开控、方便施工。
3．2倒罐及放散系统
事故状态下，高压水由贮罐底部排污管注入储罐 当注入一定容积的水后，即在贮罐下部形成水封阻止 液化气外泄。以赢得时间对贮罐进行抢修。或将事故 罐内的液化气倒入其它罐中并可问时紧急放散来降 低贮罐压力、也可利用放散汇总管接出站外安全地带 放空燃烧。
放散管由各贮罐上部紧急放空管二个阀门间连接 管道上三通接出，放散支管安装球阀进行控制、各放散 支管接到放散汇总管，液相倒耀时、流速约为2．8m/s。
考虑到有利于液化气放散时的安全警戒、将站外 放散点设在围墙外北侧的菜田内，放散总管安装至 侧围墙边，用截止阀控制、管道端头装快速接头、可用高压胶管迅速接出站外。
3．3高压注水系统
为了提高系统的快速反应能力和可操作性，我们 采用了佛山水泵厂的FP80—l／8xADL80—95．5w自动 补气式气压给水设民主要配备有DL注罐泵、VMP 恒压泵、补气罐、安全泄压阀、水泵控制箱。见图3。
其工作原理足：利用密闭的气压罐内空气的可压 缩性来改变气压罐内空气的体积和压力，达到为给水 设备贮存、调节和输送水量的目的、气压罐可取代水 塔或高压水稻。由气压罐内压力的变化自动控制水泵 的启闭。当气压罐内空气量不足时能自动补气，为防 止补气过多影响气压罐的贮水量，在罐体上装限气装 置、当出水管网耗水量少于恒压水泵的供水量时，气 压罐内水压逐渐升高、当压力表上压力达到设定的最 高工作压力P2时，电控箱发出信号，使恒压水泵停止 工作．随着罐内储存水量的减少，出水管网压力下降至 设定压力P1时、电控箱发出信号、启动恒压泵。在注 水作业时。耗水量大于恒压泵供水量，水网压力继续 下降至P3、电控箱发出信号、启动注罐泵，否则、仅由 恒压泵供水。由此可见平时水网的恒压，是由气压 罐和恒压泵来担当，能避免消防水泵在无事故的情况 厂频繁启动，避免消防泵磨损，保证消防泵安全可靠， 而需要大水流量时，注罐泵能自动启动，使注水作业 更加简便、该装置还设置了“自动”档和“手动”档。 为避免注水压力过高，设置了安全泄压阀和旁路。有 关技术指标见表1。
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供水管网水压设定在1．4十0．05Mpa(由压力开关控制，可调)，由于水网保持恒定水压、当需要注水时，直接用软管接入储罐，打开控制阀，水泵即自动启动、大大提高了快速作战能力。
4主要的防漏堵漏措施
4．1垫片的选用
长期以来，气站一直使用石棉橡胶板(GB539—83)牌号NY300、绿色或黑色，适用条件：压力P＜2．5MPs、t＜150℃，扩张强度(横向)＞11．0Mpa。这种垫片的特点是：
(1)石棉橡胶垫的压缩率通常为7％—17％，弹性偏低，垫片的比压力值为26—35Mp6，垫片系数为2．0—3．5之间，另外，使用时间延长，垫片系数也会下降、变小。我们知道，垫片系数就是有效紧固力超过管系操作压力的倍数，即垫片单位面积比压的剩余值6g与密封压力P之比值6g／p＝m，垫片系数高，密封效果好、垫片系数偏低时、当管系介质工况波动较大时、就容易产生超过某一临界值的现象。出现泄漏、甚至将垫片吹跑。
(2)抗张强度偏小、不适宜大规格化和耐高压。
(3)使用年限不宜太长(中石化规定最适宜一年左右为好)。
(4)石棉橡胶板含有氯离子和硫化物、吸水后容易与金属法兰形成腐蚀原电池、产生应力松驰，造成渗漏。
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聚四氯乙烯垫片。也有应力松驰的现象，弹性回复性不好。经比较、我们选用了波齿复合垫片这种新型的密封件。它采用了类似于波形金属垫片的骨架。即在软铁板上。精密切削加工出锯齿形同心圆沟槽、其上复合上一层适当厚度的膨胀石墨而成、 见图4．
使用时、由于法兰的压紧，复合在垫片上的石墨被压缩进入沟槽，金属骨架上、下表面的环形齿峰与法兰面接触。并在这兰的进一步压紧下产生弹性变形。使石墨被高度压缩和封闭在金属骨架勺法兰之间形成的环形密闭空间里、具有金属垫片密封和非金属膨胀石墨密封的双重作用、使之与其它垫片相比具有一系列更为优异的性能特点：
(1)优异的密封性：波齿复合垫片不仅在35Mpa压紧下能达到极高的密封性(泄漏率可达10-5CM3／S级)，而且在低比压下仍有优异的密封性，在15MPa比压下气密性仍达到10-3CM3／S级指标(石棉橡胶板标准规定仅为10-2CM3／S)
(2)回弹性能优良，密封寿命长、不会老化、应力松弛、渗漏。
(3)安全可靠性高。
(4)使用安装方便
(5)适应性广、高、低温和高、低压(真空—25MPa)都适用。 (6)价廉、比缠绕式垫片或齿形垫便宜。 我们在开罐检查中，全部更换了波齿复合垫，替代石棉橡胶垫、两年来，未发现渗漏现象。
4．2带压堵漏工具
除了配备直管形和弯管形夹具及防护用品工具外，我们主要针对较易发生的法兰片间泄漏，开发了一套设备和夹具。
夹具依据弗曼内特在线带压堵漏法设计，其工作 原理是：利用泄漏部位的部分外表面与专用夹具构成新的密封空间，采用大于介质系统内压力的外部推力， 将密封剂料输送并充满密封空间，在泄漏通道处又建 立一个固定的、新的密封结构，从而消除介质的泄漏。 其过程原理、设备组成及夹具分别见图5、6和7。
5演练效果
扶西气站于1999年11月24日对高压注水堵漏系统进行了实际操作演习，以5号100m3空罐作为目标罐，假设其罐底出液管把兰片发生泄漏，对其进行紧急抢险动作。
接到命令时，水压维持在1．35—1．4Mpa范围内；将注水口快装接头与排污管口快装接头相接，然后开启排污管阀门，使注水口与罐内连通，此时罐内压力为0．45Mpa。当开启注水阀时，注水泵压力降至1．1Mpa，注水口压力为1．0Mpa，按预期效果注水。注水过程中，罐内压力变化不大。
14分钟后，停止注水动作，此时罐内液位为25CM，即入水体积12。5m；，注水流量为53．57m’／h，基本达到了设计流量。
在场消防及公司领导对此套系统的使用效果均感到很满意，认为可以满足应急需要。国家安全生产检查团到我站检查工作，也对我站的安全管理给予了高度评价，认为我站配备有此类抢险系统，进一步完善了我站的防范安全措施。
但在系统操作过程中，仍应注意注水流速不应过大，以避免液化石油气与水混流不易分层。
6几点体会
(1)石油气贮罐的注水堵漏方案需综合考虑才能取得预期的效果。我们在制定方案和选择设备上都综合考虑了各个方面的因素，因而取得较好的效果。例如泵 的选择及贮罐快速接头的选择就考虑了既要满足快速抢 险的要求，又要满足平时消防喷淋及罐检工作的要求。
(2)石油气贮罐底部法兰垫片的选择不可掉以轻 心，石棉橡胶垫片存在着微渗漏，垫片系数偏小，且 随时间延长而下降等缺陷，因而，当罐底部法兰结构 安装平面法兰时，有潜在的危险。吸取西安球罐爆炸 的教训，我们在罐检中将底部法兰垫片全部更换为波 齿复合垫片，这种垫片具有较高的密封性能，回弹性 能较好，防渗能力强，使用一年来，效果良好，我们 认为，在目前暂不能改变贮罐法兰结构情况下，采用 此种垫片对降低装置泄漏率，防止意外泄漏事故发生， 是有很大帮助的。
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