液化烴罐區(qū)的安全設(shè)計探討

趙 颯

(河北生特瑞工程設(shè)計有限公司，河北 石家莊 050011)

1 液化烴性質(zhì)及危險性

液化烴為15℃時的蒸汽壓力大于0.1MPa的烴類液體及其他類似的液體，不包括液化天然氣[1]。液化烴的火災(zāi)危險性為甲A類，與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。液化烴的爆炸性氣體混合物密度一般比空氣重，沿地面擴(kuò)散并易在低洼處積聚，遇火源即著火回燃。液化烴沸點很低，一般采取常壓低溫儲存或常溫加壓儲存。

下面以C4(碳四)罐區(qū)的設(shè)計為例進(jìn)行探討，該罐區(qū)擬設(shè)置八臺常溫加壓儲存的C4球罐，其中包括四臺1000 m3C4球罐，四臺400 m3C4球罐。

2 碳四罐區(qū)的設(shè)計

2.1 工藝流程設(shè)計

由于碳四為常溫加壓儲存，球罐為壓力容器，溫度升高液化烴氣化易超壓。為防止碳四球罐超壓，在罐頂設(shè)置兩套互為備用的安全閥，并且安全閥的進(jìn)出口切斷閥采用機(jī)械聯(lián)鎖裝置[1]。有可能被物料堵塞或腐蝕的，在安全閥前設(shè)爆破片。另外兩端閥門關(guān)閉且因外界影響(如氣溫升高)可能造成介質(zhì)壓力升高的液化烴管道也設(shè)置安全閥[2]，安全閥出口管接至火炬系統(tǒng)。另外，為防止夏季高溫使球罐升溫超壓，在球罐頂部設(shè)置冷卻噴淋水作為降溫措施。

為進(jìn)一步保障球罐的安全，碳四球罐上設(shè)置就地、遠(yuǎn)傳壓力表，遠(yuǎn)傳壓力表設(shè)置高限報警，用于監(jiān)測球罐內(nèi)氣相壓力。設(shè)置就地、遠(yuǎn)傳溫度表，遠(yuǎn)傳溫度表設(shè)置高限報警，用于監(jiān)測球罐內(nèi)液相的溫度變化。球罐的抽出管道在靠近設(shè)備根部設(shè)置切斷閥[2]，并在進(jìn)出料管道上設(shè)置緊急切斷閥，可在DCS上聯(lián)鎖或手動切斷。另外，球罐上設(shè)置液位計高低限報警，液位采用差壓液位計、液位開關(guān)與伺服液位計的遠(yuǎn)傳液位信號組成，液位高高限"三取二"聯(lián)鎖切斷進(jìn)料閥，低液位自動聯(lián)鎖切斷出料閥。

碳四中含有水份，球罐底部設(shè)置切水管，管道上設(shè)有兩道切水閥，采用直接切水方式[3]。本項目位于北方，冬季溫度低，所以脫水管道采用蒸汽伴熱。

為防止碳四泄漏造成爆炸事故，在碳四球罐設(shè)置注水措施，當(dāng)發(fā)現(xiàn)球罐泄漏，打開注水管道向球罐內(nèi)注水，注入的水量大于等于從泄漏處流出的水量，以保證碳四不會泄漏。事故狀態(tài)下球罐的注水水源采用穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)。注水點采用半固定式連接，需要注水時連接快裝接頭，實現(xiàn)迅速注水。連接端設(shè)雙閥和單向閥，注水閥前后設(shè)壓力測量儀表，以監(jiān)測水壓。

碳四罐區(qū)設(shè)置一臺事故罐，當(dāng)發(fā)生事故時，在注水的同時，將球罐內(nèi)的液化烴倒入事故罐內(nèi)。

除以上設(shè)計中的安全措施外，還包括：進(jìn)、出裝置的液化烴管道在裝置的邊界處設(shè)隔斷閥和8字盲板。連續(xù)操作的管道的低點設(shè)兩道排液閥，排出的液體排放至密閉系統(tǒng)；僅在開停工時使用的排液閥，可設(shè)一道閥門并加絲堵、管帽、盲板或法蘭蓋[2]。

2.2 碳四球罐的設(shè)備布置

碳四球罐的設(shè)備布置需執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160的規(guī)定。本項目的設(shè)備布置為自北向南布置兩列儲罐，北側(cè)布置四臺1000m3球罐，南側(cè)布置四臺400m3C4球罐，防火堤高400mm。

北側(cè)四臺1000m3球罐設(shè)聯(lián)合平臺。南側(cè)四臺400m3球罐設(shè)置聯(lián)合平臺。聯(lián)合操作平臺設(shè)兩個通往地面的梯子作為安全疏散通道。球罐區(qū)設(shè)置環(huán)形消防道路。

2.3 土建設(shè)計

球罐防火堤內(nèi)采用現(xiàn)澆混凝土地面，并坡向外側(cè)。液化烴球形儲罐的支柱覆蓋防火層，其耐火極限不低于1.5h。

2.4 給排水消防設(shè)計

罐區(qū)消防采用固定式消防噴淋冷卻系統(tǒng)。球罐上設(shè)置消防噴淋冷卻環(huán)管。另外，罐區(qū)及泵棚配備干粉滅火器和泡沫滅火器。罐區(qū)產(chǎn)生的事故水通過罐區(qū)集水坑收集排入廠區(qū)事故水池。

2.5 電氣設(shè)計

碳四罐區(qū)的爆炸和火災(zāi)危險區(qū)域范圍內(nèi)的用電設(shè)備采用防爆等級為DIIBT4的防爆用電設(shè)備。電纜選用阻燃型，穿鍍鋅焊接鋼管敷設(shè)至設(shè)備。罐區(qū)各設(shè)備、管道設(shè)置防雷、防靜電接地，罐區(qū)出入口、泵棚處設(shè)置靜電導(dǎo)除設(shè)施，防止靜電火花而引起的爆炸。罐區(qū)內(nèi)設(shè)有火災(zāi)自動報警[4]及安全監(jiān)控系統(tǒng)，信號傳輸至控制室內(nèi)，用于隨時監(jiān)控罐區(qū)情況，保障罐區(qū)的安全。

2.6 自控設(shè)計

罐區(qū)設(shè)置DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)各球罐設(shè)置就地、遠(yuǎn)傳壓力表顯示、高限報警和就地、遠(yuǎn)傳溫度表顯示、高限報警。進(jìn)出料管道上設(shè)置切斷閥，可與液位計聯(lián)鎖切斷或DCS手動切斷。SIS系統(tǒng)設(shè)置三個遠(yuǎn)傳液位顯示、高低限報警，液位信號高高限"三取二"聯(lián)鎖切斷進(jìn)料閥。

在球罐底部、閥門集中區(qū)域、泵棚等可能存在釋放源的區(qū)域設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警器，信號傳送至總控室內(nèi)。

3 結(jié)語

液化烴為易燃物質(zhì)，泄漏后遇明火或高熱極易引發(fā)燃燒爆炸事故。罐區(qū)為液化烴的集中儲存區(qū)，一旦發(fā)生爆炸，沖擊和破壞力很大，對周邊將會造成重大影響。液化烴罐區(qū)的設(shè)計應(yīng)依據(jù)國家現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范及實際需要采取必要安全措施，有效的防范和控制火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。