關于重大危險源液氯儲罐自動控制方案的實現(xiàn)

周雙

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

隨著國家安全監(jiān)督總局關于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見安監(jiān)總管三[2014]116號文件的出臺，各地方政府、安監(jiān)局對各個化工企業(yè)的有毒、有害介質(zhì)存放、三廢排放、以及一些重大化學品危險源存儲進行了全面檢查。液氯儲罐因其為重大危險源，一旦泄露將產(chǎn)生不可估量的后果，被列為檢查的重點對象。

為了落實“安全第一，預防為主，綜合治理”方針，盡可能減輕不必要的損失和有效的預防、控制液氯儲罐區(qū)重大危險事故風險，除了提高管理水平，提高事故應急救援能力外，要采用安全的生產(chǎn)工藝和安全儀表控制系統(tǒng)（簡稱SIS），保證整個裝置安全可靠的運行。因此針對此液氯儲罐存在的重大隱患進行安全診斷并且將整改方案進行實施。

1 工藝技術(shù)

由氯氣處理工序來的干氯氣，經(jīng)氯氣緩沖罐進入氯氣液化器進行液化，出來的氣液混合物經(jīng)液氯氣液分離器分離，液氯進液氯貯罐，未液化氯氣尾氣去鹽酸工序或次氯酸鈉工序。

2 液氯儲罐當前的現(xiàn)狀

以某公司為例：原有液氯儲罐4個（1～4#），新增液氯儲罐1個（用于事故狀態(tài)下倒罐），均處在半封閉區(qū)域內(nèi)（上有罩棚）；每個液氯儲罐均設置現(xiàn)場顯示和信號遠傳的磁翻板液位計1個、隔膜壓力表1個、隔膜壓力變送器1個以及熱電阻溫度計1個。遠傳信號在控制室DCS上進行顯示、報警；進料、出料管道設置現(xiàn)場手動控制閥門；罐區(qū)內(nèi)裝有有毒氣體檢測探頭，在控制室內(nèi)GDS系統(tǒng)上進行顯示和報警。整個裝置的自動化水平很低。鑒于當前的狀況，一旦有氣體泄漏現(xiàn)場操作人員去現(xiàn)場操作閥門相當危險，并且泄露的液氯會擴散到其它區(qū)域，導致事故范圍擴大，這樣會嚴重威脅到操作人員和周圍人員的生命安全。

3 整改方案

根據(jù)現(xiàn)狀和當?shù)匕脖O(jiān)局提出的一些合理化建議以及國家安監(jiān)總局的116號文件，對此液氯儲罐的安全隱患做出了具體的整改方案。

3.1 首先根據(jù)液氯儲罐現(xiàn)有的工藝流程進行過程危險性（HAZOP）分析，確定液氯儲罐工藝的過程風險以及取得必要過程風險降低要求的安全功能。然后將安全功能分配到保護層對每個安全儀表確定相應的安全完整性等級。根據(jù)上述分析結(jié)果增加以下措施：

3.1.1 每個液氯儲罐增加1個安全完整性等級為≥SIL1級的外測式遠傳液位計；

3.1.2 每個液氯儲罐增加1個安全完整性等級為≥SIL1級的遠傳壓力變送器；

3.1.3 每個液氯儲罐進料、出料管道設置1個兩位式控制閥門，每個閥門設施2個串聯(lián)的電磁閥，其中一個電磁閥的安全完整性等級為≥SIL1級。

3.1.4 增加一套安全儀表控制系統(tǒng)(SIS)。

3.2 其它防護措施

3.2.1 將原有的半封閉廠房進行封閉，廠房內(nèi)部液氯罐區(qū)周圍設置圍堰，防止在液氯泄露情況下向外擴散。

3.2.2 將封閉廠房的檢修通道門設置為電動卷簾門，在發(fā)生液氯泄露事故時，有毒氣體監(jiān)測（GDS）系統(tǒng)自動聯(lián)鎖電動卷簾門將其關閉。液氯廠房內(nèi)、外部設置電動卷簾門手動操作柱，保證罐區(qū)內(nèi)部檢修人員能夠及時逃生。

3.2.3 增加應急吸收裝置，當事故狀態(tài)下啟動應急吸收裝置，使用固定吸風口的風機將泄露產(chǎn)生的氯氣吸收到應急吸收塔進行處理。

3.2.4 增加視頻監(jiān)控設備，控制室的操作人員能夠及時了解液氯儲罐的內(nèi)部狀況。

4 整改方案的實現(xiàn)

由于當前液氯儲罐的自動控制水平遠遠不能保證在事故狀態(tài)下緊急停車，因此對液氯儲罐改造增加安全儀表控制系統(tǒng)是必不可少的，一旦液氯儲罐出現(xiàn)事故時，安全儀表控制系統(tǒng)能夠準確、及時動作，使生產(chǎn)過程安全停止運行或者轉(zhuǎn)入預定的安全狀態(tài)。具體的實施方案如下：

4.1 我們將液氯儲罐新增加的遠傳壓力、液位的信號引入SIS進行顯示、報警。將液氯儲罐的入料和出料兩位式自動切斷閥的閥位反饋信號在原有DCS上進行顯示，SIS與DCS分別實現(xiàn)對此閥門的遠程控制。并且在SIS控制系統(tǒng)上實現(xiàn)液氯儲罐液位高關閉進料切斷閥門的聯(lián)鎖與液位低關閉出料切斷閥門的聯(lián)鎖。原有在DCS系統(tǒng)上進行顯示、控制的溫度、壓力、液位遠傳信號均保持不變。

液氯儲罐的入料和出料兩位式自動切斷閥可以在工藝需要的情況下使用遠程控制來實現(xiàn)倒罐。

4.2 由于液氯儲罐存放的液氯屬于劇毒物質(zhì)，因此針對這種介質(zhì)在液氯儲罐的易泄漏口設置了有毒氣體檢測探頭，信號傳送到控制室GDS控制系統(tǒng)對其進行實時監(jiān)測、報警。一旦檢測到有氯氣泄露報警，則將啟動聯(lián)鎖關閉液氯儲罐區(qū)檢修通道口處的電動卷簾門并同時聯(lián)鎖啟動應急吸收裝置的事故風機、堿液循環(huán)泵，將泄漏產(chǎn)生的氯氣用事故風機吸入到應急吸收裝置進行反應處理。

4.3 應急吸收裝置的事故風機、堿循環(huán)泵的狀態(tài)和控制以及電動卷簾門的控制均在控制室中DCS上實現(xiàn)。

4.4 增加對罐區(qū)的實時監(jiān)控，在罐區(qū)的兩側(cè)包括人員出入通道口加裝視頻監(jiān)控攝像頭，畫面引入到控制室，讓操作員能夠及時的發(fā)現(xiàn)罐區(qū)內(nèi)的突發(fā)情況和外來人員進入的情況。液氯儲罐兩側(cè)的監(jiān)控攝像頭的安裝高度大概在5.5m左右，保證能夠監(jiān)測到其頂部。

5 儀表選型

目前鑒于國家安全監(jiān)管總局發(fā)布的116號文件之后，我們都開始逐步加深對安全儀表控制系統(tǒng)（SIS）的認識，儀表制造廠家也是如此。因此市場上出現(xiàn)的帶安全認證（SIL等級）的儀表也是良莠不齊，為了更好的實現(xiàn)安全儀表功能，現(xiàn)場儀表以及SIS一定要選用知名度高、適用范圍廣、準確可靠的產(chǎn)品。

根據(jù)液氯儲罐裝置目前的狀況和其自身低溫、毒害特性、為了避免減少泄漏點，不采取設備重新預制儀表接口，因此液位采用具有安全完整性等級≥SIL1的外測式液位計，安裝方便、維護量低、測量精度高。

液氯儲罐的入料和出料兩位式自動切斷閥選用波紋管單座氣動切斷閥。閥芯材質(zhì)選用堆焊司太萊合金；閥座材質(zhì)采用PTFE軟閥座；波紋管密封的上閥蓋材質(zhì)采用哈氏合金。這樣能夠更好的提高閥門的密封等級，減少閥門的泄漏。兩位式自動切斷閥配套閥門限位開關和2個電磁閥。2個電磁閥分別在SIS與DCS兩個系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)鎖和控制，并且采用串聯(lián)形式連接，當工藝正常運行時，DCS控制其中一個電磁閥來實現(xiàn)閥門的打開與關閉，一旦出現(xiàn)事故或者故障（氣源故障、電源故障）時SIS能及時作出判斷啟動聯(lián)鎖控制程序關閉自動切斷閥。參與SIS聯(lián)鎖控制的兩位式自動切斷閥的儀表安全完整性等級≥SIL1。

遠傳壓力變送器采用隔膜密封式遠傳壓力變送器。隔膜材質(zhì)采用鉭。

整個安全儀表系統(tǒng)的設計為故障安全型，即當安全儀表內(nèi)部故障時，安全儀表系統(tǒng)能夠按照預定的方式將過程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。安全儀表控制系統(tǒng)的控制器、通訊模塊、電源模塊、卡件等采用冗余設置。

6 總結(jié)

經(jīng)過此次改造，提升了液氯儲罐裝置的整體自動化水平，與此同時更大限度的降低了液氯儲罐事故發(fā)生的概率。只有這樣在保證人員安全第一的情況下，企業(yè)這樣才能創(chuàng)造更大的財富。