注水法處理液化石油氣儲罐泄漏事故方案探討

向友軍(中海油廣西銷售有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

隨著國家大力提倡環境保護和清潔發展，液化石油氣(LPG)作為一種清潔、高效、便捷的生活燃料，一直在人們日常生活中占據非常重要的地位，尤其是在城市天然氣管網無法到達的城鄉結合部和廣大農村地區。我們知道，液化石油氣存在著易燃易爆、易揮發擴散、易產生靜電等危險特性，國內外液化石油氣儲罐的火災爆炸事故時有發生。盡管科學技術水平的提高和安全防護措施的發展為液化石油氣儲罐提供了許多的防護措施，其中包括壓力表、液位儀、可燃氣體泄漏報警在線監測等等。不過，液化石油氣儲罐的底部焊縫或法蘭出現泄漏時，因事故搶險人員無法接近液化石油氣儲罐，無法采取有效措施處置泄漏事故，因而衍生出嚴重的火災爆炸事故，危害人民群眾的生命財產安全。

1 事故案例

1998年3月5日16時50分，陜西省西安市煤氣公司液化石油氣管理所一座1000m3儲存有170噸液化石油氣球罐的底部發生泄漏。在消防官兵和液化石油氣公司領導、操作人員采取搶險堵漏措施取得初步效果時，泄漏的液化石油氣突然先后發生了三次閃爆，共造成14人(7名消防官兵、7名煤氣公司員工)死亡，31人受傷，經濟損失巨大。事故原因分析：球罐排污管上法蘭密封墊片由于長期運行導致受力不均而破裂，從而引起液化石油氣泄漏。因事故搶險措施不正確，液化石油氣長時間泄漏沒有得到有效處置，遇到火源(或靜電)即發生了嚴重的火災爆炸事故。

2 注水法處理液化石油氣儲罐泄漏事故方案的原理

當液化石油氣儲罐底部發生泄漏時，利用液化石油氣液相比水輕且與水不相溶的性質(液化石油氣液相的比重是4℃時水的比重的0.5～0.6倍)，向儲罐內注入一定數量的水，以便在罐內底部形成高于泄漏部位的墊水層，這樣泄漏是水而不是液化石油氣，能大大降低火災爆炸和中毒、凍傷的幾率，更能保障搶險人員的安全，也可為后續的儲罐處置和運用帶壓堵漏技術爭取寶貴的時間。這種利用水重于液化石油氣的性質向儲罐內注水置換液化石油氣泄漏的方法稱為注水升浮法，也叫注水法。

3 注水法處理液化石油氣儲罐泄漏事故方案的設計

在設計注水裝置的方案時，應注意以下幾個問題：

(1)儲罐泄漏部位。儲罐泄漏部位必須是儲罐的底部、下部或與下部相鄰的根部法蘭或閥門等。否則，注水層高度難以達到泄漏點，達不到置換液化石油氣泄漏的目的，因此泄漏部位對注水法成功與否非常關鍵。

(2)介質溫度。液化石油氣儲罐的設計溫度為50℃，注水作業應在其設計溫度范圍以內進行，否則，注入的水會對液化石油氣有加熱作用，導致儲罐內的壓力升高。現場可通過查看溫度計，將注水的溫度控制在50℃以下。

(3)注水量。《石油化工企業設計防火規范》第5.3.8條明確規定：液化烴儲罐的儲存系數不應大于0.9。因此，所注水的體積加上液化石油氣液相的體積應小于儲罐容積的90%，即：V1+V2＜0.9V。其中V1為注入水的體積(m3)；V2為原有液化石油氣液相的體積(m3)；V為儲罐的公稱體積(m3)。

(4)閥門。由于水泵進口管線所承受的壓力不高，因此，閥門選用普通的水線用截止閥即可。不過，由于水泵出口管線和液化石油氣罐是相連接的，要想保障水泵的正常運轉，就需要在水泵出口位置用上的截止閥、止回閥等部位都使用液化石油氣專用閥門。

(5)水泵。為了讓注水能夠有效地進入儲罐，又不會因為壓力過高對儲罐和管線造成毀損，水泵的出口壓力要高于儲罐的工作壓力且保持在一定范圍。盡管缺少統一的參數規范，不過綜合操作人員的經驗和設計單位的意見來看，壓差控制在0.1～0.2MPa較為合理。

(6)工藝。綜合考慮液化氣庫區原有管線的布置和投資成本等因素，注水裝置可采用將高壓注水系統連接儲罐的進口管線和出口管線兩種工藝連接方式。

工藝1：通過進口管線注水連接高壓注水管線(如圖1所示)

圖1 通過進口管線注水至儲罐

該法是將高壓注水泵安裝后，通過安裝高壓管線、截止閥單向閥、壓力表等連接儲罐的液化石油氣進口管線，也就是將高壓水通過儲罐進口管線頂入儲罐，達到置換泄漏液化石油氣的目的。這種工藝相對成本低、操作簡單、維護方便。

工藝2：通過出口管線注水(如圖2所示)

圖2 通過出口管線注水至儲罐

該法是將高壓注水泵安裝后，通過安裝高壓管線、截止閥單向閥、壓力表等連接儲罐的液化石油氣出口管線，也就是將高壓水通過儲罐出口管線頂入儲罐，達到置換泄漏液化氣的目的，這種工藝相對復雜、成本較高，但也切實具備可操作性。

4 注意事項

(1)在液化石油氣庫區進行儲罐注水系統改造時，最好按照《石油化工企業設計防火規范》(GB 50160—2008)的要求，委托具備相應石化設計資質的設計單位對注水系統進行設計，對消防水量和管線強度、設備選型等方面進行詳細設計，同時要辦理相應的改造審批手續方可動工。

(2)考慮到泄漏部位的不確定性，上述工藝1和工藝2最好聯合使用，也就是將高壓水管線同時連接儲罐的進口管線和出口管線，防止意外情況的發生。

(3)注水法僅僅是在緊急狀態下的權益之計，若發生事故時要和其它搶險措施配套使用，因此不能忽視庫區其它應急措施的建設。

5 結語

高壓注水系統豐富創新了液化石油氣儲罐區事故搶險的方法，通過對儲罐的根本泄漏采用高壓注水置換，同時采用帶壓堵漏、倒罐等應急救援措施對事故罐進行處置，能夠有效防止火災、爆炸事故的發生，減少財產損失，保障人民群眾的生命安全。