成品油罐區緊急切斷閥改造后的液位聯鎖優化分析

張一波

〔中國石化銷售股份有限公司華中分公司 湖北武漢 430023〕

近年來,國內外石油化工行業事故時有發生,罐區儲罐的安全態勢也愈發嚴峻。針對成品油庫儲罐的安全運行,儲罐緊急切斷閥的設置[1]及液位聯鎖的設置變得極其重要,越來越多的在役成品油油庫已經完成或正在完成庫區儲罐緊急切斷閥的改造工作。

1 油氣儲存企業緊急切斷系統的國家要求

國家應急管理部2022年下發的《油氣儲存企業緊急切斷系統基本要求(試行)》中明確相關的設置要求[2],具體到緊急切斷閥的安裝位置、執行機構選型、閥體及電纜的選型、開關時間、關閉功能等。值得特別注意的是其中三點:一是緊急切斷閥應設置在儲罐與柔性連接之間,并采取防止水擊危害的措施;二是緊急切斷閥全行程關閉時間應滿足工藝要求,自動關閉時間不宜超過180 s;三是液位超高聯鎖關閉進料切斷閥。這三點導致不同企業之間緊急切斷閥及聯鎖的設置有些區別。

雖然《油氣儲存企業緊急切斷系統基本要求(試行)》只適用于油氣儲存企業在役大型地上常壓儲罐(公稱直徑大于或等于30 m或公稱容積大于或等于10 000 m3的儲罐,不含低溫儲罐)緊急切斷閥的改造,但未來的安全要求只會越來越嚴格,標準只會越來越高,不保證以后中型或小型地上常壓儲罐也會參照此要求執行。

2 成品油油庫緊急切斷閥的設置情況

按照國家應急管理部要求,油氣儲存企業應在規定時間內完成緊急切斷系統問題的整改工作。目前國內大部分油庫儲罐都是在役多年,在油庫設計之初,沒有單獨考慮設置緊急切斷閥。根據《油氣儲存企業緊急切斷系統基本要求(試行)》,在役油庫大部分儲罐均是利用現有的罐根閥的手動閥改成遠控閥的方式作為緊急切斷閥使用。

3 成品油庫緊急切斷閥設置存在的問題及解決建議

3.1 罐根閥作為緊急切斷閥遇到的問題及解決措施

根據應急管理部的要求,液位超高聯鎖關閉進料切斷閥。目前大部分油庫超高液位聯鎖均是由現場儲罐上的音叉液位開關進行觸發,聯鎖關閉工藝控制閥,觸發的邏輯是“一取一”,這種聯鎖邏輯存在一定誤觸發的幾率。一旦誤觸發,就會導致輸油作業中斷。尤其是油庫若有長輸管道收發油作業,管道壓力較大,輸油作業突然中斷,緊急切斷閥的快速關斷導致管道憋壓和水擊。如果儲罐的罐根閥和工藝控制閥之間有金屬軟管柔性連接,那么該處的滲漏風險將會加大,帶來更大的風險隱患。同時,罐根閥在設計之初是一個極少動作的常開閥門,改造后作為緊急切斷閥使用,無論是聯鎖觸發還是閥門誤動作,都會增加該閥門的動作幾率,導致該閥門的故障率也會隨之增加。如果出現閥門需要解體拆卸維修的情況,則清罐后才能處理,就會變得復雜。

解決建議:罐根閥設置為緊急切斷閥時,緊急切斷的觸發條件改為中控室遠程手動緊急切斷按鈕拍停,或者現場罐區防火堤外手動緊急切斷按鈕拍停。通過僅人為觸發的方式減少液位開關誤報聯鎖導致閥門動作的幾率,實現罐根閥作為緊急切斷閥使用時的穩定性和可靠性。而儲罐液位超高報警依然聯鎖關閉儲罐金屬軟管之后的工藝控制閥,這樣可以避免罐根閥緊急關斷帶來的不利影響,同時能保證儲罐的安全。

3.2 執行機構選型實際中遇到的問題及解決措施

《油氣儲存企業緊急切斷系統基本要求(試行)》中提到緊急切斷閥的執行機構可采用氣動型、液壓型或電動型。一般石油煉化企業會有穩定的氣源,因此該類企業選擇氣動型。而目前絕大部分成品油油庫沒有完善的氣源條件,因此采用液壓型或電動型。液壓型執行機構原先屬于國外壟斷技術,設備價格昂貴。近年來國內廠家不斷技術攻關,也研發出相關產品,價格比進口產品低很多,但是和電動執行機構相比還是昂貴許多。液壓型執行機構體積大,對現場安裝空間要求較高,同時液壓型執行機構質量也較大,如果裝在閥門之上,不做支撐結構,日積月累會導致管道變形。電動執行機構安裝方便,但對供電回路要求較高。《油氣儲存企業緊急切斷系統基本要求(試行)》中指出電動執行機構應配置應急電源(如UPS、EPS、應急發電組等)。電動執行機構的動力電纜和信號電纜應采取防火保護,可采用耐火電纜、直埋敷設、電纜溝充砂敷設、在耐火電纜槽盒或耐火保護管內敷設等一種措施或多種復合措施實現[2]。針對這種情況,油庫的主要問題是應急電源容量不足。如果油庫儲罐數量較多,帶來緊急切斷閥的數量更多。一旦發生緊急情況,想要同時關閉所有儲罐的緊急切斷閥,瞬時的功率和消耗的電能應急電源可能無法滿足,導致緊急切斷功能名存實亡,關鍵時刻沒有起到作用。

解決建議:成品油油庫在現場條件和改造資金允許的條件下,優先考慮液壓型執行機構,其次選擇電動執行機構。選擇電動執行機構應測算好執行機構動力電源UPS的容量。如果有條件盡量滿足罐區所有執行機構能夠同時啟閉。若無法滿足,可以根據實際安全情況計算出最少動作執行機構的數量。在控制系統中做好相應啟閉順序,從而避免執行機構同時啟閉瞬時功率過大出現UPS過載的問題。

4 結束語

針對成品油油庫的儲罐緊急切斷閥改造的設置及聯鎖邏輯進行分析和思考,提供相應的設置建議,其余劇毒性的液位和氣體儲罐不在本次討論范圍內。國家相關的標準規范沒有明確指出緊急切斷閥的詳細設置,都是不同規范之間的相互補充。應急管理部及時提出《油氣儲存企業緊急切斷系統基本要求(試行)》,給相關企業提供了依據,但每家企業的情況各不相同,企業應仔細研讀相關要求,結合自身實際做出相應整改方案,不應生搬硬套,應該從企業安全生產實際出發,正確設置儲罐緊急切斷閥及其聯鎖,做好相應配套設施,真正意義實現庫區儲罐安全。