大型化工金属储罐安全运行设计与对策王锋春

大型化工金属储罐安全运行设计与对策王锋春

王锋春

内蒙古安邦安全科技有限公司内蒙古自治区呼和浩特010090

摘要：易燃易爆液体是化工生产的物料或产品，大部分化工生产、储运企业普遍设置了易燃易爆液体储罐区。尽管大部分大型化工金属储罐都构成重大危险源，但其使用状态均为常压，并不属于特种设备，因而无论在设计方面还是在施工方面往往得不到足够重视。本文分析了型化工金属储罐安全运行设计与对策。

关键词：化工；金属储罐；安全运行设计；对策；

目前，储罐设计中的安全问题得到了相关部门的高度重视，如何在系统分析安全问题的基础上，采取相应的解决对策也成为了相关部门所面临的一项重大课题。

一、危险性分析

1.原油危险性分析。原油也称石油，是世界上最重要的一次能源之一。虽然不同产区和不同地层所开采的原油种类不同，但无论哪一种类型的原油都有一个共同的特点，即易燃性。虽然爆炸的极限范围不是很宽，但是数值也比较低。一旦发生爆炸事故，那么后果不堪设想。其次，原油还有易沸溢性，工作人员要在实施救火工作时给予高度重视。

2.火灾爆炸事故原因分析。一般来说，火灾爆炸事故的发生离不开三个要素，即着火源、可燃物和空气。其中，最重要的因素就是可燃物。原油储罐发生的火灾爆炸事故中，可燃物泄漏分为很多种情况，比如说脱水跑油、阀件损坏跑油、密封不良以及储罐腐蚀等。这些情况都会引起火灾爆炸事故的发生。对于可燃物泄漏问题的预防，相关部门人员可以从储罐设计方面着手加以管理和控制。

二、大型化工金属储罐安全运行设计

1.本质安全设计。正确确定储罐的设计温度和压力是保证安全的必要条件。一是设计温度。设计温度是指容器在正常工作情况，在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度。储罐的最高设计温度不得低于受压金属元件可能达到的最高温度。储罐可能达到的最高温度为当发生火灾事故时，安全阀启跳所对应的泄放温度。储罐的最低设计温度不得高于受压金属元件可能达到的最低温度。目前国内设计规范规定，最低设计温度可按该地区气象资料，取历年月平均最低气温的最低值。而国外的设计规定中，最低设计温度取储罐中介质在常压下所对应的饱和温度。后者的取值考虑到最不利条件，决定着储罐的选材、设计、制造、组焊、检验等方面，设计中应遵循此原则来确定储罐的最低设计温度，设计中应根据具体情况，选择最低设计温度。二是设计压力。液化石油气储罐的设计压力应按不低于50℃时的实际饱和蒸气压来确定，并应注明限定的组分和对应的压力。

2.罐体的设计与检验。储罐均采取立式圆筒型结构，采取常压设计，由顶板、壁板和底板在现场组焊而成，其中壁板大多采用对接，底板大多采用搭接，而顶板则兼而有之。储罐的选型应考虑的主要因素是尽量降低储存介质的损耗，避免物料在储存期间变质，减轻大气污染与火灾的危险性，同时还要考虑经济合理。控制和减少储液的蒸发是储罐技术发展的一个重要方面。介质在储存过程中的蒸发损失不仅会造成储液量的损失，还导致物料质量的下降甚至变质。当浮盘漂浮于液面时，液相蒸发空间几乎为零，可减少蒸发损失80％～90％，并且可以同时隔绝空气、降低火灾风险、有效地保证物料质量。对于设置加热盘管的储罐，采用外浮顶结构可以最大限度减少轻组分蒸发。钢制拱顶具有刚性好、结构简单、节约材料等特点，并且拱顶储罐在承受内压时不会产生失稳的情况，已得到广泛应用。但是，目前国内拱顶储罐大多采用包边角钢将拱顶与罐壁两部分焊接相连的结构，顶板与包边角钢之间的连接为薄弱连接，因此在受到误操作等外力作用时，都可能导致罐内真空度过大而造成罐顶局部因外压失稳而破坏，因此，必须对罐顶进行稳定性校核，必要时可设置肋板。虽然立式圆筒形储罐的设计及其主要部件、附件早已标准化和系列化，但不同储存介质对于罐体材料以及细部结构的要求仍然存在明显差异，同时由于储罐是一个薄壁的空间结构，而工程所在地大气环流、地质条件各有不同，还必须根据安全评价的结论合理设置抵抗风载荷的加强圈以防止恶劣气候条件下储罐发生失稳变形。校核储罐举升力，妥善考虑防雷措施，切实解决好立式储罐的抗震问题。储罐底板焊缝应进行严密性试验，无渗漏为合格。底圈罐壁与罐底间T形接头的罐内角焊缝，当罐底边缘板厚度≥8mm，且底圈壁板厚度≥16ram，或中高强度钢板，在罐内及罐外角焊缝焊完后，应对罐内角焊缝进行渗透或磁粉探伤，并在罐体盛水试验后复验，探伤要求和标准同上。

3.与防腐有关的考虑。钢质化工储罐特别是石油储罐底板腐蚀穿孔频率很高，储罐底板外侧腐蚀的典型形式是各处减薄程度不等的溃疡状腐蚀。储罐底板的防腐蚀措施有涂料防腐蚀和阴极保护两类方法。涂料防腐蚀的涂层本身有微孔，老化后又容易龟裂、剥离，如果施工质量控制不良甚至存在针孔缺陷，裸露的金属就相当于小阳极，而涂层部分则成为大阴极，局部产生电化学腐蚀，漆膜很快就会被破坏，单独采用涂料保护往往得不到满意的效果。因此，大型储罐底板在采用涂料保护的同时采用阴极保护是非常必要的。由于每个储罐外底板的环境条件差异，应当排除阴极保护作法的标准化，由专业设计人员根据项目的具体情况确定阴极具体的保护措施。由于泡沫混合液管道平时为空管，容易腐蚀生锈，产生的锈渣可能影响泡沫发生器正常工作，甚至影响灭火效果。而《石油天然气工程设计防火规范》明确：泡沫混合液管道采用热镀锌钢管、卡箍式连接；如采用法兰连接应对管道系统进行二次镀锌安装。从实际效果看，后者更为科学。因此，非石油天然气化工储罐工程配套消防设计参照百油天然气工程设计防火规藐勤进行更为合理。

三、设计中的主要安全问题及对策

1.预防浮盘沉底的设计要求。浮盘沉底度也是储罐使用中常出现的一个问题，能够导致这种情况发生的因素有很多，比如说浮盘重力加大、外力对浮盘的作用等。对于此项问题的预防，设计人员在对储罐进行设计的时候，可以从两个方面着手。首先是对刮蜡机构的设计，目前，很多油田对于刮蜡机构的设计没有给予高度重视，即使有相应的机构，其发挥的作用也是微乎其微。因此，为了能够将该机构的作用有效发挥出来，在对其设计的时候，应该尽可能减轻刮蜡加热系统对密封装置可能引起的加速老化现象。其次是对中央排水管的设计。一般来说，在储罐使用过程中，排水管会随着浮盘的升降而伸缩，久而久之，水管就会出现塑性变形，从而无法发挥其自身的作用。因此，在对中央排水管进行设计的时候，应该适当的将其质量标准提高，增强其自身的灵活性和耐久性。

2.检测与报警。一是温度。储罐本体应设就地和远传温度计，并应保证在最低液位时能测量液相的温度而且便于观测和维护。二是压力。储罐本体上部应设置就地和远传压力表，并单独设压力高限报警。压力表与储罐之间不得连接其它用途的任何配件或接管。储罐上的压力表的安装位置，应保证在最高液位时能测量气相的压力，并便于观察和维护。

由于储罐本身具有较大的存储量，因此，一旦发生安全事故，其造成的损失是不容小觑的。为了能够避免这种灾难发生，在对储罐进行设计的时候，相关工作人员一定要将设计中所涉及到的安全问题进行全面考虑，并根据实际情况采取科学合理的完善措施，以此来将储罐的优势最大限度的发挥出来。

参考文献：

[1]液化烃球形球罐安全设计规范．SH3136-2003［S］．北京：中国石化出版社，2015．

[2]化工工艺设计手册（第三版）（上）［M］．北京：化学工业出版社，2015．

[3]石油化工储运系统罐区设计规范．［S］.北京：中国石化出版社，2015．