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摘 要:石油化工是能源領域的重要組成部分,為經濟的發展提供了能源基礎,而石油化工裝置設計與安全會影響整體的效能,往往低效的設計不但會影響產能,還會帶來生產隱患。結合實際的研究經驗,分析石油化工裝置的危險性、工藝安全設計、裝置布置、管道布置等方面的內容,為提升石油化工的生產水平做出一定的貢獻,相關論點可做業內研究人士參考之用。
關鍵詞:石油化工裝置;設計;安全;管道
中圖分類號: TB 文獻標識碼:A 文章編號:16723198(2014)17018002
1 引言
石油化工行業涉及到的領域比較廣泛,其工藝、工作的環境、條件要求等比較多,因而受到制約的方面也多,尤其是裝置的設計優劣會影響到整體功能,裝置、管道等布置,對生產的影響很大,尤其是安全方面的內容非常緊要。如果設計中存在不足,必然會有安全隱患的存在,要杜絕安全隱患,首先要從裝置設計出發,從源頭上將安全危險因素排除。我國的經濟發展對石油能源的依賴非常大,每年消耗的石油產品居世界前列,因而提升整個石油化工產業的水平具有積極的意義,其中的設計工作至關重要,既可以提升產能,又能降低安全風險,相關研究意義重大,值得深入。
2 石油化工裝置的危險性分析
石油化工是一項系統性的工程,其中涉及到的危險因素也非常多,歸結起來,危險情況有幾大類,如“反應性危險、中毒危險、火災爆炸危險、高溫操作、負壓操作、高壓操作、低壓操作、泄露、明火和腐蝕危險等,一旦出現險情,引發危險事情,其損失往往是非常巨大的,因而石油化工的危險要從源頭上杜絕,降低其發生的幾率,設計作為最初的環節,其安全性設計是重要一環。
3 石油化工裝置的工藝安全設計
3.1 工藝路線的安全設計
(1)物料安全性設計:盡量使用安全性好的原料和輔料,產品的物料并不是唯一的,具有較大的選擇余地,因而可以將安全性作為評估指標之一,盡量采用安全性高的物料,降低隱患。
(2)簡化工藝條件:工藝條件越苛刻,對工藝設備的要求越高,工藝裝備的設計和制造業就越復雜,導致設備運行的壽命短,容易老化等,因而盡量簡化工藝。
(3)減少危險性介質的藏量:危險性介質的藏量越大,則事故發生的幾率就越高,事故的損失也越大,因而減少危險性介質的藏量,不但能減小危險發生的幾率,還能降低事故發生后的損失。
3.2 工藝過程的安全設計
工藝過程的安全設計包含多個方面的內容:其一,對于有危險反應的工藝過程,要設置報警裝置,以便危險發生后可以自動連鎖停車或自動控制;其二,對于物料是易燃易爆的情況,要設置防爆、防火措施,如消防設備配備到位;其三,當出現緊急事故或爆炸、火災等情況時,裝置能有自動緊急停車;其四,工藝過程設計必須考慮供電、供水、供風和供汽等裝置,提高系統的可靠性供應,減少額外鋪設裝置的情況,簡化布置;其五,工藝過程中放空的液體或可燃氣體,不能隨意的排放,而是要經過安全處理,如毒性、腐蝕性的介質進行無害化的處理,液化烴類管道和設備的放空要進入火炬系統;其六,在采用新技術和新工藝時,必須審查防爆、防火設計資料,核實防爆、防火方面的安全性,配套相關的防爆、防火設備;最后,在引進國外先進的技術時,要考慮我國安全防火、防爆的現狀,要符合我國的法規標準,其設計和應用要滿足相關的條款和認證,并且還要審查國外相關供應商的資質。
3.3 工藝流程的安全設計
工藝流程的安全設計同樣需要從石油化工裝置的整體設計去考慮,包含多個方面的內容:其一,要考慮正常操作、異常操作和緊急事故處理的安全措施;其二,對于火災爆炸可能性高的工藝流程,要在特定的時期和部位進行檢查,并采取安全應對措施,減少危險發生額的可能性;其三,工藝安全的泄壓系統的設計,要考慮管道、閥門、防爆膜等壓力值的設計,允許最高的安全壓力,并對火災時的排放量、停水、停電、停汽等事故狀態下的排放量進行控制,選擇比較可靠的泄壓設備,減少火災爆炸發生的可能性;其四,全面考慮操作參數的監控儀表、自動控制回路等,設計時減少危險物料的存放;其五,火炬系統的設計要考慮物料性質、物料量、物料壓力、堵塞、溫度、爆炸等因素的影響;其六,控制室的設計,要做到在事故發生后不受到破壞,能夠進行控制操作,減少事故的蔓延;其七,供水、供電、供汽等公用設施的設計要滿足正常的生產要求,并且能保證在停電后的15min以內,供氣正常維持,供水中斷后,冷卻系統能正常工作10min;其八,盡量減小和消除靜電積聚,減少靜電積聚的因素,相關的靜電設計要符合設計規程;最后,報警信號系統、自控檢測儀表、自動和手動緊急泄壓排放安全設施進行連鎖,對于非常關鍵的部位,則設置常規檢測和異常檢測的雙重檢測系統,確保萬無一失。
3.4 物料的安全設計
物料的安全設計主要從兩個方面著手:其一,可燃性氣體和液體應盡量在密閉系統中運行,氣象空間的可燃氣體和蒸汽的濃度要控制到最低;其二,對于可燃性或能夠引起爆炸的原料、半成品或成品應該列出火災危險性特性,此外,物料的安全性分析還可以考慮其致癌、重度等危險性,進行及時有效的防護。
4 裝置布置的安全設計
(1)對于石油化工裝置中處理同類或類似危險品的設備,盡量集中布置,以便當險情發生后可以迅速的尋找到,也便于統籌管理,提高險情處理的效率。
(2)裝置的平面布置,要按照工藝流程進行設計,考慮防爆和防火相關的規范要求,并方便操作、維修和消防疏散等方面的操作。
(3)裝置內的設備,要盡量布置在敞開或半敞開的建筑物內,減少火災爆炸時造成的損壞。
(4)裝置內露天布置的貯罐、設備要按照生產流程分區集中布置。
(5)有爆炸危險的生產部位要單獨布置在廠房內,并且盡量靠近廠房的外墻,如布置在多層廠房內,一旦出現爆炸或火災情況,容易發生連帶的事故,易燃易爆的生產部位應該布置在最上一層,并且靠外墻,在有爆炸危險的廠房內,不應設置在休息室或辦公室等設施內。
(6)有火災爆炸危險的生產廠房內,液壓部位不應布置在人員集中的區域,靠近易燃易爆部位應當設置泄壓面積,要減小對臨近生產裝置和建筑物的影響。有火災爆炸危險的建筑物、生產設備、構筑物應布置在一端,也可設在防爆構筑物內,如爆炸危險性大的反應器和其他設備之間應布置防爆隔離墻。如果存在多個反應器,多個反應器之間要設置防爆隔離墻,明火設備的布設盡量遠離可燃氣體、易燃液化氣、可燃蒸汽等工藝設備。
(7)裝置的變配電室、集中控制室、分析化驗室等輔助建筑物,應布置在非防爆防火危險區。
(8)裝置各類建筑物、設備和構筑物的布置間距,應滿足防爆、防火的距離要求,合理布置消防通道,不能出現消防作業的死角,重視設備聯合平臺和框架安全疏散通道的連接性,最大限度的方便作業人員的進入或撤離。
5 工藝管道的安全設計
(1)工藝管道的防雷電、洪水、暴雨、冰雹等自然災害以及方靜電安全措施,要符合相關的規范要求。
(2)工藝管道必須安全可靠,且操作具有簡易性,設計中所選用的閥門、管件、管道的材料,要保證足夠機械強度和使用的壽命,管道的設計、生產、安裝和調試等條件要符合國家的規范要求和現行的行業標準。
(3)工藝管道上的防爆膜、安全閥、液壓設施、自控檢測儀表、安全連鎖裝置和報警系統及衛生檢測設施要設計合理且安全可靠。
(4)工藝管道的取樣、廢氣排放、廢液排放等設計,必須安全可靠,且應設置有效的安全設施。
(5)嚴格按照工藝條件要求,管道的連接方式要合理,或接頭不宜用于有毒介質管道,除必要的法蘭連接之外,應盡量采用焊接,管道上小口徑分支管應采用加強管接頭與主管連接,法蘭、閥門等管道組成要按不同的壓力等級選用。
(6)輸送火災危險性為有毒、腐蝕性介質或甲、乙類介質的管道,不能穿過無關的建筑物,集中敷設于同一管架上的各種介質管道要保留一定的間距,液化石油氣體和易燃液體管道嚴謹與熱料、蒸汽管道相鄰布置,多層管架中的熱料管道應布置在最上層,可燃介質與助燃管道之間宜用不燃管道隔開,并且之間的距離保持300mm左右。
(7)根據輸送介質的溫度、壓力和性質等因素選擇管材,不能隨意選擇或替代,不得使用存在缺陷的管材,如果輸送高度危害的介質,或者是液化烴的壓力管道,應當采用優質鋼材制造的管道,不能用沸騰鋼制造,含碳量要大于024%。
6 設計缺陷的防范
6.1 增強設計與安全相關聯的意識
設計是項目的源頭,設計的安全能夠保證項目本質的安全,作為設計人員首先要考慮到裝置的安全性要求,設計與安全相關聯的意識是設計需要具備的意識,只有設計人員具有基本的安全意識,才能從源頭上控制安全性,減少事故發生的可能性。
6.2 做好設計的組織工作
設計的組織工作如果到位,則各工作的部門能夠協調一致,共同應對設計中的難題,保證設計工作按期、按質、按量的完成。組織工作的到位是設計工作不可或缺的一環,良好的組織工作保證工作有效、穩定的推進,并且能減少紕漏,使設計更趨完善。
6.3 提高設計人員的素質
設計人員的綜合素質往往關乎到整體設計的水平,因而提高設計人員的素質可以獲取高質量的圖紙,提高人員的素質從兩個方面進行:其一,組織設計人員參與技術培訓,提高技能;其二,提高設計人員的安全意識和責任意識。
6.4 正確使用設計經驗
設計經驗是石油化工裝置設計的一個重要知識來源,經歷多、閱歷豐富能夠為設計工作提供參考,使設計人員更加周全、細致的考慮設計的各項內容,盡量少走彎路,此外,設計經驗豐富可以預見可能存在的問題,洞察危險因素,減少安全隱患。
6.5 提高設計工作的管理水平
完善的管理工作可以組織好設計的各個環節,如資料的準備、標準規范、各專業人員的密切配合、審核、校核等程序,可以從各個方面保障設計工作的順利進行。管理水平的提高還需要引進先進的管理人才,提高整體的管理水平。
6.6 加強信息反饋工作
大量的反饋信息能夠促進設計工作不斷得到改善,使設計更加合理、全面。反饋工作是設計中的重要部分,加強信息反饋可以通過問卷調查、實地考察等來進行,通過各個途徑來了解設計中存在的不足,以便進行改善。
7 結語
隨著經濟的發展,我國的石油化工產業對經濟的發展發揮著重要的作用,但石油化工中存在著一定的危險性,所造成的安全事故帶來的損失也是非常巨大的,因而需要從設計源頭進行改進,研究石油化工的設計工作,如管道布置、工藝路線等,對危險因素進行分析探討,以為提升設計水平做出一定的貢獻,相關研究值得深入。
參考文獻
[1]王懷義.石油化工管道安裝設計[M].北京:中國石化出版社,2005.
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[3]中國石油化工總公司.石油化工企業設計防火規范[Z].2009.
關鍵詞:風險評價 LEC 模糊綜合 故障樹 適用性
中圖分類號: X820.4 文獻標識碼: A
1 概述
伴隨著石油石化行業的迅猛發展,企業發生的各種事故也呈上升趨勢,對國家財產和人民的生命安全造成了巨大的損害,同時對人們賴以生存的環境造成了威脅。因此,開展安全風險評價研究,盡可能的減少安全事故的發生,對保證石油石化行業的安全生產具有重要的意義。
2 風險評價概念
風險評價也稱安全評價。風險評價是以實現系統安全為目的,運用安全系統工程原理和方法,對系統中存在的風險因素進行辯識與分析,判斷系統發生事故和職業危害的可能性及其嚴重程度,從而為制定防范措施和管理決策提供科學依據[3]。
3 風險評價方法
風險評價方法可分為定性、定量或半定量的評價方法。具體采用哪種評價方法,還要根據行業特點以及其它因素進行確定。但無論采用哪種方法,都有相當大的主觀因素,都難免存在一定的偏差和遺漏。各種風險評價方法都有它的特點和適用范圍[1]。現將常見的幾種風險評價方法簡述如下:
3.1 LEC評價法
這是一種評價具有潛在危險性環境中作業時的危險性半定量評價方法。它是用與系統風險率有關的三種因素指標值之積來評價系統人員傷亡風險大小的,這三種因素是:L―發生事故的可能性大小;E―人體暴露在這種危險環境中的頻繁程度;C―一旦發生事故會造成的損失后果。但是,要取得這三種因素的科學準確的數據,卻是相當繁瑣的過程。為了簡化評價過程,采取半定量計值法,給三種因素的不同等級分別確定不同的分值,再以三個分值的乘積D來評價危險性的大小。即:D=L·E·C
D值大,說明該系統危險性大,需要增加安全措施,或改變發生事故的可能性,或減少人體暴露于危險環境中的頻繁程度,或減輕事故損失,直至調整到允許范圍。
L―發生事故的可能性大小。在作系統安全考慮時,人為地將"發生事故可能性極小"的分數定為0.1,而必然要發生的事件的分數定為10,介于這兩種情況之間的情況指定了若干個中間值,如圖1所示。
E-暴露于危險環境的頻繁程度。人員出現在危險環境中的時間越多,則危險性越大。規定連結現在危險環境的情況定為10,而非常罕見地出現在危險環境中定為0.5。同樣,將介于兩者之間的各種情況規定若干個中間值,如圖1所示。
C―發生事故產生的后果。事故造成的人身傷害變化范圍很大,對傷亡事故來說,可從極小的輕傷直到多人死亡的嚴重結果。由于范圍廣闊,所以規定分數值為1-100,把需要救護的輕微傷害規定分數為1,把造成多人死亡的可能性分數規定為100,其他情況的數值均在1與100之間,如圖1所示。
D―危險性分值。根據公式就可以計算作業的危險程度,但關鍵是如何確定各個分值和總分的評價。危險等級的劃分是憑經驗判斷,難免帶有局限性,不能認為是普遍適用的,應用時需要根據實際情況予以修正。危險等級劃分如圖1所示。
3.2 MLS評價法
該法由中國地質大學馬孝春博士設計,是對MES和LEC評價方法的進一步改進。經過與LEC、MES法對比,該方法的評價結果更貼近于真實情況。該方法的評價方程式為:
方程式中各項的含義:R-危險源的評價結果,即風險,無量綱;n-危險因素的個數;Mi是指對第i個危險因素的控制與監測措施;Li-指作業區域的第i種危險因素發生事故的頻率;Si1代表由第i種危險因素發生事故所造成的可能的一次性人員傷亡損失,Si2代表由于第i種危險因素的存在,所帶來的職業病損失(Si2即使在不發生事故時也存在,按一年內用于該職業病的治療費來計算);Si3代表由第i種危險因素誘發的事故造成的財產損失,Si4代表由第i種危險因素誘發的環境累積污染及一次性事故的環境破壞所造成的損失。
MLS評價方法充分考慮了待評價區域內的各種危險因素及由其所造成的事故嚴重度;在考慮了危險源固有危險性外,還有反映對事故是否有監測與控制措施的指標;對事故的嚴重度的計算考慮了由于事故所造成的人員傷亡、財產損失、職業病、環境破壞的總影響。客觀再現了風險產生的真實后果:一次性的直接事故后果及長期累積的事故后果。MLS法比LEC和MES法更加貼近實際,更加易于操作,在實際評價中也取得了較好效果,值得在實踐中推廣。
3.3 故障樹
故障樹分析(Fault Tree Analysis,縮寫為FTA)又稱事故樹分析,是一種演繹的系統安全分析方法。它是從要分析的特定事故或故障開始,層層分析其發生原因,一直分析到不能再分解為止;將特定的事故和各層原因之間用邏輯門符號連接起來,得到形象、簡潔地表達其邏輯關系地邏輯樹圖形,即故障樹。通過對故障樹簡化、計算達到分析、評價的目的。
1.故障樹分析的基本步驟
(1)確定分析對象系統和要分析的各對象事件(頂上事件);
(2)確定系統事故發生概率、事故損失的安全目標值;
(3)調查原因事件。調查與事故有關的所有直接原因和各種因素(設備故障、人員失誤和環境不良因素)。
(4)編制故障樹。從頂上事件起,逐級往下找出所有原因事件直到最基本的原因事件為止,按其邏輯關系畫出故障樹。
(5)定性分析。按故障樹結構進行簡化,求出最小割集和最小徑集,確定各基本事件的結構重要度。
(6)定量分析。找出各基本事件的發生概率,計算出頂上事件的發生概率,求出概率重要度和臨界重要度。
(7)結論。當事故發生概率超過預定目標值時,從最小割集著手研究降低事故發生概率的所有可能方案,利用最小徑集找出消除事故的最佳方案;通過重要度(重要度系數)分析確定采取對策措施的重點和先后順序;從而得出分析、評價的結論。
3.4 安全模糊綜合評價
模糊綜合評價是指對多種模糊因素所影響的事物或現象進行總的評價,又稱模糊綜合評判[2]。安全模糊綜合評價就是應用模糊綜合評價方法對系統安全、危害程度等進行定量分析評價。所謂模糊是指邊界不清晰,中間函數不分明,既在質上沒有確切的含義,也在量上沒有明確的界限。根據事故致因理論,大多數事故是由于人的不安全行為與物的不安全狀態在相同的時間和空間相遇而發生的,少數事故是由于人員處在不安全環境中而發生的,還有少數事故是由于自身有危險的物質暴露在不安全環境中而發生的。為了說明問題并簡便起見,將某系統的安全狀況影響因素從大的范圍定為人的行為,物的狀態和環境狀況,故因素集為:
U={人行為(u1),物狀態(u2),環境狀況(u3)}
評價集定為:V={很好(v1),好(v2),可以(v3),不好(v4)}
實際評價過程中,人的不安全行為、物的不安全狀態及環境不安全狀況是由許多因素決定的,必須采用多級模糊綜合評價方法來分析。所謂多級模糊綜合評價是在模糊綜合評價的基礎上,再進行綜合評價,并且根據具體情況可以多次這樣進行下去,二者的評價原理及方法是一致的。多級模糊綜合評價分為多因素、多因素多層次兩種類型,其基本思想是,將眾多的因素按其性質分為若干類或若干層次,先對一類(層)中的各個因素進行模糊綜合評價,然后再各類之間(由低層到高層)進行綜合評價。
3.5 道化學火災、爆炸危險指數評價法
該方法是對工藝裝置及所含物料的潛在火災、爆炸逐步推算和客觀評價,其定量依據是以往事故的統計資料、物質的潛在能量和現行安全防災措施狀況。
評價方法及流程如圖2所示
道化學火災、爆炸指數評價法
道化學火災、爆炸指數計算表:該表對一般工藝、特殊工藝中的危險物質指定了危險系數范圍,可參照選取。
安全措施補償系數表:對工藝控制安全補償系數、物質隔離安全補償系數、防火設施安全補償系數的補償范圍給出了參考值。總的補償系數為以上三者之積。
工藝單元風險分析匯總表: 在此表中須填寫工藝單元內的火災、爆炸指數、暴露半徑、暴露面積、暴露區內財產價值、危害系數、基本最大可能財產損失、安全措施補償系數、實際最大可能財產損失、最大可能停工天數、停產損失。
生產裝置風險分析匯總表: 對各工藝單元的風險損失進行匯總。
工藝設備及安裝成本表。
道化學火災、爆炸指數評價法是較為成熟、使用面最廣的評價方法。基本上所有的國家都有企業采用這種方法進行化學品的危險性評價。另外,我國的易燃、易爆、有毒類危險源的評價方法也是在充分吸收道化學評價法優點上,考慮到中國國情而改造的一種評價方法。
由于道化學評價方法融合了化學專業的多種理論、跨國企業的成功經驗,所以能客觀地量化潛在的火災、爆炸和反應性事故的預期損失,能確定可能引起事故的設備,具有較高權威性。該方法特別適于管理到位、資料充分、系統復雜的大型化工企業。目前中國的許多中小型的化工企業還沒有完全采取這種方法,其原因是該方法在評價時較為繁鎖、評價周期太長,另外的一個重要原因是許多企業不注重數據采集與設備檔案管理工作,不能充分提供所要求的數據。
4. 方法比較
為了便于評價方法的選用,在表1中大致歸納了一些評價方法的評價目標、方法特點、適用范圍、使用條件、優缺點。
表1風險評價方法比較表
5. 應用及結論
在石油石化行業中,以某個石油儲備庫為例,在工程的設計、施工建設及建成投產后的各個階段,可根據不同階段的特性選用不同的風險評價方法,以達到安全控制的目的。
1)設計階段:在工程設計階段,主要考慮的是從宏觀來考慮工程的總體部署,可以選取模糊綜合評價方法;
2)施工建設階段:工程施工建設階段各種危險源已明顯暴露在施工現場,如物體打擊,機械傷害,高空墜落,觸電等,可以選取故障樹法和LEC評價方法;
3)建成投產后:石油儲備庫投產以后,主要危險源由施工人員設備轉變為原油,火災爆炸事故的可能性大大增加,選取道化學指數法評價較為適合。
綜上所述。各種風險評價方法都有各自的特點和適用范圍,在選用時應根據評價的特點、具體條件和需要,針對評價對象的實際情況、特點和評價目標,分析、比較、慎重選用。必要時,針對評價對象的實際情況選用幾種評價方法對同一評價對象進行評價,互相補充、分析綜合、相互驗證,以提高評價結果的準確性。
參考文獻
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關鍵詞:甲醇投加系統 內浮頂儲罐 設計 污水處理廠
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
Abstract:As the cities sewage treatment plant pollutant discharged standard improved,the existing problems of sewage upgrade project were that water had high concentrations of nitrogen,low concentration of carbon.The addition of carbon source is needed.This paper introduced the designing feature of methanol dosing system,described all aspects of the design details of methanol dosing system,to provide reference for the future design method to improve methanol dosing system.Keywords:methanol dosing system; Inside Floating Ceiling Tank; design; sewage treatment plant
前言
城鎮污水處理工程的建設和運行已經成為我國各地落實水污染物減排責任目標的最主要途徑,根據國家環保部的要求,重點流域、區域的城鎮污水處理廠,普遍要求將現狀污水處理廠出水水質提高標準達到國家一級A或更高排放標準[1]。在對現狀污水處理廠進行提標升級改造過程中,新建工程進水普遍存在總氮含量高,有機物含量低的現象,碳源不足,不滿足脫氮條件,需考慮外加碳源,保證反硝化過程反應完全。甲醇是污水處理廠最常用的外加碳源,雖然甲醇的單價比葡萄糖和醋酸鈉稍貴,但其去除硝酸鹽的最佳碳氮比低,反硝化速率較快,噸水碳源成本低[2],因此作為碳源比其他種類更為經濟。
本文結合杭州市某污水處理廠二期工程實例,介紹了在對一期工程二級出水進行深度處理過程中,甲醇投加系統的配套設計。
1 設計參數的確定
本工程來水為經二級生物處理后的二沉池出水,采用反硝化生物濾池和硝化曝氣生物濾池串聯工藝,設計進、出水水質見表1-1。
表1-1污水廠深度處理進、出水水質值
Table 1-1 The influent and effluent water quality of the sewage
序號 項目 設計進水 設計出水
1 BOD5(mg/L) ≤25 ≤8
2 CODcr(mg/L) ≤70 ≤40
3 SS(mg/L) ≤30 ≤10
4 TN(mg/L) ≤20 ≤15
5 NH3-N(mg/L) ≤8 ≤2
6 TP(mg/L) ≤1.0 ≤0.8
由以上數據分析,本次深度處理工程設計進水的BOD5/TN=1.25<3,不具備完全生物脫氮條件[3],因此在生物脫氮時應考慮外部投加碳源,本工程選用甲醇為外加碳源。
由于污水處理廠進水水質存在波動,特別是總氮的波動較大,因此為保證脫氮效果一般外部碳源投加量都大于理論計算量,而理論的碳源投加量也隨進水水質而變動。在工程實際運行碳源投加過程中,對投加過量或剩余的BOD應進行降解去除,本工程采用前置反硝化工藝,甲醇投加點設在反硝化生物濾池前的配水井,二級出水與回流硝化液及甲醇在配水井混合均勻,同時可使溶解氧降低,然后混合液進入DN反硝化生物濾池。該級濾池在缺氧環境下,利用附著生長在球形多孔陶粒濾料上的兼性細菌(反硝化菌)以易降解有機物(含甲醇)作為電子供體,硝態氮作為電子受體,進行反硝化脫氮。DN反硝化生物濾池的出水自流進入N硝化曝氣生物濾池,N硝化曝氣生物濾池主要對污水中的氨氮進行硝化以及實現剩余有機物的降解,并進一步截留污水中的SS。本單元還可將多余的碳源徹底降解,從而保證最終出水中總氮、氨氮、有機物、懸浮物穩定達標。
由理論反硝化反應動力學反應式可知:反硝化每轉化1mg硝酸鹽,需要消耗2.47mg甲醇,(約折3mgBOD5)。而實際工程運行經驗表明:反硝化每轉化1mg硝酸鹽,需要3.5mg甲醇,(約折4.25mgBOD5)。甲醇投加量可根據對應去除的硝態氮量進行計算,設計進水TN為20mg/L,出水TN為15mg/L。若實際運行中進水BOD較低,則進水中BOD5不考慮被利用,則反硝化所需甲醇最大量為:
結合工程實際,由于進水水質存在不穩定因素,進水中的BOD濃度會有波動,同時考慮生物同化作用也要消耗BOD,故此次設計甲醇儲罐以最不利條件因素考慮,即甲醇最大投加量按17.5mg/L(污水)投加,每天甲醇投加最大量為:1.31m3。
本工程甲醇投加系統由卸料及儲存系統、投加及稀釋系統、消防系統、程序控制系統組成。配套甲醇儲罐、溫度計、液位計、卸甲醇泵、計量泵及附件、在線稀釋系統、工藝管道閥門等。根據《石油化工儲運系統罐區設計規范》(SH3007-2007T),“成品儲存天數,醇類鐵路運輸15~20天,公路運輸10~15天”,本工程儲罐容量按15天設計。根據《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-2008)表3.0.2中“液化烴、可燃液體的火災危險性分類”,可判斷出甲醇的火災危險性分類為甲B類,按照此規范儲運設施要求,本工程設計選用立式內浮頂儲罐2個,安裝于甲醇儲罐區防火堤內,1用1備,單罐容積25m3,直徑3.0m;罐區外設計卸甲醇泵一臺,供槽罐車卸甲醇用;甲醇投加間內設計兩臺加藥泵,一用一備;另外配備相應消防設施一套,安裝于甲醇消防間。
2 甲醇投加工藝流程
卸甲醇泵從槽罐車將甲醇泵入甲醇儲罐,通過儲罐上的液位計控制泵入量。甲醇投加間的計量泵將儲罐中的甲醇泵出進入在線稀釋系統,與水混合稀釋到需要的配比濃度,泵至碳源投加點。在投加管路中設置有脈沖阻尼器來消除隔膜計量泵產生的脈沖,背壓閥與脈沖阻尼器配合使用可減少工作脈沖對管路的危害,保護管路、彎頭、接頭不受壓力波動的沖擊。在進入投加點之前,通過對純甲醇的在線稀釋,降低純度,減少揮發,降低蒸氣濃度帶來的危害。系統設置有安全閥管路,在系統管路堵塞或管路配件損壞等非正常工況下, 安全閥開啟,從而對系統管路進行卸壓保護。
由于甲醇的易燃性及其蒸氣與空氣混合物的爆炸性,因此,如何安全、有效地儲存和使用是非常重要的。在實現反硝化脫氮效果的同時,更要保障污水處理廠的安全運行。因此,甲醇投加系統的設計既要注意預防火災和爆炸的發生,也要盡量減少火災和爆炸造成的損失。
3 各單元設計特點
3.1 卸料及儲存系統
本工程設計立式內浮頂甲醇儲罐2臺,安裝在防火堤內,在防火堤外設防爆屏蔽電泵一臺。屏蔽電泵通過鶴管與槽罐車連接進行卸料操作,鶴管采用旋轉接頭與剛性管道及彎頭連接起來,以取代老式的軟管連接,具有很高的安全性,靈活性及壽命長等特點。
設計使用內浮頂儲罐儲存甲醇,內浮頂浮在甲醇液面上,隨液面升降而升降。由于甲醇液面被內浮頂緊密貼住,不存在蒸發空間,所以內浮頂罐幾乎沒有甲醇的呼吸損失,這樣可有效地防止因甲醇揮發、濃度堆積而造成的爆炸危險。內浮頂罐是降低固定頂貯罐物料蒸發損失最安全、最經濟、最簡便的結構形式。罐體材料Q235A,主要由罐底、罐壁、罐頂、梯子、內浮盤、軟密封、浮盤立柱、呼吸閥口等組成。除進出料口外,儲罐還設置有液位計口、透光口、消防泡沫入口、人孔、排污口、溫度計口等。
根據《石油化工儲運系統罐區設計規范》(SH3007-2007T),《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-2008),在甲醇罐區內的主管道均設置了雙重閥門,預防泄漏;管道與儲罐采用金屬軟管連接,預防罐體沉降對管道造成影響;對管道、儲罐上的導電不連續處采用金屬導體跨接,并進行靜電接地處理;用非燃燒材料和鋁板保護殼對儲罐和管道進行了保溫,減少日曬升溫,避免了外部氣候對儲罐中甲醇的影響。
3.2投加系統
采用電機驅動隔膜計量泵將甲醇提升至投加點,計量泵手動調節沖程,帶隔膜泄漏報警開關。電機為防爆電機380V/50Hz,用變頻器控制調節電機頻率,防護等級IP55。計量泵的出液管線與稀釋系統相連,經過壓力表、電動閥、調節閥、流量計、止回閥、管道混合器等附件之后,去往投加點。
投加管路采用不銹鋼無縫管道及優質閥門、泵、法蘭、耐腐蝕墊片等附件,除需要采用法蘭連接外,均采用焊接工藝。管路優良的密封性能減少了使用過程中的蒸氣揮發。其中,儲罐區至加藥間,加藥間至配水井之間的甲醇戶外管路敷設在管溝內,避免管道損壞造成甲醇泄漏,便于檢修和維護。
3.3 控制系統
配套防爆電控柜、可燃氣體探測報警系統,在罐區內閥門集中處及建筑內可能散發甲醇氣體的場所設置可燃氣體檢測報警裝置,隨時監測泄漏情況。控制系統根據空氣中甲醇蒸氣濃度范圍自動判斷是否聲光信號報警或與消防水泵、固定滅火系統、進入罐區的物料閥和通訊/廣播等設施聯動。根據污水廠進出水水質指標,自動計算出控制計量泵的沖程或運行頻率值;并可根據甲醇儲罐的液位信號自動控制卸料系統、投加系統和稀釋系統的啟停,實現二個儲罐的切換送料和出料;還可根據可燃氣體探測器、溫度計、火災信號自動對投加系統和稀釋系統進行斷電保護和故障報警,通知運營人員進行排險處理。
3.4消防系統
根據《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-2008),“可能發生可燃液體火災的場所宜采用低倍數泡沫滅火系統”。本工程消防系統包括消防水泵、泡沫液儲罐、泡沫比例混合器、泡沫消火栓、泡沫產生器、火災探測器、泡沫控制盤、聲光報警器、火災報警控制器等,其中泡沫產生器、火災探測器安裝在甲醇儲罐上,消防控制系統自動對甲醇儲罐進行火災監測和自動滅火保護,并將火災信號輸送至控制系統。加藥間內另設移動式滅火器,當發生局部小型火災時,工作人員能夠使用推車式、手提式滅火器將火災迅速撲滅。
甲醇儲罐區為獨立的一個防火區域,甲醇儲罐泡沫液管輸送為單元制。每個甲醇儲罐配專用的泡沫液管,送至甲醇儲罐的空氣泡沫發生器,泡沫液管道采用鍍鋅鋼管,泡沫液管的工作壓力為1.05MPa,試驗壓力為1.6MPa。
消防間的消防水泵將廠區消防水池中的水提升至隔膜壓力式空氣泡沫比例混合器,經比例混合器自動混合后形成一定濃度的空氣泡沫液,然后由專用泡沫混合液管道(簡稱泡沫水管)分別送至各甲醇儲罐的空氣泡沫發生器(PC4型)及防火墻外的泡沫消火栓。每只甲醇儲罐設1套PC4型泡沫發生器和1根DN65泡沫水管,各泡沫水管下部設有放泄閥(無火警時處于常閉狀態)。
泡沫滅火系統工作原理:事先將壓力空氣泡沫比例混合裝置調至所需泡沫液量指數。當甲醇儲罐發生火災時,自動或手動開啟比例混合器進口處電動閘閥。經比例混合器作用,泡沫液與水按一定的比例形成泡沫混合液。混合泡沫液由泡沫水管輸送至泡沫發生器,再由泡沫發生器的吸氣口吸入空氣形成泡沫,通過緩沖器、導流罩沿甲醇儲罐內壁淌至燃燒的油面上,產生厚厚的一層泡沫覆蓋油面,將火窒息撲滅。
4 廠區平面布置
由于甲醇的火災危險性分類為甲B類,根據規范,使用和儲存甲類液體的廠房和倉庫均為甲類。為保障罐區的防火安全, 在選址和布置時,儲罐區、加藥間與周圍建筑物的防火間距、耐火極限應符合《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)規范要求。儲罐與周圍建筑物、泵房、道路、與儲罐之間等的防火間距與周圍建筑物的耐火等級、罐區液體儲量、儲罐形式有關。
(1)根據《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)表4.2.2,“甲類液體浮頂儲罐之間的防火間距為單罐直徑的0.4倍”;表4.2.5,“浮頂罐防火堤的有效容量可為其中最大儲罐容量的一半,防火堤內側基腳線至立式儲罐外壁的水平距離不應小于罐壁高度的一半,防火堤的設計高度應比計算高度高出0.2m,且其高度應為1.0~2.2m,并應在防火堤的適當位置設置滅火時便于消防隊員進出防火堤的踏步”。本工程設計防火堤尺寸13m×8m,高度為1.2m。甲醇儲罐單罐容積25m3,直徑3.0m,高度3.6m,2只儲罐布置在長方形防火堤的中央。其中2只儲罐之間外壁間距1.9m,罐外壁距離防火堤內側基腳線2.5m。防火堤外設雨水井1座,供堤內排水用,堤上設樓梯一座,供維護人員進出查看。
(2)根據此規范表4.2.7,甲類液體浮頂罐與泵房的防火間距為12m,與裝卸鶴管的防火間距為15m,總儲量小于等于1000立方的甲類液體儲罐,其防火間距可減少25%,泵房、裝卸鶴管與儲罐防火堤外側基腳線的距離不應小于5m。本工程設計浮頂罐與泵房的間距50m,與鶴管間距17m,與戶外屏蔽電泵距離9m。
(3)根據規范4.2.9,甲類液體儲罐與廠內次要道路防火間距10m,主要道路15m,廠外道路20m。本工程新建儲罐區設計在廠區邊緣,圍墻外是農田,距離廠外道路較遠,儲罐區旁為廠區次要道路,供罐車卸料用,為了保證防火間距符合規范,封閉罐區旁的次要道路,禁止通車。
(4)本工程新建甲醇投加間1座,耐火等級為二級,采用單層建筑,與變配電站防火間距大于25m,與辦公樓生產輔助用房防火間距大于25m,符合規范要求。
5 結語
本工程甲醇投加系統投入使用后,設備穩定運行,碳源投加后生物濾池脫氮效果良好。
隨著國家對城市污水處理廠排放標準的提高,眾多新建工程生物處理系統進水普遍存在總氮含量高,碳源不足的現象,甲醇投加系統在污水處理廠的應用越來越廣泛。由于甲醇的火災危險性,設計過程中應首先考慮占地面積,保證足夠的防火間距,依據廠區實際情況選擇合適的碳源系統及投加型式,對甲醇投加系統進行謹慎周到的防爆及消防考慮。通過合理
的布置減少蒸氣排放,采用通風措施控制混合氣濃度,設置甲醇蒸氣濃度監測等措施,盡量減少甲醇蒸氣與空氣混合物的存在,將其危害降至最低,保障污水廠的安全運行。
參考文獻:
[1]國家環境保護總局環發[2005]110 號“關于嚴格執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的通知.
關鍵詞:石油行業;重大損失風險;風險分析
一、引言
風險一詞來源于英文“risk”的中文翻譯。學術界對風險始終沒有得出統一的定義,通常情況下,風險是指損失發生的可能性。
國際保險業界趨向于把由于自然力或人為因素導致偶發事件出現的結果的風險,通常被定義為重大自然災害風險,當重大災害風險甚至造成了巨大的災難,可以稱為巨災風險,然而針對石油行業風險特點,本文提出重大損失風險的概念,從不可抗自然力造成的重大損失風險和可以通過人為加以管理控制的重大安全事故風險兩方面,分別對重大損失風險進行討論。
二、石油行業重大損失風險分類和特點
1、重大損失風險分類
重大損失風險的發生往往是由于自然因素或非自然因素導致偶發事件出現的結果。下面將石油行業重大損失風險分為重大自然災害風險、重大安全事故風險和環境責任風險三方面進行分類說明。
(1)重大自然災害風險
根據自然災害的成因和我國災害管理現狀,國家科委、國家計委、國家經貿委自然災害綜合研究組將自然災害分為七大類:氣象災害、海洋災害、洪水災害、地質災害、地震災害、農作物生物災害以及森林生物災害和森林火災。
(2)重大安全事故風險
石油行業日常生產風險高,極易發生重大安全事故,按照事故發生的原因,石油行業重大事故又可分為重大火災事故、重大交通事故、重大生產事故、重大設備事故以及重大人員傷亡事故5類。
(3)重大環境責任風險
石油行業的原料的特殊性,一旦發生了突發性事件或事故引起有毒有害、易燃易爆等物質泄漏,或突發事件產生的有毒有害物質,對周圍人員造成重大人身傷亡及對周圍環境產生重大污染和破壞。企業所應承擔的責任風險必須引起行業的關注。
2、石油行業重大損失風險特點
重大損失風險造成的重大財產損失和嚴重人員傷亡,以及環境破壞引發的社會責任問題,對石油行業的相關企業產生了巨大的影響。相對于普通風險來說,重大損失風險具有:風險損失程度巨大、風險的不確定性、風險影響范圍廣,相關性高、責任風險巨大等風險特點。
石油石化行業是國家重點監控的六大高風險行業之一,生產工藝具有連續化、自動化的特點,一旦發生災害,不僅會引起連鎖反應,而且涉及面大,易形成次生災害,導致嚴重損失,在造成巨額經濟損失和人員傷亡的同時,對周圍地區的人員、生態環境也造成了巨大的影響,嚴重影響石油企業的聲譽。
對于石油行業的建設和日常生產經營來說,盡管采取了嚴格的安全管理措施,但是從安全理論上來說,絕對的安全是不可能的,一些偶然的、意外的、甚至有意的人為破壞事件必然會發生,這就導致了石油行業一些重大的災害損失發生。
三、重大損失風險分析
引發重大損失的因素大致可以分為兩大類:自然因素和非自然因素。自然因素造成的重大損失風險包括地震、洪水和其他嚴重的暴風雨、龍卷風等。而對于非自然因素包括人為因素、設備因素、物料因素、管理因素等多方面,具體表現為:人為的誤操作(人為安全事故),人為有意的行為,設備故障或意外事故等。
1、自然因素風險分析
從技術層面上講,自然災害風險分析是通過自然因子發生時、空、強的可能性數值和各種破壞的可能性數值,推測各種損失的可能性數值,最后,將3個可能性數值組合起來,得出損失風險。以地震災害進行致災因子風險分析為例。
2.非自然因素風險分析
石油行業的原料、成品、半成品、中間體和雜質等,很多都是易燃易爆品;很多物質還含硫等腐蝕性物質;在生產和儲存過程中極易由于人為原因、設備等非自然原因引起火災、爆炸、化學品泄露、放射性污染、環境污染等重大損失事故。通過對石油行業的勘探與開發、油氣儲運及銷售、煉油化工三個不同板塊的危害性分析,以便采取控制措施有效降低損失。
(1)石油勘探與開發
石油勘探與開發屬于石油行業上游過程,其大損失風險因素包括:火災爆炸風險、物理性爆破風險、中毒風險、井噴風險、環境污染風險。
(2)油氣儲運與銷售
在這個過程中最嚴重的危險是火災爆炸,以及壓力容器的物理爆炸和運輸過程的重大交通事故;其次危險是排放的有毒廢水、廢氣等引起的環境風險事故。
(3)煉油化工風險
對于石化裝置而言,火災爆炸是煉油化工生產中最顯見的,也是破壞程度較大的危險,其次是中毒風險和環境污染風險。煉油化工廢氣以及石油化工廢水是造成重大災害損失的主要原因。
結束語
通過對重大損失風險的特點和分類的闡述,以及在自然因素和非自然因素兩個方面對石油行業重大損失風險的研究,進一步對引發重大損失的風險進行分析表明石油行業重大損失風險研究至關重要。
通過對國內外歷年來石油板塊重大損失事故原因進行統計分析,石油板塊事故比例為
煉油化工:儲運與銷售:勘探開發:其他=62%:29%:7%:2%。
從統計數字來看,煉油化工板塊事故比例最高,這也進一步印證了在重大損失風險理論分析和實際情況的一致性。
參考文獻:
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關鍵詞:城市區域火災風險評估
一、火災風險評估的概念
過去,人們往往依靠經驗和直觀推斷來做出決策。隨著計算機容量不斷擴大和模塊技術的發展,風險評估(riskassessment)和風險管理(riskmanagement)技術作為復雜或重大事項決策的必要輔助手段,在過去的二、三十年間,在決策分析、管理科學、運營研究和系統安全等領域得到了廣泛的認知和應用[1]。
通常認為風險(risk)的定義為:能夠對研究對象產生影響的事件發生的機會,它通過后果和可能性這兩個方面來具體體現。風險概念中包括三個因素:對可能發生的事件的認知;該事件發生的可能性;發生的后果[2]。因而,火災風險(firerisk)包含火災危險性(發生火災的可能性)和火災危害性(一旦發生火災可能造成的后果)雙重含義[3]。
現在,在文獻中可以看到的與“火災風險評估”相關的術語有fireriskanalysis,fireriskestimation,fireriskevaluation,fireriskassessment等,但基本上火災風險評估都是指:在火災風險分析的基礎上對火災風險進行估算,通過對所選擇的風險抵御措施進行評估,把所收集和估算的數據轉化為準確的結論的過程。火災風險評估與火災模擬、火災風險管理和消防工程之間有密切關系,為其提供定性和定量的分析方法,簡單地如消防安全設施檢查表,復雜的就會涉及到概率分析,在應用方面針對的風險目標的性質和分析人員的經驗有各種變化[4]。
較多的人傾向于從工程角度來定義火災危害性(firehazard)和火災風險(firerisk)。火災危害性指:凡是根據已有的資料認為能引起火災或爆炸,或是能為火災的強度增大或蔓延持續提供燃料,即對人員或財產安全造成威脅的任何情況、工藝過程、材料或形勢。火災危害性分析在不同的情況下有不同的針對性,目的是確定在一定的條件下有可能發生的可預見性后果。這種設定的條件稱為火災場景,包括建筑物中房間的布局、建材、裝修材料及家具、居住者的特征等與相關后果有關的各種具體信息。目前在確定后果方面的趨勢是盡可能地利用各種火災模式,輔以專家判斷。此時,危害性分析可以看作是風險評估的一個構成元素,即風險評估是對危害發生的可能性進行權衡的一系列危害性分析。
從系統分析的角度來看,風險具有系統特性和動態特性。風險實際上并非某一單一實體或事物的固有特性,而是屬于一個系統的特性。若系統發生變化,很容易就會使事先對風險所做的估算隨之發生變化。火災風險評估模式包括:系統認定,即明確所要評估的具體系統并定義出風險抵御措施的過程;風險估算,即設定關于火災的發生幾率和嚴重后果及其伴隨的不確定性的衡量標準或尺度,計算和量化系統中的指標的過程;風險評估,對該標準或尺度進行分析和估算,確定某一特定風險值的重要性或某一特定風險發生變化的權重[5]。
二、城市區域火災風險評估的意義及發展概況
在消防方面,隨著人們安全意識的提高和建筑設計性能化的發展,對建筑工程的安全評估日益受到重視,比如美國消防協會制定的“NFPA101生命安全法規”是一部關注火災中的人員安全的消防法規,與之同源的“NFPA101A確保生命安全的選擇性方法指南”,分別針對醫護場所、監禁場所、辦公場所等,給出了一系列安全評估方法,多應用于建筑工程的安全性評估方面[6]。
目前,我國在火災風險評價方面的研究,大部分是以某一企業,或某一特定建筑物為對象的小系統。例如,由武警學院承擔的國家“九五”科技攻關項目“石化企業消防安全評價方法及軟件開發研究”,以“石油化工企業防火設計規范”等消防規范和德爾菲專家調查法為基礎,設計了石化企業消防安全評價的指標體系,利用層次分析法和道化指數法確定了各指標的權重,采用線性加權模型得出煉油廠的消防安全評價結果[7]。以某一特定建筑物為對象的火災風險評價也比較多,如中國礦業大學周心權教授,在分析建筑火災發生原因的基礎上,建立了建筑火災風險評估因素集,并運用模糊評價法對我國的高層民用建筑進行了消防安全評價[8]。
與上述的安全評估不同,城市區域的火災風險評估的目的是根據不同的火災風險級別,配置消防救援力量,指導城市消防系統改造,指導城市消防規劃。對已建成的城市區域的火災風險評估必須考慮許多因素,即城市火災危險性評價指標體系,包括區域內所存在的對生命安全造成危險的情況、火災頻率、氣候條件、人口統計等因素,進而評價社區的消防部署和消防能力等抵御風險的因素。除此之外,在評估過程中另一個重要的情況是要關注社區從財政及其他方面為消防規劃中所要求的總體消防水平提供支持的能力和意愿。隨著城市規模擴大、綜合功能增強,在居住區商貿中心、醫院、學校、和護理場所增多,評估方法還會相應的改變。現有的城市區域火災風險評估方法主要出于以下兩個目的:
(一)用于保險目的
在火災保險方面的應用的典型事例為美國保險管理處ISO(InsuranceServicesOffice,ISO)的城市火災分級法,在美國已經被視為指導社區政府部門對其火災抵御能力和實際情況進行分類和自我評估的良好方法。ISO方法把社區消防狀況分為10個等級,10級最差,1級最好。
ISO是按照一套統一的指標來對每個社區的客觀存在的滅火能力進行評估,確定該社區的公共消防級別,這套指標來自于由美國消防協會和美國自來水公司協會所制定的各種國家規范。ISO對城市消防的分級方法主要體現在它的“市政消防分級表(CommercialFireRatingSchedule,CFRS)”上。CFRS把建筑結構、用途、防火間距與公共消防情況(用公共消防分級數目表達)相關聯,再以統計數據加以調節后,來確定相應的火險費用。ISO級別僅被保險公司用作確定火險費用的一個成分。ISO分級系統雖然無法反映出消防組織的其他應急救援能力,但實際上也常用于各個區域的公共滅火力量的確定。
市政消防分級表從1974年開始使用,主要考察某城市區域的7個指標情況:供水、消防隊、火災報警、建筑法規、電氣法規、消防法規、氣候條件。隨著技術進步,該表也不斷改進。1980年版抽取了CFRS中對公共消防分級的方法,給出了修訂后的滅火力量等級表,指標只包括前3項。被刪除的指標或者確少區分度,或者在全市范圍內進行評估時太過于主觀,而且74表格中包含許多評估標準是具體的規定,如果某一社區的情況沒有滿足這些規定,則歸屬為差額分,規定降低了表格可使用的彈性范圍,無法正確評估情況和技術的變化。故而ISO分級表被視為越來越“性能化”[9]。
(二)用于消防力量的部署
當今的消防組織和地方政府要擔負日益加重的安全責任,面對來自公眾的對抵御各種風險的更多的期望,以及調整消防機構人員、設備及其他預算方面的壓力,迫切需要確認某一給定轄區內的具體風險和危險的等級。
具體地說,城市區域風險評估在消防方面的目的就是:使公眾和消防員的生命、財產的預期風險水平與消防安全設施以及火災和其他應急救援力量的種類和部署達到最佳平衡。
關于火災風險對于滅火救援力量的影響,美國消防界對此的關注可以說幾經反復,其間美國消防學院、NFPA等都做了許多工作。直至20世紀90年代,國際消防局長協會成立了由150名專業人士組成的國際消防組織資質認定委員會(theCommissionofFireAccreditationInternational,CFAI),經過9年的廣泛工作,制定了“消防應急救援自我評估方法”,和制定標準的社區消防安全系統。另外,NFPA最終還制定了NFPA1710和1720兩個指導消防力量部署的標準,分別幫助職業消防隊和志愿消防隊和改進為社區提供的消防救援的水平。根據NFPA最近的調查,NFPA1710將在全美30500個消防機構中的3300~3600個得到正式的應用,也推廣到加拿大有些地區[10]。
英國對消防救援力量的部署標準是依據內政部批準的“風險指標”,把消防隊的轄區劃分為“A”、“B”、“C”、“D”四類區域,名為“風險分級”系統。其目的是對消防隊的轄區進行風險評估,確定轄區內的各種風險區域,進而確定該風險區域發生火災后應出動的消防車數量和消防響應時間。1995年,英國的審計委員會了一份題為“消防方針”的考察報告,認為這種方法沒有充分考慮建筑設施的占用情況、社區的人口統計情況和社會經濟因素,也沒有把建筑物內的消防安全設施納入考核范圍。故而由審計委員會報告聯合工作組與內政部的消防研究發展辦公室一起,設立了一個研究項目。該項目的目的是開發一套供消防機構劃分區域的風險等級,對包括滅火在內的所有應急救援力量進行部署,用于消防安全設施的規劃并能解決上述問題的風險評估方法,再對開發出的方法進行測試。最后Entec公司開發出了計算軟件,并于1999年4月以內政部的名義出臺了“風險評估工具箱”測試版[11]三、國內外近期的城市區域火災風險評估方法
(一)國內的城市區域火災風險評估方法
張一先等采用指數法對蘇州古城區的火災危險性進行分級[15],該方法的指標體系考慮了數量危險性,著火危險性,人員財產損失嚴重度,消防能力這四個因素。1995年李杰等在建立火災平均發生率與城市人口密度﹑城區面積﹑建筑面積間的統計關系基礎上,選取建筑面積為主導參量,建立了以建筑面積為單一因子的城市火災危險評價公式[12]。李華軍[16]等在1995年提出了城市火災危險性評價指標體系,該體系中城市火災危險性評價由危害度﹑危險度和安全度三個指標組成,用以評價現實的風險,不能用來指導城市消防規劃。
(二)美國的“風險、危害和經濟價值評估”方法[13]
美國國家消防局與CFAI于1999年一起,在“消防局自我評估”及“消防安全標準”的工作的基礎上,更突出強調了“火災科學”的“科學性”,開發出名為“風險、危害和經濟價值評估(Risk,HazardandValueEvaluation)”的方法。美國消防局于2001年11月19日了該方案,這是一個計算機軟件系統,包含了多種表格、公式、數據庫、數據分析方法,主要用于采集相關的信息和數據,以確定和評估轄區內火災及相關風險情況,供地方公共安全政策決策者使用,有助于消防機構和轄區決策者針對其消防及應急救援部門的需求做出客觀的、可量化的決策,更加充分地體現了把消防力量布署與社區火災風險相結合的原則。
該方法的要點集中于兩個方面:1、各種建筑場所火災隱患評估。其目的是收集各種數據元素,這些數據能夠通過高度認可的量度方法,以便提供客觀的、定量的決策指導。其中的分值分配系統共包括6類數據元素:建筑設施、建筑物、生命安全、供水需求、經濟價值。2、社區人口統計信息。用于收集轄區年度收集的相關數據元素。包括居住人口、年均火災損失總值、每1000人口中的消防員數目等數據元素。
該方法已在一些消防局的救援響應規劃中得到應用。以蘇福爾斯消防局為例,它利用該方法把其社區風險定義為高中低三類區域,進而再考察這些區域的火災風險可能性和后果:高風險區域包括風險可能性和后果都很大的以及可能性低、后果大的區域,主要指人員密集的場所和經濟利益較大的場所;中等風險區域是風險可能性大,后果小的區域,如居住區;低風險區域是風險可能性和后果都較低的區域,如綠地、水域等,然后再把這些在消防救援響應規劃中體現出來。
(三)英國的“風險評估”方法[14]
英國Entec公司研發“消防風險評估工具箱”,解決了兩個問題:一是評估方法的現實性,是否在一定的時限內能達到最初設定的目標。經過對環境、管理、海事安全等部門所使用的各種風險評估方法的進行廣泛考察之后,研究人員認為如果對這些方法加以適當轉換,就可以通過不同的方法對消防隊應該接警響應的不同緊急情況進行評估。二是建立了表達社會對生命安全風險可接受程度的指標。
Entec的方法分為三個階段。首先應該在全國范圍內,對消防隊應該接警響應的各類事故和各類建筑設施進行風險評估,這樣得到一組關于滅火力量部署和消防安全設施規劃的國家指南。對于各類事故和建筑設施而言,由于所采用的分析方法、數據各不相同,所以對于國家水平上的風險評估設定了一個包括四個階段的通用的程序:對生命和/或財產的風險水平進行估算;把風險水平與可接受指標進行對比;確定降低風險的方法,包括相應的預防和滅火力量的部署;對不同層次的滅火和預防工作的作用進行估算,確定能合理、可行地降低風險的最經濟有效的方法。
國家指南確定后,才能提供一套評估工具,各地消防主管部門可以利用這些工具在國家規劃要求范圍內,對當地的火災風險進行評估,并對滅火力量進行相應的部署。該項目要求針對以下四類事故制定風險評估工具:住宅火災;商場、工廠、多用途建筑和民用塔樓這樣人員比較密集的建筑的火災;道路交通事故一類危及生命安全、需要特種救援的事故;船舶失事、飛機墜落這樣的重特大事故。
第三個階段是對使用上述評估工具的區域進行考查,估算其風險水平,與國家風險規劃指南對比,并推薦應具備的消防力量和消防安全設施水平。
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【關鍵詞】油氣管道 運輸介質 風險管理
油氣長輸管線是指石油、天然氣從產地、儲存站到使用單位之間長距離傳送的管道線路。然而,由于管道輸送的介質通常具有高溫、高壓、易燃、易爆和腐蝕性強的特性,使得油氣長輸管線建設和運輸生產過程具備一定的風險。在國際天然氣管道和危險液態油管事件中,我國的管線失效率低于歐洲環境、衛生安全石油組織(CONCAWE)公布的標準。這一方面體現了我國石化工業安全生產制度建立與健全產生的卓越效能,另一方面也與石化企業有針對性地加強油氣長輸管線介質性風險的管理息息相關。
1 油氣長輸管線的介質特性
石油、天然氣的長輸管線是我國管道輸送中最重要部分。在國際上,通常把外界的破壞、介質腐蝕、構造失效、自然災害、失誤操作和其他未明因素六大類視為油氣管道運輸中可識別的基本風險類型。而我們在此突破傳統的管道可識別風險一般分類,以與油氣介質相關的風險因素特質和其管控模式作為研究對象。
1.1 介質運輸過程的連續性
經過處理的油氣具備流體的特性,這讓管道運輸的快速和連續進行成為可能。以輸氣管道為例:長距離輸氣管線主要由集輸管網、燃氣凈化裝置、輸氣干線、壓氣站、分輸閥室、分配站、管理維修站、通訊與遙控設備、陰極保護站,以及管路附件等組成。如此眾多的環節都是為了保證從原料輸入到產品的輸出過程中其介質運動保持高度的連續性;相反,如果油氣介質連續運輸過程受阻,其產生的破壞往往也是整體性的。
1.2 介質處理工藝的復雜性
油氣產品從地下開挖采集到原料加工、分類、凈化、輸出,要經過系統而繁雜的加工單元。其間,油氣介質的處理過程規模大、流程長,各種反應容器、塔架、管槽、儲罐、壓縮機、離心泵等均以管道溝通連接,從而形成了工藝復雜的介質運輸和處理生產線。簡言之,油氣介質的物理形態和化學成分在管道運輸過程并非一成不變的,它需要極其復雜的工藝處理技術保障。
1.3 易燃、易爆性
火災和爆炸是油氣介質在管線運輸過程中始終潛在的巨大隱患。管線運輸的介質從原料、輔料到半成品、成品通常都具有易燃、易爆性。常見的天然氣、原油、重油、及各種烴類等,它們的燃點和爆破限閾值較低,通常以液態、氣態或塵霧狀態轉移,一旦運輸過程中有操作失誤或設備問題而發生泄漏,遇到空氣中的氧氣或明火、甚至手機按鍵發出的靜電火花,都會發生燃燒或者爆炸。
1.4 高溫、高壓性
管線運輸因其距離較長,起點氣壓值通常在1.0MPa到2.5Mpa之間,并且每隔一定地段要設中途增站,以便保持長輸管線恒定、連續的輸氣壓力。常見的油氣介質如乙烯的運輸必須在高溫、高壓進行。根據不同需要,其最高溫度達到1000℃,最低有零下170℃;其操作壓力值在0.07MPa到11.28MPa之間,最高壓的聚乙烯甚至達到300MPa左右。高溫可能使管道金屬結構發改變,造成設備機械強度降低;高壓雖然可以提高油氣運輸效率,但金屬管道材料易在高壓下產生疲勞,造成泄漏;高溫、高壓還能加劇含氮、氫的油氣介質對于鋼質管道的腐蝕,造成滲漏或爆炸。
1.5 腐蝕性、易泄漏
長輸管線中的油氣介質因含有酸性硫化物,容易引起管道內壁的腐蝕。在高溫、高壓下,長輸管道的焊縫、套管、轉彎、固定墩件等地方都是容易遭受腐蝕的弱點,也是易發生泄漏的地方。而一旦泄漏發生,除了易燃、易爆外還有大量有毒成份會傷及人畜。如常見的一氧化碳、硫化氫、氮氧化物、油蒸氣、苯胺等[1],這些有毒介質是油氣運輸過程中必要成份,但必須引起高度重視,加強風險防范。
2 油氣長輸管線介質性風險管理與應對
風險管理,通常指決策者研究風險發生的規律,以及控制風險幅度和風險頻率所采取的策略與方式。[2]在風險管理中,無論是危險分析還是風險控制,其理論基礎都是建立在對于風險性事件連鎖反應的認知之上,這樣才可以把管線操作者、管道機械、自然環境和社會因素等信息進行綜合考量。2.1 ATA方法對于管線風險度的識別
事故樹分析(Accident Tree Analysis)起源于美國電話研究所對于導彈發射控制系統的研究,后來廣泛應用于各種安全系統工程事故分析。在油氣管道安全方面,首先把分析對象即天然氣管道和危險液態油管事件列為“頂上事件”,然后系統地、逐層地調查導致頂上事件的所有因素,并把查明的事故可能性因素用邏輯關系連接起來形成樹狀圖譜。而基于事故樹描述的事故風險性成因便于定量和定性研究。比如,用定性分析法計算出油氣管道危險因子的最小割集和最小徑集,由此來確定危險因素的嚴重程度;還可以通過定量法以介質風險的或然率來確定管道事故發生的概率。[3]有學者曾經以四川地區為例探討了基于“事故樹分析法”的長輸管道泄漏原因,發現了管道老化和介質腐蝕竟然是天然氣事故的最主要因素。
2.2 LEC評價方法對于管線風險的評估
我國的油氣管線安全評價方法,主要來源于歐美對于油管的經營經驗。其中LEC評價法,是對危險作業環境中的潛在危險源進行半定量的安全評價方法。通常用風險值D來表達危險的權重,而D是多項危險因子的乘積。其中,因子L表示發生事故的可能性,因子E表示暴露于危險環境中的頻繁度,因子C表示事故產生的后果。在復雜的油氣管道參數列表因子中,比如管道承壓極限值、油氣溫度限閾、管道深度土壤電阻率、防腐陰極保護的最小電流密度等,其因子乘積越大則該管道潛在危險性就越大,必須增加各級安全措施,減小LEC因子增大的可能性。
2.3 長輸管線EPC模式下的風險控制
當前,國內外大型石油企業廣泛采用 E P C 模式進行管道建設。E P C即設計、采購、施工(Engineer,Procure,Construct),是一種以總承包商或其聯營體負責整個工程項目的設計、設備和原料采購、施工、設備安裝和調試,以及運行的全過程的總承包模式。其優點在于工程造價的清晰管控和工程管理的前后有序協調。[4]對于油氣長輸管線來說,讓EPC承包者來繼續承擔該項目生產運行階段的管理工作,不但能夠減輕業主重新搭建管理機制的負擔,更可以讓參與設計和建造的一線職員嚴格把控管道的風險區,有利于防范和處理油氣類介質的腐蝕和泄漏風險。
2.4 石油化工HSE模式下的風險回避
2001年4月,中國石油化工集團也實施HSE管理體系,即世界著名的健康、安全和環境(Health ,Safety ,Environment)管理體系。該管理體系通過落實領導安全責任制,強化職員安全培訓教育,通過往復式地逐級審核糾正,達到減少操作失誤、持續優化工作環境的效果。HSE體系以預防為主、突出領導承諾及全員參與,用在油氣管線介質風險管理方面可以有效地進行風險排查、回避。油氣管道運輸中推行HSE管理模式必須認真落實事前的風險分析,對介質性風險和其它不確定因素進行多方位合理推定,確定可能的危害性從而采取必要的風險回避手段。 [5]主要是以些防范油氣介質的腐蝕與泄漏事故發生。
3 結論
總之,輸送距離長、牽涉地域廣的油氣長輸管線是當代世界能源快速、安全傳送的的重要通道。作為現代運輸行業風險性較高的物流模式,建構符合中國國情的油氣管道風險管控機制至關重要。而在各種先進風險管理模式有效運營之下,確立以防腐蝕、防泄漏為主的管道介質性風險應對機制,是保證長輸管線安全運輸生產最直接、最有效的方法與策略。
參考文獻
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關鍵詞:鋼結構廠房;設計技術;合理性;
中圖分類號:TU391 文獻標識碼: A
鋼結構已經成為現階段工業廠房設計中主要采用的結構形式,與傳統的廠房結構設計相比,它具有跨度大、重量輕、質量高、施工周期短、柱網布置靈活以及工藝便于銜接等優點,但同時鋼結構廠房也在抗震性、耐熱性、穩定性以及耐腐蝕性等方面存在著一定的缺陷,所以在對其進行設計的過程要采取科學有效的措施,避免鋼結構自身的缺陷給廠房可能造成的隱患,促進鋼結構作用的更好的發揮,提高鋼結構廠房的使用效果。
1.鋼結構廠房的優勢
應用鋼結構建設廠房具有以下幾個方面的特點:①在實際施工過程中具有較快的安裝速度,而鋼結構的組成零件可以進行大批量工業化生產,應用設備實施給料、焊接和開孔等作業,并及時處理好表面結構,有利于實際建設中的拼裝施工,在一定程度上可以減少施 工周期。②鋼結構與混凝土結構相比較,混凝土結構具有較為復雜的建筑工藝,且不具備較強的防震能力,而鋼結構因自重輕,不但能夠彌補這些缺陷,還可以有效降低了地基承載力。③鋼結構系統通常會應用具有較高強度的材料,而鋼結構廠房因投資成本不高,且拆遷便利,所以可以反復回收利用,避免了材料的浪費,對環境起到很好的保護作
用【1】。
2.鋼結構廠房設計的主要內容
由于工藝布置的需要,多層廠房通常都會使用到較大的空間,結構一般會選擇框架結構,在工藝條件允許且層數較多的狀況下也可選擇框剪結構。鋼結構廠房設計對其結構布置 的要求是要對稱均勻地布置柱網,并使廠房的質量中心與剛度中心接近,達到降低廠房空間的扭轉作用的目的。鋼結構廠房的結構體 系需要具備規則、簡捷以及傳力明確的特點,防止凹角、收縮以及現應力集中或者由于豎向過多而導致的內收或外挑等現象的出現, 提高豎向剛度的穩定性。而在多層廠房中,由于其柱距方向尺寸小,柱子多、跨度方向尺寸大,柱子少的特點,所以一般對其采用橫向控制的方式,實現縱橫向的抗震能力的一致,提高鋼結構廠房的抗震性能,促進鋼結構廠房設計的經濟性和合理性。在布置結構過程中應滿足以下兩個方面的要求:①布置柱網時盡可能呈對稱均勻狀,讓建筑物的剛度和質量相吻合,有利于建筑物空間扭轉作用的降低,建筑結構系統要傳力明確,滿足簡捷規律的結構原則,②防止發生應力集中、豎向外挑或內收、變形四角以及突變收縮等情況,盡力減少剛度突變現象。
3.鋼結構廠房的節點設計
鋼結構廠房的節點設計對整個設計具有重要的影響和作用,鋼結構設計就是由桿件設計和節點設計組成的,在對鋼結構廠房的節點進行設計的過程中要堅持安全和經濟的原則,使其符合施工安裝水平的要求,為了增強其結構的抗震性能,要弱化構件的設計而強化節點的設計,所以鋼結構的節點設計在一定程度上決定了其安全性,鋼結構廠房的節點設計要使其達到傳力可靠、受力明確、結構簡單的目標和特點,在對其進行具體設計的過程中,要把桿件內力增加10%,而對于內力較小的桿件,要求其連接焊縫的長度要大于 120m,在施工時不能任意增加桿件的截面,以實現節點構造的安全,在對鋼結構的節點進行設計時,要科學合理的布置焊縫,使其與桿件的形心相對稱,減少焊接應力和焊接變形,實現其受力的合理性。在構件安裝中采用現場焊縫的布置,提高焊縫施焊的效率和質量,不僅為后期的質量檢查提供了便利,還能減少焊縫在立體交叉處的過度集中。
4.鋼結構廠房設計支撐體系的重點
在設計鋼結構廠房過程中,要充分考慮到空間工作、整體剛度、承載力以及傳遞縱向水平力等多方面因素,以避免桿件發生較大情況的變形,防止壓桿失去固有的穩定性,實現整體結構的安全性、可靠性和穩定性。在設計安全的支撐體系時,可按照廠房結構的具體形式、車間吊車的建立廠房實際高度跨度、溫度區域長度以及振動設備等內容來布置,注意要和建筑物的水平支撐點相吻合【2】。
5.鋼結構廠房的防火設計
鋼結構廠房的防火性能一般都比較差,所以要對其做好防火隔熱的設計,明確建筑生產火災的危險性分類,并確定合理的廠房耐火等級。廠房生產的火災危險性可以根據 《建筑設計防火規范》分為甲、乙、丙、丁、戊五種類型級別,比如,如果明確某項廠房工程的耐火等級為二級,那么就應該根據二級耐火的要求對廠房進行防火涂料的涂刷。在具體的設計過程中,為了實現安全經濟的目的,要在考慮鋼結構廠房構件的耐火極限的前提下,經過科學地比對選 擇出最合理的防火保護方法。另一方面,鋼結構廠房設計對廠房的防火分區要進行合理的劃分,嚴格控制住每一個防火分區的面積以及疏散人口數量與疏散距離。鋼結構廠房的設計要提高對疏散人員因素的重視,綜合考慮鋼結構廠房的特點與內部人員的密度,著重設計疏散寬度、疏散距離以及安全疏散路線,為了在火災發生時,廠房內部的人員能夠迅速疏散到安全區域,要在鋼機構廠房設計中設置一些疏散指示標志,保證人們的生命財產安全 。
6.防銹處理
對于鋼結構而言,直接暴露在空氣中會發生銹蝕現象。而當空氣中存在侵蝕性介質或處于潮濕環境時,銹蝕現象會更加嚴重。當鋼結構發生銹蝕現象時不僅會降低構件有效截面積,還會使鋼結構產生銹坑。當結構產生應力集中現象時,會發生結構過早破壞現象。為此,應對鋼結構防銹蝕問題予以足夠重視,并根據廠房內侵蝕介質情況從總圖布置、工藝布置以及材料選擇等方面選擇相對應的措施,確保鋼結構廠房的結構安全 。對于一般的鋼結構廠房而言,多使用防銹底漆與面漆來進行防蝕,并根據外部環境與涂層性質來決定涂裝層數與厚度。對于普通的室內鋼結構而言,在大自然介質作用下,應將涂層厚度控制在100um。對于露天的鋼結構而言,應將漆膜厚度控制在150u m~200 um之間【3】。在酸性環境中,應使用氯磺化防酸漆。對于鋼柱柱腳的地面以下部分而言,應使用強度在C20以上的混凝土包裹,確保其保護層厚度大于50mm,包裹范圍應高出地面150mm以上。
綜上所述,在設計鋼結構廠房時,應選擇與之相關的主要設計標準,真正實現廠房結構的合理化,并實行精確的計算,保證各項資料的準確性,最后將鋼結構廠房的設計和實際施工相結合,在不同程度上均可以有效降低施工的難度,以達到最佳的建筑效果。
參考文獻:
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【關鍵詞】氨區;安全;中毒
按照國家環境保護“十二五”規劃中對電力系統煙氣脫硝工程的相關要求,在役及新建火力發電廠都進行了低氮燃燒器及脫硝工程改造,部分火力發電廠采用了液氨法作為提供氨氣的手段,并投資興建液氨儲存區及其配套設施。
近幾年發生了多起因液氨泄漏造成的重特大人身死亡事故,特別是今年6月3日吉林寶源豐禽業公司由于液氨泄漏引發爆炸及大火,共造成121人死亡以及上海翁牌冷藏實業公司液氨泄漏造成15人死亡,也為如何保證火力發電廠液氨儲存區安全提出了更高的要求。
托克托電廠從2011年開始進行機組脫硝工程改造,2012年底氨區正式投入運行,結合近一年的運行經驗以及中國大唐集團對防止氨區液氨泄漏方面的管理規定對氨區的安全保證措施進行簡要分析。
一、 氨的理化特性
氨是一種無色氣體,有強烈的刺激性氣味,分子量17.03,標準狀況下密度0.7081kg/m3,沸點為-33.35℃,自燃點651.11℃,與空氣混合物爆炸極限15.7~27.4% (最易引燃濃度17%),按火災危險性分類規定,屬乙A類可燃氣體。氨極易溶于水,常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積氨。
氨具有揮發性、毒性和強堿性(pH在10左右),對眼、呼吸道粘膜有強烈刺激和腐蝕作用,可導致人體呼吸困難、昏迷、休克甚至死亡,其短時間接觸容許濃度30mg/m3,半致死濃度1390mg/m3,即刻致死濃度3500mg/m3,根據相關資料及理論計算可知:加壓后的液氨泄漏強度很大,且迅速氣化并向四周擴散。按DN80管道5mm法蘭間隙圓周泄漏計算,20℃時泄漏速度約為1.8t/min;據計算,靜風條件下20噸液氨泄漏擴散后的致死濃度半徑約為80m,隨著氨快速蒸發并隨氣流擴散,其影響范圍可達近1000米。
氨氣密度比空氣輕,但是液氨泄漏時并不會迅速向上飄散,而是吸收空氣中的水,并會膨脹850 倍,形成“氨霧”,會在地面滯留。液氨在揮發過程中吸收大量熱量,使得泄漏點附近的氣溫急劇降低,達到冰點以下,事故搶險過程中如果防護不當,則有可能被凍傷
二、 液氨儲存區總體布置
按照要求氨區應集中布置在廠區全年風向的最小頻率的上風向,如受廠區地域限制必須布置在其他建筑物周邊的,必須滿足《石油化工企業設計防火規范》第4.1.9條之規定,氨區與其他建筑物保持不少于100米的安全防爆距離。
氨區周邊絕對不應有住宅區、商業區等人員密集場所,包括飲用水源地等可能危及大量人員的重點部位。同時氨區也不應距離主要廠區過遠,氨區如果遠離生產區域,不利于日常運行值班、檢修維護等日常管理工作,同時不利于氨區的保衛以及應急救援工作,氨區與主要廠區的距離應保證在消防車輛、救援車輛能夠在10分鐘左右能夠到達的區域為好。
液氨儲存區應被列為重點保衛部位,設置專人進行值班,裝設足夠數量的攝像頭,防止人員進入氨區進行破獲行為,氨區圍墻應不低于2.2米。
三、 液氨的接卸安全
液氨在儲罐內以及轉換為氣氨輸送至反應區的管道相對是比較安全的,氨區發生泄漏可能性最大的還是在接卸環節,部分電廠的液氨接卸接口采用了金屬軟管的方式,事實證明金屬軟管破裂造成液氨泄漏主要原因,氨區液氨接卸必須采用萬向充裝接口,盡量減少充裝管道的應力,保證接卸的基本安全。
液氨的采購、運輸盡量能夠就近進行,縮短液氨的運輸路線長度,避免液氨在運輸途中可能發生的危險隱患,而且液氨作為危險化學品在運輸過程中受到的限制較多,夏季為防止罐車收到太陽暴曬而發生超壓,一般選擇早晚進行運輸,冬季特別是北方地區,可能會受到冰雪天氣的影響,液氨運輸的距離越長越容易發生意外。
接卸區也必須裝設消防噴淋系統,一旦接卸管道發生泄漏,應能夠迅速聯鎖投入消防噴淋進行稀釋、吸收。接卸管道上的觀察窗也是容易發生泄漏的危險部位,一旦破裂可能會造成大量液氨泄漏,因此液氨罐車必須設有緊急切斷裝置、流速高保護,以及能夠遠距離操作的閥門,液氨儲罐進口管道應裝設逆止閥,一旦在接卸過程中發生泄漏能夠迅速切斷。
液氨的接卸前應認真檢查接地裝置工作是否良好,接卸時要核對液氨運輸資質、手續,并對接卸人員進行安全交底簽字,液氨車輛進入廠區前,應通知本廠消防部門。檢查氨車是否裝有阻火器,氨車停穩后應進行可靠制動,在后輪前后放置防溜車裝置,卸車結束后再次利用檢測進行檢測,確定無液氨殘留后再啟動車輛。
四、液氨儲罐及其附屬設備的材質選擇
液氨儲罐采用Q345R壓力容器專用鋼材制作,此種類型鋼材一般不低于-20℃,我國北方嚴寒地區冬季最冷月日最低平均溫度可能會低于-20℃,部分地區極端最低溫度可能會低于-40℃,Q345R型鋼材在低溫下可能會發生脆性轉變,一旦受到沖擊或其他外力作用,可能造成重大事故,因此在北方地區應根據本地最冷月日最低平均溫度決定鋼材選用型號,嚴寒地區應選用Q345RD型低溫鋼作為儲罐材料,對應已選用Q345R型鋼材的應要求廠家出具抗低溫沖擊試驗數據。
從統計以往氨泄漏事故發生原因的頻次看,卸車軟管破裂占大多數,其次是法蘭、閥門損壞。目前火電廠液氨區發生嚴重泄漏風險的部位在卸料接口、以及與液氨儲罐直接連接的第一道法蘭、閥門。一般液氨儲罐設計壓力不高于2.16Mpa,儲罐附屬法蘭、閥門、管道的壓力等級通常按照2.5Mpa選用,為保證液氨儲存的安全性,與儲罐相連接的第一道法蘭、閥門及其附件等按照提高一個壓力等級選用,即選用4.0Mpa,其他管道、閥門壓力等級不低于2.5Mpa。
與液氨儲罐本體連接的閥門(包括)排污閥應按照雙閥設置,第一道閥門為手動門并盡量靠近罐體,第二道閥門為故障安全性氣動閥門,能夠與相關保護進行聯鎖,在發生異常時能夠自動隔離液氨儲罐。
五、氨區消防噴淋系統的設置
由于氨極易溶于水,1體積的水可以溶解700倍體積的氨氣,所以要充分利用氨的特性,利用消防噴淋系統加強對泄漏液氨、氨氣的吸收,同時合理、完善的氨區消防噴淋系統設置也是確保氨區安全的重要保證。
氨區消防噴淋系統應設置有地下消火栓、特殊水消防系統以及罐體噴淋降溫系統,在發生氨系統泄露的情況下,一般地下消火栓以及消防噴淋系統回同時投入,為避免各系統之間水源充足供應,各系統有必要分開設置,即地下消火栓可取自廠區低壓消防水系統,特殊水消防系統可取自廠區特殊消防水泵房或者高壓消防水系統,罐體噴淋降溫系統可取自廠區工業水系統。
如果氨區場地允許的話,可以考慮在氨區旁單獨設置消防水泵池及消防水泵房,既可以由廠區消防水供水也可以由氨區消防泵房供水,避免了消防水泵故障造成的氨區消防水系統停運,進一步提高消防水系統的可靠性。
氨區消防水系統必須設置環路,在某部分管路發生滲漏需要進行檢修的情況下能夠部分隔離,充分保證氨區消防水系統的可靠性,如需要停用氨區消防水系統,必須進過嚴格審批,并限時恢復。
液氨儲罐區、轉換區、卸料區都應在消防噴淋系統的覆蓋范圍內,儲罐區一般露天布置,可以在儲罐區頂棚上設置環形水幕噴淋,用于全面吸收空氣中逃逸的氨氣,充分保證氨區值班、搶險救援以及周邊人員的人身安全。
冬季北方寒冷地區的水系統防凍也是影響氨區消防水系統可靠性的重要問題。北方氨區地下消防水管道必須有足夠的地埋深度,保證消防水管道在凍土層之下,地上管道及雨淋閥系統必須采用可靠的伴熱,如果采用電伴熱方式必須采用防爆型設計,避免伴熱電纜因絕緣破損造成接地,產生火花。
六、氨區防雷、防靜電措施
氨區入口外必須設置人體靜電釋放裝置,在值班、檢修人員進行入氨區前觸摸釋放人體靜電。
氨區及氨輸送管道法蘭必須全部采用金屬跨接線,保證管道電阻低于0.03Ω。由于氨可以與銅、錫等金屬發生反應,所以為避免金屬跨接線受到氨氣的腐蝕,可以采用鍍鋅扁鋼或者鍍鋅圓鋼。
由于卸料系統彎頭較多,流速較高,易產生靜電集聚,因此卸料區萬向充裝系統的卸料臂兩端必須可靠接地。
氨區所有電氣設備、執行機構、熱控表計、盤柜等必須采用防爆設計,防爆結構選用隔爆(Ex-d),防爆等級不低于IIAT1。
在設計時應對氨區防雷設施保護范圍進行核算, 附近高大建筑物防雷設施的保護范圍不能覆蓋氨區時,應對氨區單獨設置防雷系統。必要時應由本省、自治區氣象主管部門下屬的防雷檢測中心對氨區防雷性能、接地電阻等進行檢測,并出具檢驗報告。