姜秋實(shí)，張偉華，陳志新

(中國(guó)石油大連石化分公司，遼寧 大連 116032)

儲(chǔ)罐常發(fā)生冒頂、跑油、竄油等事故，約占儲(chǔ)運(yùn)總事故的48%。罐區(qū)重大危險(xiǎn)源能量集中，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，潛在危險(xiǎn)性大，是危險(xiǎn)化學(xué)品安全風(fēng)險(xiǎn)防控和監(jiān)督管理的重點(diǎn)[1]。當(dāng)儲(chǔ)罐出現(xiàn)超液位異常情況時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)退守到安全可控狀態(tài)，可能造成泄漏、著火爆炸等事故。2005年的邦斯菲爾德油庫(kù)爆炸事故，直接原因是儲(chǔ)罐監(jiān)控系統(tǒng)失效，儲(chǔ)罐液位超高報(bào)警系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)相連，由于計(jì)量系統(tǒng)故障，報(bào)警系統(tǒng)未能正常啟動(dòng)，導(dǎo)致儲(chǔ)罐溢油[2]；2009年美國(guó)加勒比石油公司油庫(kù)發(fā)生爆炸，大火持續(xù)燃燒約 60 h，該起事故發(fā)生的重要原因也是缺乏如高液位報(bào)警器及自動(dòng)防溢流系統(tǒng)之類(lèi)的其他安全措施[3]。

1 概述

大連石化公司始建于1935年。由于歷史原因，罐區(qū)建設(shè)相對(duì)分散且跨越年代久遠(yuǎn)，現(xiàn)有儲(chǔ)罐建造年代從1958年到2019年不等。儲(chǔ)罐主要用于原油接卸、中間原料接收和供給、產(chǎn)品接收調(diào)合出廠。所有儲(chǔ)罐均設(shè)置了高高液位報(bào)警開(kāi)關(guān)，但沒(méi)有設(shè)置高高液位聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)料管線閥門(mén)。根據(jù)SH/T3007-2014《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[4-5]，儲(chǔ)存Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)毒性液體的儲(chǔ)罐、容量≥ 3000 m3的甲B和乙A類(lèi)可燃液體儲(chǔ)罐、容量≥ 10000 m3的其他液體儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)高高液位報(bào)警及聯(lián)鎖。高高液位報(bào)警應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉儲(chǔ)罐進(jìn)口管道控制閥。安監(jiān)總管三〔2016〕62號(hào)文規(guī)定：危險(xiǎn)化學(xué)品罐區(qū)構(gòu)成一級(jí)、二級(jí)重大危險(xiǎn)源，應(yīng)設(shè)置緊急停車(chē)(緊急切斷)功能。因此，大連石化公司儲(chǔ)罐需增上高高液位聯(lián)鎖裝置。

2 改造情況

2.1 改造方案

大連石化公司儲(chǔ)罐增加高高液位聯(lián)鎖裝置主要涉及兩種改造方案：一是針對(duì)已有雙液位計(jì)的儲(chǔ)罐，加上儲(chǔ)罐原有的外浮球硬報(bào)警，做成“三取二”聯(lián)鎖模式。當(dāng)滿(mǎn)足兩個(gè)條件時(shí)，立即關(guān)閉收油罐根閥門(mén)。二是針對(duì)單液位計(jì)的儲(chǔ)罐，通過(guò)增上外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)，加上儲(chǔ)罐原有的外浮球硬報(bào)警，做成“三取二”聯(lián)鎖模式，當(dāng)滿(mǎn)足兩個(gè)條件時(shí)，立即關(guān)閉收油罐根閥門(mén)。高高液位聯(lián)鎖示意圖如圖1。

圖1 高高液位聯(lián)鎖示意圖

2.2 儲(chǔ)罐液位聯(lián)鎖值計(jì)算

儲(chǔ)罐高高液位聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)口閥門(mén)，可有效防止儲(chǔ)罐溢油，其高液位報(bào)警值和高高液位聯(lián)鎖值的設(shè)定尤為重要。車(chē)間參照SH/T3007-2014《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，儲(chǔ)罐高液位報(bào)警的設(shè)定高度不高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位。通過(guò)高液位報(bào)警及高高液位聯(lián)鎖科學(xué)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐收發(fā)油作業(yè)安全平穩(wěn)運(yùn)行[6-7]。兩種高報(bào)、高高報(bào)液位報(bào)警高度計(jì)算方法如下：

1)高液位報(bào)警計(jì)算

①固定頂罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位計(jì)算，宜按公式(1)計(jì)算：

h=H-(h1+h2+h3)

(1)

式中：h為儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位，m；H為儲(chǔ)罐罐壁高度，m；h1為泡沫產(chǎn)生器下緣至罐壁頂端高度，m；h2為10～15 min儲(chǔ)罐最大進(jìn)液量的折算液位高度，m；h3為安全裕量，可取 0.3 m。

②浮頂罐、內(nèi)浮頂罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位宜按公式(2)計(jì)算：

h=h4-(h2+h5)

(2)

式中：h為儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位，m；h2為10～15 min 儲(chǔ)罐最大進(jìn)液量的折算液位高度，m；h4為浮頂設(shè)計(jì)最大高度(浮頂?shù)酌?，m；h5為安全裕量，可取 0.3 m。

2)高高液位聯(lián)鎖值計(jì)算

固定頂、浮頂罐、內(nèi)浮頂罐的設(shè)計(jì)高高液位聯(lián)鎖值宜按公式(3)計(jì)算：

h6=h+h2

(3)

式中：h為儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位，m；h2為10～15 min 儲(chǔ)罐最大進(jìn)液量的折算液位高度，m；h6為高高液位報(bào)警設(shè)置高度，m。

3)報(bào)警值計(jì)算

根據(jù)SH/T3007-2014《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，儲(chǔ)罐高液位報(bào)警的設(shè)定高度不應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位。高高液位報(bào)警值應(yīng)宜按照儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)高度與10～15 min 儲(chǔ)罐最大進(jìn)液量的折算液位高度之和。表1列出了8種儲(chǔ)罐不同報(bào)警值設(shè)置。

表1 不同儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)液位與報(bào)警值對(duì)比

各儲(chǔ)罐經(jīng)核算,高高液位報(bào)警值與設(shè)計(jì)液位的之間的差值滿(mǎn)足最大進(jìn)液量進(jìn)液量 10 min 的要求。因此為裝置應(yīng)急處理做好準(zhǔn)備預(yù)留時(shí)間。

3 產(chǎn)生影響

1)突發(fā)聯(lián)鎖引起裝置外送憋壓

儲(chǔ)罐在收儲(chǔ)過(guò)程中，可能因監(jiān)盤(pán)不到位等原因使儲(chǔ)罐液位達(dá)到液位高高聯(lián)鎖值，觸發(fā)聯(lián)鎖切斷儲(chǔ)罐進(jìn)料，造成裝置外送憋壓，外送管線及裝置外送機(jī)泵損壞，引發(fā)油品泄漏，從而存在著火爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2)儀表故障導(dǎo)致聯(lián)鎖誤動(dòng)作

由于無(wú)法完全杜絕儀表故障，因此一旦因儀表出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)造成聯(lián)鎖誤動(dòng)作切斷儲(chǔ)罐進(jìn)料，從而造成儲(chǔ)罐和生產(chǎn)裝置出現(xiàn)生產(chǎn)波動(dòng)，帶來(lái)不必要的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 解決措施

1)合理設(shè)置儲(chǔ)罐液位報(bào)警

重新梳理物料儲(chǔ)罐工藝指標(biāo)范圍，合理設(shè)置儲(chǔ)罐液位工藝卡片，在不影響儲(chǔ)罐正常儲(chǔ)存能力的條件下，使工藝卡片值與儲(chǔ)罐液位高高聯(lián)鎖值保持一定的差距，可提前進(jìn)行預(yù)警，發(fā)現(xiàn)報(bào)警及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)罐等操作，避免出現(xiàn)液位高高促發(fā)聯(lián)鎖切斷進(jìn)料的情況。

2)定期進(jìn)行校表

儲(chǔ)罐要定期進(jìn)行人工檢尺與儀表比對(duì)，明確比對(duì)頻次，比對(duì)液位盡可能分別選擇在高、低液位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)記錄數(shù)據(jù)與實(shí)際液位計(jì)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)聯(lián)系儀表人員維修，確保液位計(jì)儀表的準(zhǔn)確性[8-9]。

3)制定應(yīng)急預(yù)案

裝置和儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)需要針對(duì)儲(chǔ)罐聯(lián)鎖切斷制定應(yīng)急預(yù)案，一旦儲(chǔ)罐進(jìn)料切斷閥關(guān)閉的情況下，儲(chǔ)罐所屬單位要10～15 min內(nèi)，將收料儲(chǔ)罐切換至備用罐進(jìn)料，降低裝置物料外送憋壓帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)裝置也要做好應(yīng)急處理的準(zhǔn)備，監(jiān)控好外送油品的壓力，一旦出現(xiàn)異常，裝置要在排查自身原因后及時(shí)聯(lián)系儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)，當(dāng)罐區(qū)無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)罐時(shí)，要通過(guò)轉(zhuǎn)流程、循環(huán)、降負(fù)荷或停工等措施，保證裝置平穩(wěn)退守安全狀態(tài)。

4)設(shè)置故障安全型

根據(jù)GB/T 50770-2013[10]《石油化工安全儀表系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)范》中5.0.11的規(guī)定，安全儀表系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成故障安全型。當(dāng)安全儀表系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生故障時(shí)，安全儀表系統(tǒng)應(yīng)能按設(shè)計(jì)預(yù)定方式，將過(guò)程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。所以按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行選用氣動(dòng)閥或者采取有效措施，使得電動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)在失電狀態(tài)時(shí)能有可靠的第二電源，以及時(shí)控制電動(dòng)閥正確動(dòng)作。

5)高高液位聯(lián)鎖回路測(cè)試

日常高高液位聯(lián)鎖是為了保證處于正常的工作狀態(tài)，因此需要定期進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試前，需要做好測(cè)試方案，分析測(cè)試過(guò)程中可能帶來(lái)的影響，并通過(guò)有效的手段進(jìn)行消除。測(cè)試時(shí)采取“三取二”的模式，即第一個(gè)報(bào)警觸發(fā)后，第二個(gè)報(bào)警觸發(fā)時(shí)，立即關(guān)閉閥門(mén)。這樣測(cè)試確保系統(tǒng)回路運(yùn)行正常，始終處于完好備用的狀態(tài)。