液化石油气罐区扩建的预先危险性分析及防控措施

2015-02-20岳新江赵敏龙中石化西安石化分公司陕西西安710086

长江大学学报(自科版) 2015年25期

岳新江，赵敏龙（中石化西安石化分公司，陕西西安 710086）

马景涛（中石化青岛石油化工有限责任公司，山东青岛 266043）

石化企业罐区存储有大量的易燃易爆、有毒有害的危险化学品，储存位置相对比较集中，容易发生泄漏、火灾和爆炸事故，存在着比较大的风险。其中的液化石油气球罐区，由于储存介质（液化石油气体）的压力储存、高挥发性及易燃易爆的特性，决定了该罐区存在的潜在风险更大。某石化公司因市场及产品质量升级需求，需要在液化石油气运行罐区内增建2座1000m3球罐，整个扩建施工作业量大，交叉作业多，施工周期长，大大增加了施工作业的风险。对此，公司应用系统安全工程中的“预先危险性分析”方法对施工过程中的风险进行分析，根据分析结果，有针对性地采取必要的风险控制措施，确保在用球罐区的安全生产及扩建项目的顺利进行。

1 预先危险性分析方法

预先危险性分析是一种对系统存在的危险性类别、出现危险状态的条件和导致事故的后果作概略的分析而采用的分析方法［1～3］。目的就是早期发现系统存在的潜在危险因素，确定系统的危险性等级，提出相应的防范措施，以防止这些危险因素发展成为事故，避免因考虑不周而造成不必要的损失。

1.1 危险因素后果的危险等级

按危险因素导致的事故或危害严重程度，将危险因素划分为4个危险等级：1级为安全等级，可以忽略；2级为临界等级，处于事故边缘状态，暂时尚不能造成人员伤亡和财产损失，应予排除或采取控制措施；3级为危险等级，会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取措施；4级为破坏性等级，会造成灾难性事故，必须立即排除。

1.2 分析步骤

预先危险性分析的步骤如下：了解系统的基本目的、工艺流程及环境因素等；分析系统内存在的危险因素；参照类似系统的事故教训及经验，分析系统中可能出现的危险、危害及其等级；确定危险等级；提出消减或控制危险的对策。

2 液化石油气固有危险性分析

2.1 火灾爆炸危险性

液化石油气危险性类别属于液化的易燃气体，易挥发，常温常压下会迅速挥发成250～350倍的气体扩散，最小引燃能量在0.2～0.3mJ，液化石油气一旦发生泄漏，很容易达到爆炸极限，遇火会发生化学爆炸并猛烈燃烧；在烈焰烘烤下，储罐内液化石油气的饱和蒸汽压迅速上升，液化石油气液态热膨胀系数相当于水的10～16倍，温度上升，易造成容器、管线等设备超压，发生物理爆炸使火场液体增加，使火势更加猛烈，会再一次引起化学爆炸。液化石油气罐区一旦发生火灾，将会出现物理、化学爆炸交替的连锁反应。

2.2 毒性

当液化石油气浓度较高时，会引起人的麻醉，大于10%时则有发生中毒、窒息的危险。短期过量吸入液化石油气可引起咳嗽、胸闷、头晕、头痛、乏力、恶心、呕吐、意识模糊或出现昏迷。长期接触低浓度的液化石油气，可致嗅觉减退。

2.3 腐蚀性

液化石油气尤其是没有经过脱硫的液化石油气，还会对储罐、机泵、槽车、气液分离器、管线、阀门、法兰、垫片、电气、安全附件等设备或设施造成腐蚀。轻者会造成相关设施腐蚀、承压降低，重者会造成严重泄漏事故。

3 液化石油气罐区主要危险危害因素分析

根据石化企业生产需要，液化石油气罐区主要承担着储存和输送各种液化烃类产品或半成品的工作任务。罐区设备设施主要包括球型储罐和液态烃泵，其主要功能是存放石化装置产出的液化烃，向使用液化烃的装置输送原料及向装车设施输送各类液化烃产品等。液化石油气罐区存在的主要危险是液化石油气泄漏导致火灾爆炸事故发生。

3.1 设备制造或安装质量缺陷引起事故

在液化石油气球罐制造安装过程中，由于选材不当，部分焊接质量较差，焊缝错边、咬肉、裂纹、夹渣、气孔等缺陷严重，或者未按程序进行处理，可能会导致大量液化石油气从焊缝处突然开裂，大量喷出，这种情况一般属无法止漏的事故，情况最为危险。液化石油气泵在选型、安装或检维修过程中存在缺陷，也会导致液化石油气从泵体及密封处大量泄漏。

3.2 安全附件失效引起事故

液化石油气球罐的安全附件包括安全阀、压力表、温度计、液位计、切水器及紧急切断阀等。安全附件造成的事故有2类：一类是由于安全附件失灵造成储罐超装、超温或超压，导致罐体开裂泄漏甚至爆炸；另一类是安全附件本身损坏或与罐体结合部位连接不严，造成泄漏。

3.3 设备管线破裂泄漏引起事故

设备管线因为长期腐蚀导致承压能力降低，另外，冬季生产时，由于切水操作不及时，导致设备管线冻裂，都会造成液化石油气泄漏。

3.4 阀门及法兰连接处泄漏引起事故

液化石油气阀门质量不过关或者密封界面损坏，会导致液化石油气从阀门密封处泄漏。在法兰连接面也是主要泄漏点，法兰面泄漏的原因一般有法兰面损坏、垫片不合格和安装不合格3种。

3.5 违章或误操作造成泄漏引起事故

罐区作业人员操作时使用不防爆的工具，不按照安全操作规程进行作业等导致液化石油气泄漏，如液化石油气球罐切水时，擅离职守，切完水未及时关闭切水阀、倒错流程造成储罐过量充装等。

4 液化石油气运行罐区扩建施工预先危险性分析

石化企业液化石油气罐区属于一级重大危险源，运行过程中因操作不当或设备设施缺陷极易发生泄漏，一旦遇到点火源将会引发火灾爆炸事故，后果非常严重。在液化石油气运行罐区进行扩建施工，施工周期一般比较长，还会用到大量的施工机具和大型吊装设备，现场用火用电量大，施工现场点火源点多面广，如果周边运行罐发生一点液化石油气泄漏都有可能酿成无法挽回的后果。因此，在液化石油气运行罐区进行扩建施工存在着非常大的安全风险，必须要在抓好安全施工的同时，重点抓好运行罐区的管理，坚决杜绝液化石油气的跑、冒、滴、漏现象。

4.1 运行罐区工艺操作过程的危险性

1）液化石油气储罐收、付料或倒罐时，违反操作规程，超量充装，升温膨胀的情况下有可能发生超压、泄漏，遇点火源发生火灾爆炸事故。

2）液化石油气储罐发料或倒罐时，因协调不到位或倒错流程，造成泵憋压，导致阀门、法兰等处液化石油气泄漏，遇点火源发生火灾爆炸事故。

3）液化石油气储罐切水排污作业时，操作人员擅自离开作业现场，切完水未及时关闭阀门，导致液化石油气泄漏，遇点火源发生火灾爆炸事故。

4）液化石油气储罐冬季切水不及时，导致设备、管线或阀门等冻裂，造成液化石油气泄漏，遇点火源发生火灾爆炸事故。

5）液化石油气罐区操作使用不防爆的工具、照明设施、不穿防静电劳保用品等，遇爆炸性混合气体，发生火灾爆炸事故。

6）在进行液化石油气取样操作时，不遵守安全操作规程，将液化石油气现场排放，遇点火源发生火灾爆炸事故。

7）高温季节，液化石油气储罐压力超标时，未及时采取喷淋降温措施，可能导致设备、阀门、管线等超压泄漏，遇点火源发生火灾爆炸事故。

4.2 运行球罐区设备设施存在的危险性

1）储罐、机泵、管线等未做防静电接地或接地失效，以及安全阀、自动切水罐、法兰和阀门等附件未按规范进行跨接或连接，极易造成静电积累，引起静电放电，存在发生火灾爆炸的危险。

2）储罐、机泵、自动切水器、阀门、管道和附件等因腐蚀穿孔造成液化石油气泄漏，有进一步发生火灾爆炸的危险。如果腐蚀严重，还有可能导致储罐等设备强度减弱，承压能力降低，甚至造成储罐等设备报废。

3）储罐、机泵、安全阀、压力表、温度计、液位计、切水器、管线、法兰、阀门、垫片、人孔盖、螺栓等材料选用、制造、安装和检维修等方面存在着缺陷，都容易造成液化石油气泄漏。

4）罐区使用的电气仪表设备设施、通讯报警设施及照明设施等防爆性能破坏，遇液化石油气泄漏易发生火灾、爆炸。

5）罐区防雷设施、可燃气报警仪等安全设施失效或未定期检测，可能导致液化石油气泄漏不被及时发现，引发火灾爆炸等事故。

6）液化石油气储罐及安全阀等特种设备设施等未按照要求定期校验，可能造成设备缺陷不能被及时发现，继而导致液化石油气泄漏。

7）液化石油气运行罐区的稳高压消防水、消防喷淋系统、火灾报警器、消防水炮等消防设施存在缺陷，达不到应急备用条件，影响到突发事件的应急处置，可能导致发生事故。

4.3 扩建施工作业存在的危险性

1）施工可能引发周边运行球罐区火灾爆炸的危险性。①动土作业施工不当或防护措施不到位，引起运行球罐基础倾斜，导致设备、阀门、管线等应力集中，产生裂缝或断裂等，引起泄漏。②施工作业机械误操作，吊装作业失误，导致施工机具撞击或重物坠落，砸坏原有运行罐区的设备设施，引起泄漏。③现场施工组织不力，施工方、作业区域部门、运行调度等相关方缺少行之有效的紧急沟通方式，制定的现场施工方案或应急预案存在缺陷，可能会导致火灾爆炸事故发生。④现场施工作业的安全监护不到位，在运行球罐区和施工作业区域没有采取有效隔离措施，可能会导致火灾爆炸事故发生。⑤施工作业涉及的设备、设施、下水系统等没有与运行球罐区和生产系统用盲板进行有效隔离，可能会导致液化石油气等生产物料倒窜入施工区域，从而引发事故。⑥施工作业人员安全教育不到位，安全意识不强，随意乱动运行罐区和生产系统设备设施，违规超区域、超范围用火或者违规使用非防爆通讯工具等，也会导致事故发生。⑦使用的吊装设备、电气焊设备等施工机具等存在缺陷，施工车辆进入施工区域未按要求带防火罩等，容易导致事故发生。

2）施工引发其他事故的危险性。①施工交叉作业多，土建、吊装、焊接、安装等多工种、多工序、多层面作业，如果组织协调不当，易发生事故。②施工储罐内外脚手架搭设不到位，人员安全意识差，高处作业不系挂安全带，个体防护穿戴不到位等，易引发高处坠落或坠物伤人发生事故等。③现场使用的配电柜、电焊机、砂轮机等电气设备设施或电动工具，安装使用不合理，配线管理不规范，可能发生漏电和防护失效，易发生触电、电弧灼伤事故。④现场施工用火、临时用电、受限空间作业、破土作业、起重吊装、放射探伤等特殊作业，未严格执行相关票证审批签发制度，现场防范措施未落到实处，导致发生事故。⑤土建安装施工，需人工扶、推、拉、举、抬及使用各种机械，人机接触频繁，易造成人员机械伤害事故。⑥热处理使用的柴油和燃烧器控制不当，易引发着火、烫伤事故。

5 液化石油气运行罐区扩建施工风险防控措施

通过以上预先危险性分析结果，液化石油气罐区存在着火灾爆炸、超压爆炸、泄漏、中毒窒息、触电、高空坠落等危险，而如果在上述运行罐区进行扩建施工作业，施工区域的点火源会处于长时间存在的状态，大大增加了罐区发生火灾爆炸的安全风险。另外，即使单纯的球罐施工作业，也存在交叉作业多、施工车辆多、施工周期长的特点，存在着高处坠落、触电、中毒窒息、机械伤害、坍塌、辐射的风险。综上所述，在运行球罐区进行扩建施工，由于现场点火源点多面广，发生事故的风险较大，且大多为火灾爆炸事故，等级为4级，事故后果非常严重。因此，在液化石油气运行球罐区进行扩建施工，必须制定出科学有效的施工方案和应急预案，采取切实有效的安全防范措施，重点避免发生液化石油气泄漏，或者一旦发生紧急情况可及时控制事态发展，避免事故发生或者将事故损失降到最低。另外，对于施工中存在的中毒窒息、触电、高空坠落和车辆伤害等风险，应该严格执行各项安全管理规定，认真落实各项安全防范措施，杜绝各类事故的发生。

5.1 液化石油气泄漏风险防控措施

1）开展企业工程管理部门、调度、区域和相邻车间相关人员安全教育，明确以上风险及其控制措施，提高安全意识。

2）严格执行操作规程，明确车间和工艺、设备管理部门职责，确保高低液位报警及紧急切断联锁等设施完好、好用；对球罐区域的可燃气报警仪和球罐的压力报警设施、高低液位报警仪等进行定期检查和测试，确保其处于良好的工作状态，以便及时发现问题。严防球罐超温、超压、超装。

3）班组、车间、处室三级部门加强罐区日常巡检力度，重点检查球罐的液位、压力、温度等变化情况，检查现场有无泄漏点，发现问题及时处理。

4）加强球罐切水、取样作业管理，坚决杜绝边施工边脱水和取样，坚决杜绝边收料边切水。

5）加强对球罐附件的检查维护，特别是安全阀、液位计等，确保其完好。对含有较高的硫化氢等液化石油气储罐，在施工作业前，由设备部门组织，对球罐进行检测，确保无缺陷后，方可施工。

6）结合运行罐区管理实际，有针对性强化岗位操作人员的安全教育培训，全面提高其安全意识、应急处理能力和自我保护意识等。

7）调度加强协调，确保上游装置平稳生产，如工艺操作发生异常时，应立即通知调度，由生产调度及时通知停止施工；在施工和基础施工中，使靠近施工罐的2个球罐储量尽量少；施工点相邻的油品、装卸车间必须严格执行操作规程，加强巡回检查，增设车间技术人员巡检点，重点检查油罐安全附件及液位、压力、温度等指标，用火施工期间，罐区禁止脱水、取样、放空等操作。

5.2 扩建施工作业风险防控措施

1）结合预先危险性分析结果，本着风险最低原则，由安全管理部门牵头组织，工程管理部门、生产调度部门、上游车间，以及紧邻的油品、装卸车间、监理公司和土建、安装、防腐的承包商项目负责人、安全负责人参加，要多次讨论，现场论证，共同制定完善施工方案和安全措施，并严格组织实施。

2）在进行事故可信度分析的基础上，编制切实可行的应急预案，共同确定施工相关方之间的应急联络方式和手段，合理设置现场应急物资，并定期进行应急演练。

3）加强对承包商安全资质审查，坚决杜绝不具备安全资质的队伍和施工人员入厂施工。强化对施工队伍安全教育，结合事故案例和企业安全管理制度，开展施工人员入厂三级安全教育，抓住关键的少数，对特殊工种、监护人及施工项目负责人进行重点安全教育，进行风险交底，提高施工作业人员的安全意识和应急措施教育，从根本上控制人的不安全行为。

4）采取有效安全隔离措施，确保施工点的环境安全。如维持运行罐区平稳生产，运行罐区和球罐施工区之间增设防护防火隔离栏（高度要求必须超过原有设备最高点）；隔离方法为：先砌筑1m高砖墙，然后搭设双排钢脚手架，悬挂钢丝网，随后在钢丝网上安装防火毡，用缆风绳进行防护，使其成为一道整体的密封防火隔离墙。在隔离墙靠近运行罐一侧安装2台固定式可燃气体报警仪，现场声光报警。

5）工程管理部门、监理公司和承包商管理人员定期组织对现场施工机具使用情况进行检查。把好施工机具入厂关，严禁使用不合格的施工机具。

6）加强现场施工作业管理，严格遵守各项安全规章制度，认真落实用火、用电、受限空间、放射等直接作业票证审批制度，安全、调度、消防、职业卫生、车间和用火分析等人员，必须现场办票，提早确认相关安全措施，层层把关，以确保各项安全措施能够切实落实到位，施工作业实行双监护等。

7）建立完善的施工作业联络制度，确保现场施工组织协调到位。每天作业前，由工程项目管理部门组织，承包商当日施工人员、油品、装卸车间人员参加，召开班前会，讲评前一天施工安全措施落实情况，对当日施工安全措施交底，避免交叉作业，并对现场施工安全措施进行确认，监督检查施工人员个体防护用品穿戴情况；每日召开班后会，对施工现场进行检查确认后，方可结束施工。

8）在新球罐管线与原球罐系统碰口时，采取安全总监、车间主任旁站措施，确保管线处理、盲板加、拆和系统置换安全进行。

9）生产、安全、机动等处室，开展专业检查，项目管理部门、监理单位开展每日检查，车间、班组和承包商管理人员开展巡检，确保现场安全施工。

10）建立健全完善的安全绩效考核办法，加大施工作业过程安全工作的检查考核力度，针对承包商、项目管理部门及车间，严格按照考核标准定期进行检查，对发现的“三违”现象严加考核，按月兑现。

5.3 加强事故应急演练

工程管理部门组织承包商、装卸车间和调度，进行事故应急演练，并给现场监护和班组操作人员配备对讲机，确保及时沟通，使异常状态下的预警、报警信息及时传递，畅通程序，确保及时消除隐患。装卸、维修车间和消防队组织班组针对带压堵漏及球罐注水操作进行了演练。承包商和现场监护人针对施工点电气紧急断电和灭火器使用进行了演练。确保应急措施和能力到位。