化工园区压力管道泄漏封堵能力建设研究

王晓明,吕 颖

(江苏省安全生产科学研究院，江苏 南京 210042)



化工园区压力管道泄漏封堵能力建设研究

王晓明,吕 颖

(江苏省安全生产科学研究院，江苏 南京 210042)

化工装置泄漏是造成重大火灾、爆炸事故发生的主要原因之一，而80%以上的化工装置泄漏都发生在化学品输送管道，尤其是压力管道上。目前化工园区内多数中小化工企业尚未掌握压力管道泄漏的封堵技术，也未配备相应的设备和材料，针对这一现状，提出了将压力管道泄漏封堵工作纳入化工园区应急管理范畴的方案。首先由园区应急管理机构通过现有封堵资源调研、企业封堵资源需求分析,掌握园区压力管道泄漏封堵能力现状及缺口；其次园区应急管理机构通过加强封堵技术人员队伍建设、建立压力管道泄漏模型、配置封堵工器具、编制应急处置方案等手段整合并完善园区压力管道泄漏封堵能力；最后园区应急管理机构通过搭建泄漏封堵操作平台，以满足高效、机动的封堵要求，从而提高化工园区安全保障水平。

化工园区；压力管道；泄漏封堵；能力；应急管理

化工园区聚集了大量的化工企业，其化工装置规模大，重大危险源数量多，化工工艺复杂，缘于企业间装置的密集效应，一旦发生事故，极易产生多米诺效应，导致事故扩大化[1-3]。近年来化工园区重大事故频发，通过对事故进行调查与统计分析发现，化工装置泄漏是引发重大火灾、爆炸、中毒事故的主要原因之一[4]。而80%以上的化工装置泄漏都发生在化学品输送管道，特别是压力管道上[5]。目前我

国化工园区的现状是园区内企业规模不一，应急处置水平相差较大，许多中小化工企业尚未掌握压力管道泄漏的封堵技术，也未配备相应的设备和材料，一旦压力管道发生泄漏，无法在最短时间内控制事故。

鉴于化工园区的高风险性，园区管理机构作为管理者应重视和加强园区内应急管理能力建设，提高其应急处置能力，并针对压力管道泄漏封堵这一难题，依托园区应急资源，整合园区应急能力，将压力管道泄漏封堵工作纳入园区应急管理范围。

笔者参与了“江苏省高危行业事故应急服务特色业务建设(BM2012067)”项目，主持了其子课题“高危行业应急能力建设”，并与江苏省某国家级化工园区合作设计并完成了园区压力管道泄漏封堵操作平台，取得了较好的应用成果。基于此，本文对化工园区应急管理中压力管道泄漏封堵能力建设做相关技术和方法的研究和探讨。

1 压力管道泄漏封堵技术

压力管道泄漏的原因多为密封点失效或由于运行时间较长，发生腐蚀或焊缝缺陷[6]。当压力管道发生泄漏时，一般采用较多的方法是管道带压封堵。带压封堵就是在不影响管道正常运行的情况下，采用专业封堵工具，对泄漏点进行相应处置，从而使泄漏得到及时控制的一种方法[7]。根据不同的封堵机理，可以把带压封堵技术分为带压焊接封堵技术、注剂式带压封堵技术、带压粘接封堵技术和带压顶压封堵技术等[8]。选用合适的封堵方法是及时、有效控制泄漏的关键。但需要注意的是，由于注剂式带压封堵技术和带压粘接封堵技术所使用的封堵材料多为化学胶粘剂，因此进行封堵作业时应先确认管道内介质特性，要求其不得与封堵材料发生物理或化学反应，以保证封堵效果。

2 化工园区压力管道泄漏封堵能力建设

压力管道带压封堵是一项技术复杂及综合性很强的工作，因此成立专业的机构是十分必要的。目前，部分大型化工企业也成立了相应的机构，但多数流于粗放式管理，直接导致了职责不明、人员随意及技术落后等一系列的问题。化工园区应急管理机构应依托园区的应急管理，整合园区内压力管道泄漏封堵应急能力，将封堵工作纳入化工园区应急管理范围，这样可以很好地解决现有矛盾。化工园区压力管道泄漏封堵能力建设包括现有封堵资源调研、企业封堵资源需求分析等泄漏封堵能力基础工作和泄漏封堵能力建设方案设计工作。

2.1 泄漏封堵能力建设基础工作

2.1.1 现有封堵资源调研

化工园区应急管理机构应调查并收集园区内化工企业现有的封堵资源，包括：封堵工具、封堵材料、封堵作业人员及其专业水平；园区内及附近社会救援力量(企事业单位)；园区自有的应急资源。

2.1.2 企业封堵资源需求分析

化工园区应急管理机构应组织园区内化工企业统一分析封堵资源需求。首先由企业分析装置中易发生泄漏的压力管道，明确管道内介质类别及其状态(温度、压力等参数)，确定泄漏模型[9]，定量说明事故后果严重程度，并列出最佳的封堵方法及可用的封堵技术。在进行需求分析时，可结合定性与定量安全评价方法，如可将危险与可操作性研究(HAZOP)、故障类型和影响分析(FMEA)与道化学法、个人风险定量法相结合[10]，以确保信息的全面与准确。如果园区内某些企业不具备封堵资源需求分析的能力，则可由园区应急管理机构专业人员协助完成，最后企业将封堵资源需求分析材料交给园区应急管理机构统计汇总。

2.2 泄漏封堵能力建设方案设计

化工园区应急管理机构将现有封堵资源与企业封堵资源需求进行比较分析，找出应急资源缺口，缺口主要体现为封堵技术人员的数量及水平、封堵工具及材料，并以此为基础着手设计化工园区压力管道封堵能力建设方案。

2.2.1 加强封堵技术人员队伍建设

化工园区应急管理机构应设立应急封堵小组，小组成员可由企业封堵人员兼职，也可配备专职人员，并根据园区规模、事故发生概率和封堵复杂程度等要素，确定封堵技术人员的来源与数量。但需要注意的是，应急封堵小组应考虑人员流动性问题，并适当增大安全系数。

此外，化工园区应急管理机构应定期组织封堵技术人员的专业培训。培训可以通过软件模拟、现场操作、应急演习等多种方式开展，以保证封堵人员熟练掌握相关技术。

2.2.2 建立压力管道泄漏模型

确立压力管道泄漏模型是正确使用堵漏技术的前提。以天然气管道为例，主要有Levenspie、Crowl孔隙模型和管道模型[11-13]，其中孔隙模型又分为小孔模型和大孔模型。管道内介质类别及其状态、管道材料及敷设都会对压力管道泄漏模型产生一定程度的影响，因此封堵技术人员在现状分析的基础上，应预先建立压力管道泄漏模型，将不同场景设置下的泄漏模型与堵漏技术进行有效关联。

2.2.3 编制应急处置方案

化工园区应急管理机构根据企业封堵资源需求分析的统计汇总结果，分析各企业堵漏方法的异同，将其归纳分成若干个类型，据此设定泄漏场景，并在设定的场景下编制应急处置方案。同时，对编制的应急处置方案应定期组织评审，当园区内企业发生工艺变化时，要及时上报，以方便相关人员修订处置方案。

2.2.4 配置封堵工器具

为了达到泄漏封堵快速、及时的目标，化工园区应急管理机构应为封堵工作配置移动封堵处置平台，该平台宜与已有应急处置车辆合用。封堵处置平台由移动车辆(车辆大小依据工具多少确定)、应急指挥系统、应急处置设备、应急洗消设备和配电系统组成。应急处置设备包括封堵工器具库和相关配套设备设施。封堵工器具库主要存放带压焊接封堵工具、注剂式带压封堵工具、带压粘接封堵工具和带压顶压封堵工具，如管道金属套具、外封堵漏带、磁压式工具、管道封堵气囊等相应的消耗辅料；相关配套设备设施主要包括喷雾喷粉装置、倒罐装置、洗消溶液配制喷洒装置、就地控制柜、工具柜和应急监测仪器等[4]。对封堵处置平台应做好日常点检工作，以减少应对突发事故的相应时间。

2.2.5 建立泄漏封堵操作平台数据库系统

建立化工园区内压力管道泄漏封堵操作平台数据库系统，可以整合封堵技术人员、压力管道泄漏模型、应急处置方案和封堵设备设施的信息，最快地为压力管道泄漏封堵工作提供数据支持，有效完成应急封堵工作。在对泄漏封堵操作平台数据库系统进行设计时，应考虑设置封堵技术人员培训和封堵模拟的演习模块，方便相关人员熟悉应急启动全过程；同时，为了保证数据库的完整性和安全性，应采用客户机/服务器(Client/Server，简称C/S)的结构[14]。泄漏封堵操作平台数据库系统设计流程如图1所示。

当化工园区发生压力管道泄漏时，应急管理人员接警后启动泄漏封堵操作平台，选取事故发生企业的信息及相关泄漏数据，自动生成设定场景，并将其与实际事故信息进行对比，如相同则启动应急处置方案，确认封堵工具及相关封堵技术人员，进行现场封堵救援；如与设定场景不同，则由应急管理人员输入实际事故信息数据，平台自动调用封堵方法数据库生成包括封堵工具、封堵人员和作业流程的封堵方案。封堵方法数据库的后台支持包括化学品数据库、泄漏情景数据库、泄漏元件数据库、封堵工具数据库和封堵人员数据库。封堵方案生成后应急管理人员组织现场封堵救援。后一种情况发生时，应急管理人员应在救援工作结束后，回顾前期调研工作，查找设定场景遗漏原因，完善设定场景模块，并对应急处置方案进行评审和修订。

设置演习模块主要有两个作用：一是协助调试并完善泄漏封堵操作平台，平台建设后期，应急管理人员可以组织封堵技术人员采用头脑风暴法或Delphi法假想企业内泄漏事故，通过模拟操作，检验设定场景与应急处置方案的完整性；二是可用于组织封堵技术人员的定期培训和演习，使相关人员熟悉泄漏封堵操作平台使用方法，从而减少应急响应时间。

3 结 论

通过化工园区压力管道泄漏封堵能力建设方案设计，园区应急管理机构通过现有封堵资源调研、企业封堵资源需求分析的方式整合园区现有资源，以加强封堵技术人员队伍建设、配置封堵工器具、编制应急处置方案等手段建设园区压力管道泄漏封堵能力，并通过搭建泄漏封堵操作平台，确保封堵工作高效机动，满足了园区内相关事故的应急需求，从而提高了化工园区安全保障水平，促进化工园区安全健康可持续发展。

[1] 王晓媛,赵东风,刘乐.苯胺装置火灾爆炸事故的多米诺效应分析[J].安全与环境工程,2009,16(5):80-84.

[2] Salzano E,Cozzani V.The analysis of domino accidents triggered by vapor cloud explosions[J].ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2005,90:271-284.

[3] Khan F I,Abbasi S A.Estimation of probabilities and likely consequences of a chain of accidents (domino effect) in Manali Industrial Complex[J].JournalofCleanerProduction,2001(9):493-508.

[4] 闫宏伟.重大危机源泄漏机理及应急封堵技术研究[D].太原:太原理工大学,2012.

[5] Fuchs H V.Ten years of experience with leak detection by acoustic signal analysis[J].JournalofAppliedAcoustic,1999,33:1-19.

[6] 秦红.不停输带压封堵技术研究[J].管道技术与设备,2009(2)：43-45.

[7] 王金荣.压力容器压力管道带压密封技术[M].天津：天津大学出版社,2007：52-55.

[8] 张仕民，谭桂斌， 朱宵宵，等.油气管道维抢修技术进展[J].石油机械,2011,39(10):174-178.

[9] 冯文兴,王兆芹,程五一.高压输气管道小孔与大孔泄漏模型的比较分析[J].安全与环境工程,2009,16(4):108-110.

[10]王晓明,夏尔淳,施祖建,等.基于安全距离的重大危险源安全规划研究[J].工业安全与环保,2013,39(8):46-49.

[11]Levenspie l O.EngineeringFlowandHeatExchange[M].New York:Plenum Press,1984.

[ 12]Crowl D A.ChemicalProcessSafety:FundamentalswithApplications[M].New York:Prentice Hall,1990.

[13]王新.天燃气管道泄漏扩散事故危害评价[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2010.

[14]丁晓哗，蒋军成，罗宗军,等.工业事故性泄漏及应急堵漏模拟软件的设计与开发[J].消防科学与技术，2005(2)：226-228.

Research on Capacity Building of Leakage Sealing of Pressure Pipelines in Chemical Industry Park

WANG Xiaoming,LV Ying

(JiangsuAcademyofSafetyScienceandTechnology,Nanjing210042,China)

Chemical plant leakage is one of the main causes of fire and explosion accidents,and 80% of leakage emergences take place in transmission pipelines,especially the pressure pipelines.Most small and medium sized chemical companies do not have the leakage sealing technology for pressure pipelines. Neither are they equipped with appropriate equipments and materials.In view of the current situation of leakage sealing resources of pressure pipelines in Chemical Industry Park,this paper puts forward the plan to build leakage sealing of pressure pipelines into emergency management of Chemical Industry Park.Firstly, the status and gap is learnt by the emergency management agency of Chemical Industry Park through investigation and analyzing the leakage sealing resource;sedondaly,the leakage sealing capacity is integrated and improved through team construction,leakage model,sealing equipment configuration and emergency response programming;finally the leakage sealing platform is built to meet the requirement of sealing pressure pipelines efficiently and thus improve the security level of Chemical Industry Park.

Chemical Industry Park;pressure pipeline;leakage sealing;capacity;emergency management

1671-1556(2015)01-0144-04

2014-07-02

2014-09-02

国家安全生产监督管理总局2013年安全生产重大事故防治关键技术科技项目；江苏省高危行业事故应急服务特色业务建设项目(BM2012067)

王晓明(1982—)，男，硕士，高级工程师，国家注册安全评价师，国家注册安全工程师，主要从事企业安全管理及安全风险评估等工作。E-mail：wxmtalk@163.com

X937;X

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.01.027