注水法处理液化石油气储罐泄漏事故方案探讨

向友军(中海油广西销售有限公司，广西 南宁 530200)

0 引言

随着国家大力提倡环境保护和清洁发展，液化石油气(LPG)作为一种清洁、高效、便捷的生活燃料，一直在人们日常生活中占据非常重要的地位，尤其是在城市天然气管网无法到达的城乡结合部和广大农村地区。我们知道，液化石油气存在着易燃易爆、易挥发扩散、易产生静电等危险特性，国内外液化石油气储罐的火灾爆炸事故时有发生。尽管科学技术水平的提高和安全防护措施的发展为液化石油气储罐提供了许多的防护措施，其中包括压力表、液位仪、可燃气体泄漏报警在线监测等等。不过，液化石油气储罐的底部焊缝或法兰出现泄漏时，因事故抢险人员无法接近液化石油气储罐，无法采取有效措施处置泄漏事故，因而衍生出严重的火灾爆炸事故，危害人民群众的生命财产安全。

1 事故案例

1998年3月5日16时50分，陕西省西安市煤气公司液化石油气管理所一座1000m3储存有170吨液化石油气球罐的底部发生泄漏。在消防官兵和液化石油气公司领导、操作人员采取抢险堵漏措施取得初步效果时，泄漏的液化石油气突然先后发生了三次闪爆，共造成14人(7名消防官兵、7名煤气公司员工)死亡，31人受伤，经济损失巨大。事故原因分析：球罐排污管上法兰密封垫片由于长期运行导致受力不均而破裂，从而引起液化石油气泄漏。因事故抢险措施不正确，液化石油气长时间泄漏没有得到有效处置，遇到火源(或静电)即发生了严重的火灾爆炸事故。

2 注水法处理液化石油气储罐泄漏事故方案的原理

当液化石油气储罐底部发生泄漏时，利用液化石油气液相比水轻且与水不相溶的性质(液化石油气液相的比重是4℃时水的比重的0.5～0.6倍)，向储罐内注入一定数量的水，以便在罐内底部形成高于泄漏部位的垫水层，这样泄漏是水而不是液化石油气，能大大降低火灾爆炸和中毒、冻伤的几率，更能保障抢险人员的安全，也可为后续的储罐处置和运用带压堵漏技术争取宝贵的时间。这种利用水重于液化石油气的性质向储罐内注水置换液化石油气泄漏的方法称为注水升浮法，也叫注水法。

3 注水法处理液化石油气储罐泄漏事故方案的设计

在设计注水装置的方案时，应注意以下几个问题：

(1)储罐泄漏部位。储罐泄漏部位必须是储罐的底部、下部或与下部相邻的根部法兰或阀门等。否则，注水层高度难以达到泄漏点，达不到置换液化石油气泄漏的目的，因此泄漏部位对注水法成功与否非常关键。

(2)介质温度。液化石油气储罐的设计温度为50℃，注水作业应在其设计温度范围以内进行，否则，注入的水会对液化石油气有加热作用，导致储罐内的压力升高。现场可通过查看温度计，将注水的温度控制在50℃以下。

(3)注水量。《石油化工企业设计防火规范》第5.3.8条明确规定：液化烃储罐的储存系数不应大于0.9。因此，所注水的体积加上液化石油气液相的体积应小于储罐容积的90%，即：V1+V2＜0.9V。其中V1为注入水的体积(m3)；V2为原有液化石油气液相的体积(m3)；V为储罐的公称体积(m3)。

(4)阀门。由于水泵进口管线所承受的压力不高，因此，阀门选用普通的水线用截止阀即可。不过，由于水泵出口管线和液化石油气罐是相连接的，要想保障水泵的正常运转，就需要在水泵出口位置用上的截止阀、止回阀等部位都使用液化石油气专用阀门。

(5)水泵。为了让注水能够有效地进入储罐，又不会因为压力过高对储罐和管线造成毁损，水泵的出口压力要高于储罐的工作压力且保持在一定范围。尽管缺少统一的参数规范，不过综合操作人员的经验和设计单位的意见来看，压差控制在0.1～0.2MPa较为合理。

(6)工艺。综合考虑液化气库区原有管线的布置和投资成本等因素，注水装置可采用将高压注水系统连接储罐的进口管线和出口管线两种工艺连接方式。

工艺1：通过进口管线注水连接高压注水管线(如图1所示)

图1 通过进口管线注水至储罐

该法是将高压注水泵安装后，通过安装高压管线、截止阀单向阀、压力表等连接储罐的液化石油气进口管线，也就是将高压水通过储罐进口管线顶入储罐，达到置换泄漏液化石油气的目的。这种工艺相对成本低、操作简单、维护方便。

工艺2：通过出口管线注水(如图2所示)

图2 通过出口管线注水至储罐

该法是将高压注水泵安装后，通过安装高压管线、截止阀单向阀、压力表等连接储罐的液化石油气出口管线，也就是将高压水通过储罐出口管线顶入储罐，达到置换泄漏液化气的目的，这种工艺相对复杂、成本较高，但也切实具备可操作性。

4 注意事项

(1)在液化石油气库区进行储罐注水系统改造时，最好按照《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160—2008)的要求，委托具备相应石化设计资质的设计单位对注水系统进行设计，对消防水量和管线强度、设备选型等方面进行详细设计，同时要办理相应的改造审批手续方可动工。

(2)考虑到泄漏部位的不确定性，上述工艺1和工艺2最好联合使用，也就是将高压水管线同时连接储罐的进口管线和出口管线，防止意外情况的发生。

(3)注水法仅仅是在紧急状态下的权益之计，若发生事故时要和其它抢险措施配套使用，因此不能忽视库区其它应急措施的建设。

5 结语

高压注水系统丰富创新了液化石油气储罐区事故抢险的方法，通过对储罐的根本泄漏采用高压注水置换，同时采用带压堵漏、倒罐等应急救援措施对事故罐进行处置，能够有效防止火灾、爆炸事故的发生，减少财产损失，保障人民群众的生命安全。