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【研究】智慧化水幕系统如何保安全?
2026年05月12日 12:09 来源于 中国石油石化    作者:蒋 峥 凌 峰 陆 飞 郭小靖        打印字号
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  应用智慧化注水系统,有助于LPG储配站提升应急处置能力。

 

  根据规范要求,在液化石油气(LPG)储罐底部设置紧急切断阀,当储罐区内可燃气体浓度超过预定警戒值时,储罐紧急切断阀将自动切断,防止LPG持续泄漏。但当紧急切断阀前端如储罐根部阀发生液相泄漏时,无法通过紧急切断阀实现安全隔离。

  本文以某LPG储配站实施注水/水幕系统智慧化技改的案例,说明如何有效解决储罐根部阀突发泄漏的问题,从而提升LPG储配站的应急处置能力。

  LPG储配站现状

  该站东为停车场,南、西临河道,隔河为钢材堆场,北邻道路,路侧为小区。站内划分生产区与辅助区,以实体墙有效分隔。生产区位于辅助区南侧,LPG罐区设于生产区南侧,总设计储存规模500m³。罐区现场配套喷淋、排水系统。消防水源以站外河道水为主、市政消防水管为辅,设1座取水池。供电方面,动力及消防设备按二级负荷供电,配柴油发电机作为备用电源。

  站内设仪表安全控制系统,配备28个安全阀、14个压力表、7个液位计、15个可燃气体检测报警器,可监控并显示压力、液位、燃气泄漏等参数。生产区电气设备满足防爆要求并定期检测,另配置静电消除、防雷防静电、高清监控等设施。

  近年来,该站在推进燃气安全数字化、标准化管理方面持续探索,不断改造更新站内设备设施,并且对老旧场站的关键部位、安全设施实行远程监控和自动化管理。目前,已建成一套相对可行的远程监测和智能控制安全管理系统,实现了对关键数据和重要设备有监控、能预警、会联动。

  系统主要对生产区压力、温度、液位、可燃气体浓度等基本数据进行采集和远程监测,基本实现经营规范化、管控数字化、服务标准化、配送网格化和安检专业化,安全管理和服务水平显著提高,符合本地区瓶装燃气改革发展实施方案的要求。

  注水系统技改背景

  LPG储配站兼有储存、灌瓶、槽车装卸等功能。存储在液化烃储罐内的LPG是一种易燃易爆的危险化学品,倘若发生泄漏后得不到有效处置,极易发生爆燃事故。

  国家相关规范要求设置注水措施。例如,《石油化工企业防火设计标准》GB50160-2008(2018版)第6.3.16条:全压力式储罐应采取防止液化烃泄漏的注水措施。《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》121号,把液化烃储罐未设注水设施列入重大隐患。近年来,在政府部门的联合检查和第三方安评机构检查中,均依据该条文来检查城镇燃气行业。一旦被检查到有重大隐患,即要求增设注水设施。

  笔者通过对近十年储罐泄漏事故的统计分析发现,因泄漏引发的重特大事故占比超过50%。因此,罐区的泄漏防控与泄漏后的应急处置对防范重特大事故发生具有至关重要的意义。

  该站因建成年份较为久远,依据现行规范已不能满足要求,故对其实施技改,以满足安全运营需求。通过系统智慧化改造,该站提高了应急处置能力,能更好地确保周边人民群众的生命财产安全,也可为所在地区建设安全、稳定和可靠的LPG供应体系提供助力。

  应用注水系统的优点和建议

  智慧化注水/水幕系统工艺流程:当储罐根部阀门发生泄露时,水幕系统会自动开启,对储罐区喷射水幕进行隔离保护,同时注水系统介入,由变频水泵依据压差控制注水,向罐内注水抬高液化烃液面,使泄漏点处于水面以下,从而阻断泄漏。水幕系统与注水系统工艺协同作用,可从源头阻断泄漏、现场抑爆减灾,有效防范液化烃储罐泄漏引发的事故。

  智慧化注水系统具有以下优点。一是防介质倒窜。通过优化设计,将注水阀紧靠球罐罐根布置,并将注水阀失能状态设置为故障保位模式,同时完善报警系统、在注水管线上增设快开盲板设施,可大幅降低介质倒窜的风险。二是注水可控。注水压力过高会对储罐造成损害,压力过低则不利于应急处置。本案例中应用的变频水泵会根据系统中采集的各项参数控制压差完成注水操作。三是响应时间缩短。技改前需要人工穿防护服进入现场手动操作,技改后仅需在消防控制室内通过远程控制阀完成快速注水作业。四是本质安全提升。储罐泄漏应急处置有一定的操作难度。研究显示,人员实施中等难度操作的失误概率约为1×10-3,但在应急紧张环境下,失误率会显著上升。(根据南华大学人因研究所研究数据,人员总体失误概率可达1.31×10-2。)

  技改后,系统从设备安全角度进行设计,综合考虑安全冗余、安全联锁等关键措施,应急处置操作既可由现场人员手动启闭,也可接收泄漏检测报警信号实现自动联锁关闭。在运行系统后,该站安全系数提高了1到2个数量级,有效提升了设备本质安全水平,能够避免因人为因素导致的泄漏发现滞后与应急处置不当等问题。

  综上所述,该站通过智慧化改造解决了传统注水压力不可控、注水停止时间难判断、人员进入事故现场操作风险高等不足之处,降低了事故初期人员进入事故现场处置的风险,显著提升了设备运行的安全性与稳定性,且能够从源头防范储罐泄漏事故发生,体现了以人为本的安全理念,值得推广。

  以该站为例,智慧化注水系统在应用时应注意:系统经验收合格后方可投入使用,相关施工资料需归档保存;要确保消防水池的水量、水质满足单个最大储罐的应急处置需求,且不得影响消防水池的正常用水;水幕系统属于开放性管路,每次运行后需及时排空残留水以防管路锈蚀;要对管线做保温处理,确保冬季处于防冻状态;需定期对系统管路开展检查、维护保养工作,保障系统正常使用;明确注水倒灌作业仅适用于储罐根部阀液相泄漏的应急处置,不得用于日常生产;应急状态下开展注水倒灌作业时,要实时关注注水点的流量及压力情况,发现异常需立即停止注水。

  责任编辑:郑 丹

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