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从西安事故看液化石油气储罐根部阀门法兰泄漏的危害及技术防范措施研讨

要:本文在详细、准确地分析199835日,西安液化气储罐厂发生爆炸事故原因基础上,指出了这是一起典型的液化气大型储罐根部短管和第一道阀门连接的法兰接口处的密封垫损坏失效造成难以控制的大面积液化气泄漏所致。该处是液化气大型储罐最关键部位,也是最薄弱环节,它直通储罐本身,中间没有任何阀门控制,一旦出现问题可以视同储罐本体出现裂缝,造成大面积液化气泄漏,后果不堪设想。

本文进而论述了如何预防和处置此类事故的技术防范措施和相应对策。特别是文中提到在大型液化气储罐加装“应急注水装置”的技术属于全国首创,它是防止此类事故有效的技术措施,它有成功地在事故中应用的先例,得到上级主管部门的肯定和全国各界同行的好评。

文章最后为更好地吸取西安事故的教训,论述了如何加强管理、建立事故应急方案和突发事故快速反应机制,并应组织重要岗位职工进行模拟事故演习,以真正提高企业的防灾抗灾能力。

关键词:液化气;法兰泄漏;防范措施;应急注水设施;事故预案

绪论

西安液化气储罐厂发生爆炸事故后,我作为建设部组织的事故调查组成员之一,当即赶往西安,通过现场事故调查分析,这次爆炸事故是一起由于液化气大型储罐根部短管和第一道阀门法兰接口的密封垫损坏失效产生大量液化气泄漏造成的恶性爆炸事故(12人、伤人、直接经济损失2000多万元)。类似这样的事故在北京和其他城市以前也发生多次,造成不同程度的损失。由于泄漏的法兰接口位置处于储罐根部第一道阀门之上的特殊位置,一旦发生泄漏难以控制,极易形成难以想象的严重后果。我想说此处是液化气储罐的薄弱环节,是我们必须重点防护的对象。一定要制定出预防这类事故的技术防范措施和事故状态下抢修办法。当时我以事故调查组成员的身份给建设部写了预防和抢救此类事故的八条技术防范措施作为建议,后被建设部采纳并以文件形式下发到全国各省市。这些技术防范措施首先在我公司所有大型液化气储罐进行了改造、安装和应用。这样我想就利用这次写论文的机会,在深刻分析西安事故的基础上,全面、系统的对如何预防和应对此类事故的技术防范措施、事故抢修要点以及提高燃气企业的防灾、抗灾能力进行全面论述,以使大家从中得到启示和借鉴。

199835,陕西省西安市煤气公司液化气管理所储罐区一个400M3球形储罐(11号罐)发生大面积严重液化气泄漏事故,事故从35下午16:00左右开始到18:30共发生4次爆炸。这次恶性爆炸事故共造成12人死亡(其中7名消防队员、5名职工),伤30(其中重伤15人、轻伤15),炸毁400M3球形储罐2个,烧毁100M3卧式储罐4个,汽车槽车10余辆和部分厂房设施,直接经济损失2000多万元。

西安事故是我国1980年吉林事故以来又一起液化气恶性事故,对此次事故国家建设部非常重视并立即组织了调查处理事故小组,由建设部副部长亲自挂帅,各有关司、处负责人并聘请我(当时是北京市液化石油气公司副经理,主管安全和生产)作为安全技术专业人员一行五人组织的调查组于发生事故的第二天(36)下午5点左右抵达西安事故现场(当时大火还未完全熄灭),立即指挥事故现场后期处理并开展了事故调查工作。以下我就此事故的原因进行分析并就预防此类事故的发生提出相应的技术防范措施和对策。

一、西安事故的原因分析

此次事故的液化气泄漏部位是一个400M3储罐根部排污短管与第一道排污阀门法兰接口处的密封垫损坏(见图)造成高压液化气从此处大量急速泄漏。

因为此部位是系统的最薄弱环节,它直通罐本身,中间没有阀门控制,一旦出现问题视同储罐本体出现裂缝,极易造成无法控制的大面积泄漏事故。此时液化气管理所及时组织职工进行抢救,并立即向消防队报警。他们采取了用多条棉被包堵漏气部位,并朝被子上浇水的方法试图阻击液化气的泄漏,但由于操作方法欠妥,效果不明显。罐内液化气还在不断外泄,泄漏出来的液态液化气在常温、常压下迅速气化(1升液态液化气挥发后能变成250升~300升的气体),大量泄漏出的液化气同空气混合形成大面积爆燃气体(处于爆炸极限之内的混合气体),向四周扩散后遇距储罐70米左右的配电室火花发生了威力巨大的空间爆炸,十几分钟后又发生第二次空间爆炸,并引发储罐区内发生大火直接烘烧400M3事故储罐,大约半小时后,该罐的内部压力在加热作用下超过了储罐设计爆破压力,致使储罐爆破,顶部撕开十几米长的裂口,爆炸发生的烟雾高达五十多米,火势更加猛烈。40分钟后与之相邻的另一个400M3球罐也发生了爆炸,这就是现场所谓的第三次、第四次爆炸。事故现场伤亡40多人,基本上是第一次空间爆炸造成的。

以上谈到此次爆炸事故是由于一个400M3球罐根部排污短管和第一道阀门法兰接口处的密封垫损坏失效造成的液化气泄漏,那么我们有必要分析一下是什么原因使这个密封垫损坏的呢?我分析原因如下:西安地处我国冰冻线以北地区,冬季有个防冻问题,由于我国炼油厂在炼油过程出产的副产品液化石油气中含有一定的水分,水分子和液化气分子亲合在一起,但这是有条件的,就是随着液化气温度降低,水分子就会产生离析,分离出来的水分,由于比重比液化气重,就会沉在容器的底部。而且温度越低,分离出来的水分就会越多。所以在处于冰冻线以北地区的液化石油气储罐的根部排污阀门应加装伴热保温装置,防止阀门和法兰接口被冻坏。而西安液化气储灌厂的事故储罐并没有加装排污阀门的伴热保温装置,致使冬季该阀门法兰密封垫被冻损(水结冰时膨胀压力所产生的破坏力是相当大的)。发生事故的时间是35,正处于气候转暖化冻时期,这样该排污阀门的法兰密封垫经过这一冻一化,使其损坏加剧,强度降低,失去其密封作用。

通过上述分析我们对西安液化气储灌站199835爆炸事故的原因能得到一个清楚的结论。综合概述如下:19983516时左右西安液化气储灌厂一个400M3(11)储罐根部排污短管和第一道阀门的法兰接口处的密封垫损坏失效(主要原因是冬季该排污阀门部位未加装伴热保温装置被系统内部结冰冻损)致使储罐内液化石油气大面积泄漏,并同空气混合形成爆炸性混合气体向四周扩散,后遇70外该厂配电室电火花产生第一次空间爆炸,十几分钟又发生第二次空间爆炸,大约40分钟后罐区大火又相继把400M311号储罐和12号储罐烧炸,也就是第三次、第四次爆炸。事故造成死亡12人,重伤15人,轻伤15人,直接经济损失2000多万元。

二、液化石油气储罐根部法兰接口泄漏的技术防范措施

西安液化石油气爆炸事故是一起典型的由于储罐根部法兰泄漏造成的恶性事故。这类事故具有突发性和难以控制性,一旦发生将产生巨大的危害和极其严重的后果。西安事故在全国燃气行业影响极大,教训极为深刻。这类事故在我公司也曾出现过,由于当时采取了果断有效的技术处置措施,最终控制住泄漏,没有酿成爆炸事故。以下我就如何有效地预防和应急处置的技术防范措施及其相应对策论证如下:

1、预防措施

(1) 将液化气储罐根部所有短管(包括排污、液位计、液相)平焊法兰接口更换成凹凸(子母口)法兰,并将第一道阀门的压力级别由2.5MPa更换成4.OMPa

(2) 将液化气储罐根部所有短管与第一道阀门连接的法兰接口处的原用的耐用石棉垫更换成金属缠绕垫片,以提高密封垫自身的强度。

(3) 采用“不停车带温、带压、强注式封堵”技术。

该技术主要用于高压、高温介质的管道、阀门和法兰接口泄漏时用特制的(事先测量加工好)金属卡具将被损坏的部位箍住,再将密封胶用高压枪注入卡具与管道的缝隙中起到密封作用,从而堵住泄漏。但是我们考虑到一旦法兰接口发生大量泄漏,现加工和安装卡具将非常困难,并延长了抢修时间。因此,我们采取了在储罐根部第一道阀门法兰接口处事先将测量加工好的金属卡具安装好的措施,其作用是一旦此部位发生液化气泄漏能立即用高压枪向卡具里注胶封堵,阻塞液化气泄漏。(也可在未出现法兰接口泄漏之前,事先把密封胶注进卡具里,起到外加强化密封的作用,但必须注意密封胶有效期两年,到期应进行更换)

(4) 在我国冰冻线以北的地区,冬季液化石油气储罐根部的排污阀门和液位计阀门必须加注伴热保温装置。

以前多数采取蒸汽伴热的装置,但由于不稳定因素较多,伴热首线容易发生冻堵,使蒸汽伴热失效,建议采用我公司现在使用的防爆电热带保温设施,能自动保持恒温,现场设有温度计,便于检查。

2、液化气储罐根部法兰泄漏发生后紧急抢救处置措施

以上我已论述了液化气储罐根部法兰泄漏的各种预防措施,那么此处一旦发生液化气泄漏应怎样正确、及时、有效地采取技术处置措施,来进行事故的抢救和抢修,避免事态的恶化和其他次生灾害的发生,这也是至关重要的,以下我就此进行论述。

(1) 安装液化气储罐应急注水设施

液化气储罐应急注水设施是利用储罐原有的设施加以改装,即将储罐的排污管或回液管与储罐的消防喷淋管线之间加装阀门和高压快装接头,使系统的液化气管线和消防水线在平时是处于断开状态(防止由于阀门不严液化气窜入水线),但是一旦发生储罐根部法兰泄漏事故,可迅速将高压快装接头对接好,立即启动消防水泵,将消防水通过快装接头进入储罐的回流管线或排污管,再注入到储罐内,由于水的比重比液化气大,水进入罐内沉积在罐底,从而起到了水封作用,使储罐根部泄露处向外泄漏的是水,而不再是液化气,它可以有效地阻断液化气向外界泄漏,这样降低了现场抢修的危险性和提高现场抢修的可操作性,在这样相对安全的抢修环境中,抢险人员可按照事故应急方案的操作程序,采用在泄漏处打卡子或进行压力封堵等办法来处置好泄漏部位。(见图1-2)

(2) 使用储罐应急注水的方法,还有两点需要说明:

第一,如果事故发生在冬季和春秋季节,液化气系统的压力一般低于消防水系统的压力,可直接采用原有系统的消防泵。但是如果在夏季,再加上液化气的轻组分含量较多(油质较好),那么液化气系统压力有可能高于消防水系统的压力,这样就需要在消防泵房增设一台高压消防水泵以备夏季向罐注入时使用。

第二,一般较大型的储罐区都应留有事故状态下倒罐用的备用储罐。使用储罐应急注水方法可将事故储罐中的液化气通过气相管用水顶入备用储罐,这样从根本上消除事故储罐危险。

三、吸取西安事故的教训,提高燃气企业的防灾、抗灾能力

西安液化石油气储灌厂199835发生的恶性爆炸事故所造成的伤亡和财物损坏是巨大的,是国内罕见的事故,它给我们的教训是极其深刻的。所以我们有必要很好地总结该事故的教训,提出有效的防范措施和应急事故抢险预案,上一章节我已就相对此类事故的技术防范措施进行论述,以下重点论述一下如何加强事故现场应急抢险、紧急处置能力,提高各级指挥人员和一线操作人员的专业技能,以真正全面提高企业防灾、抗灾的水平。

1. 制定“事故应急预案”和“突发性事故快速成反应机制”

事故应急预案是根据本企业各个重点(易发事故和火灾)部位和岗位的不同性质和特点,分别制定出各重点部位和设施出现各种突发性事故的紧急抢修处置的方法和操作步骤。如我公司按《安全生产保证体系》生产过程五大环节、每个环节又分解成若干控制点,共有23个控制点,这就是所谓的23个重点部位,而每个重点部位都要建立事故应急预案,这样综合起来就形成了我公司整体的“突发性事故应急预案”。

突发性事故快速反应机制,主要指组织指挥事故现场抢险救灾所应具备的各种相应程序、条件和能力。主要有事故现场指挥顺序和分工、组织指挥机构的职责、通讯联络的方式及所配备的通讯器材、抢修车辆配备、抢修设备和器材的配备、抢险人员要求等等。

总之建立和完善“事故应急预案”和“突发性事故快速反映机制”是燃气企业正确、及时地处置和抢救各种突发性事故所必须具备的。

2. 加强参与抢修抢险人员和重点岗位操作人员技能培训,定期组织各种模拟事故的演练

人的技能和专业素质是至关重要的,可以说是起决定作用的,没有人的操作和实施,再好的预案也是无法完成的。所以说,企业必须把职工专业素质、专业技能的培训教育提到重要的日程。目前,我公司每年都要组织各级管理人员、技术人员以及在岗位职工(脱产或半脱产)进行岗位职责、岗位操作技能和应急事故处理技能的集中培训一至二次,并且组织考核,成绩合格才能上岗。

定期组织各种模拟事故的演习也是十分必要的,通过演习,各级指挥人员和抢险人员能进一步熟悉掌握和运用执行事故预案,锻炼了抢险排险的操作技能,这样真正遇到突发性事故,才能做到心中有数,心里不慌,做到指挥有序,操作有序准确。我公司目前各单位每年都要组织两次综合较大规模的突发性模拟事故的演习。也请一些市消防部门联合组织演习,起到了很好的效果。

3. 提高处置扑救特种火灾的能力

西安液化气爆炸事故伤亡人数过多的一个重要原因是没有掌握液化石油气泄漏和液化气火灾的正确处置方法,而还要按照常规火灾扑救的方法,搞“人海战术”,后果造成众多的人员(消防人员和职工)伤亡这个惨痛的教训。

对于任何一起液化气泄漏事故,首先是要立即采取措施,切断气源或堵塞漏点,这样只要派少数专业人员穿戴好防护衣、空气呼吸器及必备抢修工具在事故地点处置泄漏点。而其它无关人员应尽快疏散到安全区域(气体爆炸极限以外),并应迅速切断电源、火源,断绝厂周围的交通。因为此时再多的人在现场也起不到作用,只能造成一旦发生爆炸伤亡人员的增多。处置这种泄漏,只要方法得当还是有办法堵塞或缓解的,即使遇到根本无法控制大面积泄漏,我公司也有相应的处置规程(起动点火程序,牺牲局部,保证全局和众多人员生命、财产的安全)

再有处置液化气火灾,有些情况不要立即将火灭掉,而应判明情况再切实保证能切断气源的情况下再去灭火,让其稳定燃烧。否则可燃气体扩散造成危害更大。

对于以上由于液化气泄漏造成火灾(特种火灾)处置扑救方法,不仅我们抢险人员要清楚,而且专业消防队也要这样尽快熟悉掌握消防队在特种火灾现场的指挥系统,最好有专业人员配合,效果会更好。

结论

西安液化石油气储罐厂的爆炸事故是一起典型的由于液化气储罐根部短管和第一道阀门法兰接口密封垫损坏失效,造成难以控制的液化气大面积泄漏。所以储罐根部法兰接口是系统的薄弱环节,也是我们需要重点预防的部位。本文结合西安事故的原因分析和教训,重点论述就如何预防此类事故发生提出相应的技术防范措施和对策,并且就如何提高燃气企业防灾、抗灾能力进行论述。这些都是历次有些是血的教训才得出来的,它对所有液化气企业都有很好的现实意义和很强的借鉴价值。其技术要点和技术防范措施也得到了全国燃气主管部门建设部的肯定和采纳,已向全国推广。最后建议主管“燃气设计规范”的有关部门是否能将其技术要点、关键部位设备选型、储罐附加安全装置在储罐上安装,能否给予参考借鉴。

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