儲罐本質(zhì)安全管理水平提升

儲罐本質(zhì)安全管理水平提升第一章、內(nèi)浮頂（拱頂）儲罐安全現(xiàn)狀（一）儲罐附件的本質(zhì)安全水平低目前，我國在立式鋼結(jié)構(gòu)儲罐主體（罐底、罐壁和罐頂）的設(shè)計、建造及驗收等環(huán)節(jié)有著嚴格的技術(shù)標準和管理流程，但在儲罐安全附件要求方面存在空缺，認證、檢驗程序不規(guī)范，儲罐安全附件多作為單一產(chǎn)品進行管理。在采購、使用和日常維護過程中，其優(yōu)劣基本多憑借甲方的經(jīng)驗和乙方的宣傳，對其性能沒有嚴謹?shù)臋z驗手段和管理辦法，使用單位把自身的安全需求寄托于廠家自身質(zhì)量保證。具體表現(xiàn)為以下幾個方面：1.內(nèi)浮盤可靠性低。內(nèi)浮盤的本質(zhì)安全水平與其自身的“密封性”、“穩(wěn)定性”、“耐火性”和“可維修性”密切相關(guān)，浮盤應(yīng)具備一定強度的“穩(wěn)定性”和“耐火性”，可避免儲罐閃爆之后，浮盤失穩(wěn)或失效引發(fā)全面積火災(zāi)。如“6·29鎮(zhèn)海煉化雷擊石腦油儲罐閃爆事故”，儲罐初次閃爆之后，浮筒式浮盤發(fā)生傾覆引發(fā)全面積火災(zāi)。浮盤應(yīng)具有良好的可維修性，箱式全接液和蜂巢粘接全接液可維修性較差，箱體泄漏之后，拆卸難度增大，增加了儲罐的檢修風(fēng)險。如“5·12上海賽科苯罐檢維修閃爆事故”因浮箱內(nèi)部存有大量苯積液，浮箱被打孔后，箱體內(nèi)的苯積液流至罐底板，導(dǎo)致罐內(nèi)形成爆炸性混合氣體，遇點火源發(fā)生閃爆。全金屬全焊接蜂窩浮盤能有效地提升儲罐的本質(zhì)安全＆環(huán)保2.呼吸閥和浮盤的密閉性是企業(yè)提質(zhì)增效的重要保障呼吸閥和浮盤的密封性是減少油品損耗、提升氮封系統(tǒng)運行效率和滿足無組織排放達標的重要保障。一方面，當前氮封系統(tǒng)壓力控制范圍狹窄，壓力控制閥（呼吸閥、單呼閥、氮封閥）的控制壓力相互之間易產(chǎn)生交集，易導(dǎo)致氮封系統(tǒng)失效。另一方面，《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》（GB37822-2019）標準的實施，要求氮封儲罐的呼吸閥和無氮封儲罐的罐頂通氣孔位置的油氣濃度不應(yīng)超過5000μmol/mol(重點地區(qū)為2000μmol/mol，中石化要求為4000μmol/mol)。由于氮封儲罐罐內(nèi)油氣濃度普遍較高，如果呼吸閥密閉性不達標，呼吸閥口將無法滿足排放標準。3.阻火器是保障儲罐及連通系統(tǒng)安全的基石儲罐氣相連通支線管道和罐頂中央通氣孔上設(shè)置的阻火器性能是否達標，是確保儲罐安全運行的重要保障。未設(shè)阻火器或性能不達標所引發(fā)的儲罐事故案例共有4起，如“2014年6·9揚子石化酸性水罐硫化亞鐵自燃事故”，事故儲罐的連通管線上未設(shè)阻火器，導(dǎo)致罐區(qū)發(fā)生群罐火災(zāi)事故，另外3起事故的罐頂中央通氣孔未設(shè)阻火器或阻火器失效，而由雷擊引燃罐內(nèi)的可燃氣。儲罐火災(zāi)（二）儲罐安全附件的檢測和評估能力不足由于儲罐不屬于特種設(shè)備，最能反映儲罐安全狀況的全面檢驗只對罐體腐蝕和裂紋進行檢測，儲罐安全附件檢驗技術(shù)要求不明確，其優(yōu)劣基本多憑借使用經(jīng)驗和廠家宣傳。當前國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)尚不具備能力對儲罐的安全附件進行有效、全面的檢測和評估，如浮盤、呼吸閥、氮封閥、緊急泄壓閥和阻火器等。（三）儲罐安全附件的技術(shù)標準要求低或規(guī)范缺失。如我國對呼吸閥的泄漏量要求為0.4m3/h，遠低于API和ISO要求的0.014m3/h和部分國家要求的0.0017m3/h。另外，呼吸閥、單呼閥、氮封閥等安全附件在產(chǎn)品和使用方面技術(shù)標準不完備或可操作性差。第二章、意見和建議（一）本質(zhì)安全設(shè)計方面1.非強制要求做油氣密閉處理的在役儲罐。推薦采用“高效內(nèi)浮盤技術(shù)+高效密封技術(shù)”，在提升儲罐本質(zhì)安全水平基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)罐頂VOCs排放值不超過2000μmol/mol的要求。雙層大補償彈性密封圈2.需做油氣密閉處理的在役儲罐。推薦采用低超壓10%呼吸閥和阻爆轟型阻火器。由于氮封儲罐具有密閉性，因此不論采用何種內(nèi)浮盤技術(shù)，受浮盤泄漏以及罐壁掛油的影響，罐內(nèi)氣相空間油氣濃度值超標情況成為客觀存在。因此，對于氮封儲罐，應(yīng)重點關(guān)注氮封系統(tǒng)的密閉性、罐內(nèi)氧含量的控制和群罐火災(zāi)的防控，提升氮封系統(tǒng)密閉性的關(guān)鍵在于準確控制呼吸閥的泄漏量，低超壓10%呼吸閥有助于在較窄的壓力控制區(qū)間內(nèi)，實現(xiàn)這一目的，避免儲罐在微正壓狀態(tài)下持續(xù)泄漏，在減少油氣和氮氣泄漏損耗的同時，同時滿足無組織排放要求。阻爆轟型阻火器有助防止連通的罐區(qū)發(fā)生群罐火災(zāi)事故。3.需做油氣密閉處理的新建儲罐。對甲B和乙A類介質(zhì)推薦采用“微內(nèi)壓儲罐+隔熱措施”技術(shù)。適當將儲罐的設(shè)計壓力由2kPa提升至4-6kPa，在投資成本略增的情況下，可大幅減少儲罐“呼吸”造成的氮氣和油氣損耗。另外，也擴大了氮封系統(tǒng)壓力控制區(qū)間，使儲罐壓力控制系統(tǒng)更加可靠，氮封系統(tǒng)更高效。對儲罐的外壁采取隔熱措施，如隔熱涂料、保溫層、雙壁儲罐等技術(shù)，有利于減少儲罐的“小呼吸”損耗。其中增加保溫層，可減少67%的“小呼吸”損耗；采用雙壁儲罐可減少75%的呼吸損耗。4.非強制要求做油氣密閉處理的新建儲罐。推薦采用“高效內(nèi)浮盤+高效密封+鋁網(wǎng)殼”技術(shù)。儲罐鋁網(wǎng)殼是一種采用1.2mm鋁合金板和鋁合金三角網(wǎng)架作為支撐結(jié)構(gòu)的罐頂技術(shù)，該技術(shù)在國外的常壓儲罐上已經(jīng)廣泛應(yīng)用。其技術(shù)優(yōu)勢在于免維護，罐頂材質(zhì)全部為鋁制材料，降低腐蝕風(fēng)險；成本低，同尺寸鋁網(wǎng)殼罐比鋼網(wǎng)殼罐頂?shù)某杀靖停桓p的罐頂有助于罐壁厚度和基礎(chǔ)方面的減少而節(jié)約投資。鋁網(wǎng)殼（配圖）為防止儲罐罐頂遭直擊雷燒穿發(fā)生閃爆問題，目前規(guī)范要求儲罐頂板材料厚度不應(yīng)小于4mm。針對該問題，采用高效內(nèi)浮盤和高效密封技術(shù)，可有效將儲罐的罐內(nèi)油氣濃度控在爆炸下限以內(nèi)。另外，也可采用抗雷擊型材料，消除直擊雷的擊穿風(fēng)險。建議：注重儲罐本質(zhì)安全的提升和VOCs源頭治理。長期來看，儲罐“呼吸”造成的油氣損耗、氮氣損耗以及油氣收集系統(tǒng)和處理系統(tǒng)的設(shè)備投入和運行維護費用造成的經(jīng)濟損失要大于提升儲罐及其安全附件本質(zhì)安全的一次性投入，因此：a）基于儲罐長周期運行和本質(zhì)安全提升的考慮，建議由設(shè)計院對不同介質(zhì)存儲方案的投入與產(chǎn)出進行詳細核算。b）建議選取若干有代表性的危險化學(xué)品儲罐，對相關(guān)技術(shù)進行試點應(yīng)用。安工院對試點儲罐的節(jié)能降耗、環(huán)保排放達標、經(jīng)濟性等效果進行長期跟蹤，確保新技術(shù)具有普遍推廣的意義。（二）安全運行方面1.氮封系統(tǒng)應(yīng)進行正規(guī)設(shè)計，并確保有效工作。2.嚴格落實《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術(shù)要求（試行）》，做好運行期間儲罐的罐內(nèi)氧含量和油氣濃度監(jiān)測。3.定期對儲罐的呼吸口等泄漏點開展檢測，并對泄漏狀況進行分析和評估。定期對氮封閥、呼吸閥、緊急泄壓閥等安全附件進行校驗，確保其完好可靠。（三）直接作業(yè)環(huán)節(jié)方面1.嚴禁在存有危險化學(xué)品的儲罐、罐頂空間，及與儲罐直接相連的部件、管路進行用火作業(yè)。2.在罐區(qū)內(nèi)可能存在易燃易爆油氣泄漏的區(qū)域進行非動火施工作業(yè)時，應(yīng)強化作業(yè)前的JSA工作，作業(yè)過程要連續(xù)監(jiān)測施工區(qū)域可燃氣體。作業(yè)人員要穿戴勞保用品、使用防爆工器具。3.儲罐檢維修前，應(yīng)進行水洗、蒸罐、置換等處理，對有硫化亞鐵自燃風(fēng)險的內(nèi)浮頂儲罐，應(yīng)進行鈍化。在清罐后交付前，應(yīng)檢查內(nèi)浮盤和密封是否存在泄漏，嚴格執(zhí)行《關(guān)于加強內(nèi)浮頂儲罐檢維修安全管理的緊急通知》《關(guān)于下發(fā)煉化企業(yè)內(nèi)浮頂儲罐清罐和內(nèi)部檢修作業(yè)指導(dǎo)意見（試行）的通知》。4.當儲罐檢維修作業(yè)內(nèi)容發(fā)生變化時，應(yīng)按變更管理要求重新編制、審批方案，重點對變更作業(yè)進行危害識別、風(fēng)險分析。（四）標準制修訂方面基于我國儲罐的安全現(xiàn)狀和環(huán)保需求，結(jié)合國際先進技術(shù)和優(yōu)秀做法，建立健全儲罐安全附件的標準體系。建議組織相關(guān)單位完善儲罐安全附件標準體系，包括氮封閥、呼吸閥、單呼閥、緊急泄壓閥、全接液浮盤與高效密封等，為提升儲罐本質(zhì)安全和安全管理提供依據(jù)。（五）檢測檢驗方面建議由大型儲罐安全附件檢測檢驗平臺，開展儲罐安全附件的檢測與認證，為系統(tǒng)內(nèi)儲罐安全運行提供技術(shù)支撐。檢測平臺內(nèi)容包括浮盤性能評估實驗室、密封性能評估實驗室、氮封系統(tǒng)效能評估實驗室、罐-罐連通安全性評估實驗室。附錄C：氮封系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀與低超壓10%呼吸閥氮封系統(tǒng)是提升儲罐安全、減少油品損耗、環(huán)保排放達標的重要保障。但目前氮封系統(tǒng)壓力控制區(qū)間狹窄，壓力控制閥（呼吸閥、單呼閥、氮封閥）的控制壓力相互之間易產(chǎn)生交集，易導(dǎo)致氮封系統(tǒng)密封不嚴或失效?！稉]發(fā)性有機物無組織排放控制標準》（GB37822-2019）標準要求儲罐的呼吸閥和罐頂通氣孔位置的油氣濃度不應(yīng)超過5000μmol/mol(重點地區(qū)為2000μmol/mol）。特別是對于氮封儲罐，罐內(nèi)油氣濃度普遍超標，如果呼吸閥密閉不嚴，那么呼吸閥口處的檢測值，無法滿足無組織排放標準要求。（1）“高壓”氮封運行狀況嚴格按照儲罐設(shè)計壓力為2kPa進行設(shè)計的氮封系統(tǒng)，可稱為“高壓”氮封。各壓力控制閥參數(shù)設(shè)置如下：呼吸閥排氣壓力Ps=1.35kPa（呼吸閥呈連續(xù)“呼出”狀態(tài)）。呼吸閥開啟壓力Pv=0.75×Ps=1.01kPa，各國對呼吸閥密閉狀態(tài)下的泄漏量都有要求。單呼閥排氣：0.9kPa。氮封常壓儲罐（2.0kPa）各安全附件定壓值示例圖（配圖）目前國內(nèi)外呼吸閥泄漏量要求現(xiàn)狀如下：（2）“低壓”氮封運行現(xiàn)狀對于老舊儲罐，為防止罐內(nèi)“超壓”失效，通常采用壓力值更低的呼吸閥和單呼閥，各壓力控制閥參數(shù)設(shè)置如下：*呼吸閥排氣壓力Ps=0.9kPa（呼吸閥呈連續(xù)“呼出”狀態(tài)）。*呼吸閥開啟壓力Pv=0.75×Ps=0.675kPa。*單呼閥排氣：0.6kPa（實際運行過程中，此時呼吸閥已處于連續(xù)呼出狀態(tài)）。（3）低超壓10%呼吸閥對氮封系統(tǒng)的影響呼吸閥泄漏量控制壓差是指氮封系統(tǒng)所用呼吸閥泄漏量控制壓力與單呼閥的差值，該值越大，儲罐氮封系統(tǒng)各壓力閥之間的壓力更容易控制，該值越小，壓力控制閥（呼吸閥、單呼閥、氮封閥）的設(shè)定壓力之間易產(chǎn)生交集，進而導(dǎo)致氮封系統(tǒng)失效。?P=Pv-P0其中：?P：氮封系統(tǒng)呼吸閥泄漏量控制壓差；Ps：呼吸閥排氣壓力Ps；Pv：呼吸閥泄漏控制壓力，[1-（10%～25%）]×Ps；P0：單呼閥設(shè)計壓力。1.對于“低壓”氮封（呼吸閥排氣壓力Ps=0.9kPa）低超壓10%呼吸閥將“低壓”氮封系統(tǒng)的泄漏量控制壓差由0.675-0.6=0.075kPa提升至?P=0.81-0.6=0.21kPa，大幅提升了氮封壓力控制系統(tǒng)的運行可靠性。2.對于“高壓”氮封（呼吸閥排氣壓力Ps=1.35kPa）：低超壓10%呼吸閥將“高壓”氮