液化石油气储罐泄漏的消防安全设计对策分析

液化石油气储罐泄漏的消防安全设计对策分析

陈森平

安徽实华工程技术股份有限公司宁波分公司，浙江省宁波市 315000

摘要：在我国石油化工行业快速发展的背景下，为了提高石油化工企业生产安全性，必须做好液化石油气储罐泄漏管理工作，采用科学的消防安全方式，提高液化石油储罐使用安全性。在液化石油储罐使用过程中，因为液化石油气具有易燃易爆特性，如果出现泄漏问题，很容易引起火灾及爆炸事故，为此需要优化消防安全设计方案。因此，本文将对液化石油气储罐泄漏的消防安全设计对策方面进行深入地研究与分析，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步提高消防安全科学性。

关键词：液化石油气；储罐设备；泄漏问题；消防安全；设计对策

液化石油气储罐作为化工企业的重要基础设备，液化石油气是指采用物理方式将石油利用加压方式转变为液态，并将其储存在专用的储罐中，从而满足存储及运输需求。液化石油气具有易燃易爆特性，特别是在液化石油气储罐发生泄漏问题后，泄漏的液化石油气如果遇到明火，则会发生强烈爆炸，从而导致石油化工企业出现严重的经济损失，还会对工作人员生命安全造成很大威胁。为此，加强液化石油气的消防安全设计，已经成为石油化工企业的重要基础工作。

1.液化石油气储罐泄漏危害分析

液化石油储气罐是石油化工企业中最为重要的存储设备之一，在石油化工生产中具有重要的作用。下图为某石油化工企业采用的液化石油气储罐。

图1：某石油化工企业采用的液化石油气储罐

1.1燃爆事故危害分析

因为液化石油气自身具有极强的易燃易爆性，所以在液化石油气发生泄漏后，挥发到空气中的油气气体在与环境中的明火遭遇后，会发生极为严重的爆炸事故。液化石油气泄漏后会在空气中挥发出大量的石油气，从液体变为气体的过程中，液化石油气体积会不断增加，同时具有更强的挥发性和流动性，能够在环境中不断扩散，可以看出液化石油气容易引发爆炸事故。同时因为液化石油气的挥发气体无色、无味，挥发过程中不容易被发现，当空气中的液化石油气达到一定浓度后，容易引发强烈的爆炸事故[1]。

1.2中毒事故危害分析

液化石油气的主要构成成分为碳氢化合物，该化合物具有极强的毒害性，对于人体会产生直接影响。在液化石油气发生泄漏后，碳氢化合物被人体吸入后，会产生麻醉作用，随着人体吸入液化石油气浓度不断提升，会出现强烈的中毒反应，最为典型的症状为吸入者的神经系统会受到麻痹作用，导致吸入者昏迷，严重时甚至会导致吸入者死亡，对于人体具有很大危害，是液化石油气泄漏问题能够引起的重要事故。

1.3经济损失事故危害

当液化石油气发生泄漏后，会对石油化工企业造成严重的经济损失。液化石油气自身价格较为昂贵，泄漏后会导致石油化工企业可用的生产原料减少，如果发生意外事故，还需要额外的成本支出，对于石油化工企业发展十分不利。

2.液化石油气储罐发生泄漏问题的主要原因分析

2.1质量原因

液化石油气储罐质量原因主要包括设计方案不够科学、材料质量较差、制造工艺不符合要求、综合强度不足、加工焊接组装不够科学、结构缺陷以及零部件不合格等，是液化石油气储罐发生泄漏问题的主要原因，能够引起液化石油气储罐质量较差的因素较多，所以为了提高液化石油气储罐应用安全性，必须做好液化石油气储罐设计、加工以及管理工作。

2.2工艺原因

导致液化石油气储罐发生泄漏的工艺原因主要包括高流速介质冲击磨损、反复应力作用、腐蚀性破坏、冷脆裂缝、老化编制以及内部高压超高等。例如，液化石油气储罐的排污阀位于其结构底部，所以很容易发生冻裂问题，且在操作过程中容易发生泄漏问题。液化石油气储罐本地的第一道法兰垫片会由于没有及时脱水，在冬季容易出现冻裂问题，或由于法兰垫片质量问题引起泄漏问题。

2.3受热原因

根据石油化工企业的生产实践经验来看，导致液化石油气储罐出现泄漏问题最为广泛的因素为受热，热作用的热源主要包括火灾热源、夏季高温辐射热源都能够。液化石油气储罐在受到热影响后，储罐管壁温度会不断升高，从而导致储罐材料质量受到影响，同时储罐内部介质压力也会不断提高，在储罐主体以及支撑件所承受应力超过其能够承受的阈值后，就会发生机械破裂问题。通常情况下，普通的碳钢在温度提高到300摄氏度以上时，材料强度就会不断降低。液化石油气储罐内部压力的提升，主要是因为饱和蒸气压的作用，以及在达到临界温度后，物态会发生改变，且液体体积会逐渐膨胀。低于60摄氏度的规定充装液化石油气储罐以及低于临界温度使用的液化石油气储罐，液化石油气储罐内部气液两相共同存在，如果温度升高，那么饱和蒸汽压力则会不断提高，当液化石油气储罐被加热到超过临界温度后，液化气则无法以液态存在，液化石油气体积会不断膨胀，从而导致泄漏问题发生。液态液化石油气储罐的膨胀系数远远高于气态，体积膨胀系数超过水几十倍，温度越高则体积膨胀越大，液体的膨胀性和不可压缩性是液化石油气储罐在被液相充满时发生泄漏问题的主要因素[2]

。

2.4其他因素

其他因素主要包括石油化工企业在生产过程中，对液化石油气储罐的物理损坏，比如车辆撞击、施工破坏、飞射物打击等，或液化石油气储罐发生下沉以及倾斜问题，都会导致液化石油气储罐出现泄漏问题，在石油化工企业生产实践中较为常见。

3.液化石油气储罐泄漏消防安全设计有效优化措施分析

通过上文的分析可以看出，液化石油气储罐会受到多种因素的影响，出现泄漏问题，一旦发生泄漏问题，如果察觉不够及时，则会引起严重的安全事故，对于工作人员以及石油化工企业产生很大负面影响，所以为了保证生产安全性，必须做好液化石油气储罐消防安全管理，结合液化石油气储罐以及生产工艺、生产环境的实际情况，采用科学的设计方案，不断提高液化石油气储罐消防设计方案质量。因此，结合实践经验，本文提出如下几项有效的消防安全设计优化措施：

3.1液化石油气储罐质量设计优化

液化石油气储罐的设计、材料选择、加工制造以及安装，需要严格按照国家相关规定进行。一般情况下，材料选择需要按照压力容器的规定标准，液化石油气储罐需要对其进行热处理，从而消除焊接过程中出现的压力变化，焊接必须保证可靠性，同时需要对其进行无损探伤，明确焊接是否存在质量问题；液化石油气储罐安装时需要采用刚性且不燃的坚固基础；法兰、垫片以及紧固件的压力不能超过设计压力；罐体第一道法兰垫片需要选择符合质量标准的聚四氟乙烯材料，不能采用石棉材料法兰垫片；液化石油气储罐埋地设计需要严格依据国家规定标准，并采用等级最高的防腐绝缘保护层，对阴极的防腐设计进行优化；采用相应的防腐措施，引出的管道阀门后需要安装绝缘法兰隔断；在液化石油气储罐正式投入使用前，需要严格依据压力容易的安全规定对其进行强度检测和气密性检测；在投入使用后需要加强日常维护保养工作，定期进行开罐检验工作，避免由于储罐故障而引起泄漏问题[3]。

3.2液化石油气储罐合理设置优化

首先，液化石油气储罐进液管道和液相回流管道需要直接进入储罐的气相空间中，如果管道发生泄漏问题，会导致气体直接泄漏，危害性相比于液体泄漏更小。其次，液化石油气储罐脱水排污需要安装二次脱水设备，也就是脱水包，脱水宝的设计压力需要高于液化石油气储罐设计压力，储罐脱水设备与管段连接之间需要安装切断阀；如果石油化工企业处于冬季寒冷区域，则需要从储罐底部引出脱水排污管，并在管道中加装保温装置，防止排污阀门以及法兰垫片因为低温出现冻裂问题。第三，液化石油气储罐与周围需要安装防火堤，高度需要依据相关规定设计，保证液化石油气储罐漏液时不会发生外流现象，同时保证通风性，能够有效提高消防安全性[4]。最后，如果石油化工企业处于城区内，液化石油气储罐需要埋地安装，从而能够有效避免由于车辆出入碰撞液化石油气储罐，是提高液化石油气储罐使用安全性的有效措施，保证液化石油气储罐不受到破坏。

3.3液化石油气储罐隔火防热设计优化

液化石油气储罐的防火间距能够降低燃烧区的热辐射，从而降低对临近液化石油气储罐的影响，使得临近的储罐不会因为受热而出现破裂问题。因为液化石油气具有极强的易燃易爆性，所以防火间距较大，储罐之间的防火间距必须高于相邻储罐的直径，并采用分布排列的方式，储罐采用单排布置形式，每组之间的距离不能低于20m；液化石油气储罐以及储罐区域与明火或能散发火花的区域、构筑物以及场所，防火间距需要严格按照国家规定进行设计。隔火防热设计对于保障液化石油气储罐安全性具有重要意义，是提高消防安全性的主要因素，如果设计存在问题，很容易引起安全事故。例如，墨西哥国家石油公司液化石油气储罐运站在1984年，因为管道泄漏引起大火，导致发生严重的蒸汽爆炸事故，直接导致超过600人死亡，超过6000人员受伤，该事故的主要原因为液化石油气储罐防火间距过小，当一个液化石油气储罐发生爆炸后，相邻储罐受到直接影响，从而引起连环爆炸事故。

隔热层防护为通过低导热性材料以及内部能发生吸热的隔热材料，将其覆盖到罐体表面区域进行防护，通过安装具有较高防火率的隔热层，能够有效降低液化石油气储罐关闭受到高温的影响，延缓管壁升温速度，从而降低液化石油气储罐管内因受热而导致的压力提升。在液化石油气储罐内部具有液化气体的情况下，容器内气相部分的管壁温度一般保持在300摄氏度以下；具有安全阀的较小容积容器，安全泄放时间能够达到1小时以上，较大容积的容器能够超过多个小时，从而能够为防止火灾扩大和火灾扑灭提供更加充分的时间。但是结合实际情况来看，隔热层防火设计在前期需要大量的投资，并使得罐体及其支撑结构重量提高，会对罐体日常检修产生不利影响，所以这种方法一般用于可移动的液化石油气储罐中。

除此之外，HAN材料具有良好的防护性，通过在液化石油气储罐内壁安装一层HAN材料，因为HAN材料的传热面积较大，从而能够提高液化石油气储罐导热系数，使得其传热速率发生变化。受热液化石油气储罐液面以上的气相部分，关闭热量会迅速传递到罐内的HAN材料中，利用HAN材料传递到液相，从而能够降低管壁温度，管壁的金属材料则能够保持强度。利用HAN材料导热防护层，其厚度需要保证气相关闭的热量能够传递到液相中，才能够避免气相管壁过热问题出现。一般情况下，容积为100立方米的液化石油气储罐，在一侧火焰辐射强度为60—70kW/㎡情况下，HAN材料的平均安装厚度为50cm左右，实际安装一般为70cm

[5]。

3.4避免液化石油气储罐泄漏气体聚集的设计措施

如果液化石油气储罐泄漏后，气体大量聚集，则更容易发生爆炸事故，所以在消防安全实际中，需要采用避免泄漏气体聚集的方式。液化石油气储罐区域需要设计在最小频率风向的上风侧位置，不能建设在窝风地区，尽量选择通风性较为良好的区域，从而能够及时将泄漏的气体排出。液化石油气储罐需要采用露天设计方式，不能安装在室内或地下区域，从而能够有效避免液化石油气储罐泄漏气体在室内聚集。液化石油气储罐区域需要加强对低洼点的控制，除了一些必须安装的储罐阀门、操作井、消防水池、消防栓等，不能在地下以及半地下构筑物中装置。

3.5液化石油气储罐安装检测装置设计优化

为了保证液化石油气储罐消防安全性，必须设计安装液位测量仪表、温度测量仪表以及压力测量仪表。液位测量仪表需要具有高低液位报警功能；压力测量仪表需要设计压力上限报警功能，针对容积较大的液化石油气储罐，液位测量及压力测量需要设计远距离二次传输仪表，防止出现温度过高、压力过高以及液位过高等问题。为了能够及时发现液化石油气储罐的泄漏问题，需要在储罐区域、装车区域等危险场所，尤其是低洼区域的阀门、操作井等容易积聚液化石油气的区域，安装气体浓度检测装置以及自动报警装置，报警临界点需要高于液化石油气爆炸浓度的20%，才能够起到良好的安全防护效果；液化石油气储罐区域的巡查作业热源，需要携带手提式防爆型可燃气体浓度检测报警装置，从而及时发现液化石油气储罐区域是否存在气体浓度过高问题。

3.6液化石油气储罐安全泄放装置设计优化

液化石油气储罐中的安全阀能够防止超压引起的泄漏问题出现，安全泄放还能够起到泄压冷却的作用，所以需要对液化石油气储罐的安全泄放装置设计进行优化。通常情况下，液化石油气储罐需要安装全启封闭弹簧安全阀，容积在100立方米以上的储罐需要安装至少两个安全阀，并安装放散管，管径需要超过安全阀的出口直径；放散管管口必须高于操作平台至少2m、高出地面至少5m。位于安全阀与液化石油气储罐之间的阀门，必须处于开启状态，同时需要设置铅封，安群发每次开启压力不能超过液化石油气储罐的设计压力，且安全阀至少需要每年进行一次检查，从而能够有效提高液化石油气储罐消防安全性。

结语

综上所述，本文全面阐述液化石油气储罐泄漏问题的危害，并对引起泄漏问题的主要原因进行分析，最后提出多项有效的液化石油气储罐消防安全设计优化措施，希望能够对石油化工企业发展起到一定的借鉴和帮助作用，不断提高液化石油气储罐使用安全性，促进我国石油化工产业发展。

参考文献

[1]邢源远. 大型石油化工企业储罐区消防安全对策研究[J]. 石油石化物资采购, 2020,44(27):1-1.

[2]邓姗. 液化石油气储罐泄漏的消防安全设计对策探讨[J]. 石油石化物资采购, 2020,12(001):1-1.

[3]杨思远. 液化烃储罐区消防安全措施研究探讨[J]. 石油石化物资采购, 2020,55(26):2-2.

[4]杨华. 关于火灾及抢险救援事故中液化石油气钢瓶处置措施若干认识误区的探析[J]. 中国应急救援, 2020,000(001):5-5.

[5]宫羽丽. 液化石油气储罐安全阀选型及检测仪表的设置[J]. 石油和化工设备, 2021, 24(003):4-4.