成品油罐区紧急切断阀改造后的液位联锁优化分析

张一波

〔中国石化销售股份有限公司华中分公司 湖北武汉 430023〕

近年来,国内外石油化工行业事故时有发生,罐区储罐的安全态势也愈发严峻。针对成品油库储罐的安全运行,储罐紧急切断阀的设置[1]及液位联锁的设置变得极其重要,越来越多的在役成品油油库已经完成或正在完成库区储罐紧急切断阀的改造工作。

1 油气储存企业紧急切断系统的国家要求

国家应急管理部2022年下发的《油气储存企业紧急切断系统基本要求(试行)》中明确相关的设置要求[2],具体到紧急切断阀的安装位置、执行机构选型、阀体及电缆的选型、开关时间、关闭功能等。值得特别注意的是其中三点:一是紧急切断阀应设置在储罐与柔性连接之间,并采取防止水击危害的措施;二是紧急切断阀全行程关闭时间应满足工艺要求,自动关闭时间不宜超过180 s;三是液位超高联锁关闭进料切断阀。这三点导致不同企业之间紧急切断阀及联锁的设置有些区别。

虽然《油气储存企业紧急切断系统基本要求(试行)》只适用于油气储存企业在役大型地上常压储罐(公称直径大于或等于30 m或公称容积大于或等于10 000 m3的储罐,不含低温储罐)紧急切断阀的改造,但未来的安全要求只会越来越严格,标准只会越来越高,不保证以后中型或小型地上常压储罐也会参照此要求执行。

2 成品油油库紧急切断阀的设置情况

按照国家应急管理部要求,油气储存企业应在规定时间内完成紧急切断系统问题的整改工作。目前国内大部分油库储罐都是在役多年,在油库设计之初,没有单独考虑设置紧急切断阀。根据《油气储存企业紧急切断系统基本要求(试行)》,在役油库大部分储罐均是利用现有的罐根阀的手动阀改成远控阀的方式作为紧急切断阀使用。

3 成品油库紧急切断阀设置存在的问题及解决建议

3.1 罐根阀作为紧急切断阀遇到的问题及解决措施

根据应急管理部的要求,液位超高联锁关闭进料切断阀。目前大部分油库超高液位联锁均是由现场储罐上的音叉液位开关进行触发,联锁关闭工艺控制阀,触发的逻辑是“一取一”,这种联锁逻辑存在一定误触发的几率。一旦误触发,就会导致输油作业中断。尤其是油库若有长输管道收发油作业,管道压力较大,输油作业突然中断,紧急切断阀的快速关断导致管道憋压和水击。如果储罐的罐根阀和工艺控制阀之间有金属软管柔性连接,那么该处的渗漏风险将会加大,带来更大的风险隐患。同时,罐根阀在设计之初是一个极少动作的常开阀门,改造后作为紧急切断阀使用,无论是联锁触发还是阀门误动作,都会增加该阀门的动作几率,导致该阀门的故障率也会随之增加。如果出现阀门需要解体拆卸维修的情况,则清罐后才能处理,就会变得复杂。

解决建议:罐根阀设置为紧急切断阀时,紧急切断的触发条件改为中控室远程手动紧急切断按钮拍停,或者现场罐区防火堤外手动紧急切断按钮拍停。通过仅人为触发的方式减少液位开关误报联锁导致阀门动作的几率,实现罐根阀作为紧急切断阀使用时的稳定性和可靠性。而储罐液位超高报警依然联锁关闭储罐金属软管之后的工艺控制阀,这样可以避免罐根阀紧急关断带来的不利影响,同时能保证储罐的安全。

3.2 执行机构选型实际中遇到的问题及解决措施

《油气储存企业紧急切断系统基本要求(试行)》中提到紧急切断阀的执行机构可采用气动型、液压型或电动型。一般石油炼化企业会有稳定的气源,因此该类企业选择气动型。而目前绝大部分成品油油库没有完善的气源条件,因此采用液压型或电动型。液压型执行机构原先属于国外垄断技术,设备价格昂贵。近年来国内厂家不断技术攻关,也研发出相关产品,价格比进口产品低很多,但是和电动执行机构相比还是昂贵许多。液压型执行机构体积大,对现场安装空间要求较高,同时液压型执行机构质量也较大,如果装在阀门之上,不做支撑结构,日积月累会导致管道变形。电动执行机构安装方便,但对供电回路要求较高。《油气储存企业紧急切断系统基本要求(试行)》中指出电动执行机构应配置应急电源(如UPS、EPS、应急发电组等)。电动执行机构的动力电缆和信号电缆应采取防火保护,可采用耐火电缆、直埋敷设、电缆沟充砂敷设、在耐火电缆槽盒或耐火保护管内敷设等一种措施或多种复合措施实现[2]。针对这种情况,油库的主要问题是应急电源容量不足。如果油库储罐数量较多,带来紧急切断阀的数量更多。一旦发生紧急情况,想要同时关闭所有储罐的紧急切断阀,瞬时的功率和消耗的电能应急电源可能无法满足,导致紧急切断功能名存实亡,关键时刻没有起到作用。

解决建议:成品油油库在现场条件和改造资金允许的条件下,优先考虑液压型执行机构,其次选择电动执行机构。选择电动执行机构应测算好执行机构动力电源UPS的容量。如果有条件尽量满足罐区所有执行机构能够同时启闭。若无法满足,可以根据实际安全情况计算出最少动作执行机构的数量。在控制系统中做好相应启闭顺序,从而避免执行机构同时启闭瞬时功率过大出现UPS过载的问题。

4 结束语

针对成品油油库的储罐紧急切断阀改造的设置及联锁逻辑进行分析和思考,提供相应的设置建议,其余剧毒性的液位和气体储罐不在本次讨论范围内。国家相关的标准规范没有明确指出紧急切断阀的详细设置,都是不同规范之间的相互补充。应急管理部及时提出《油气储存企业紧急切断系统基本要求(试行)》,给相关企业提供了依据,但每家企业的情况各不相同,企业应仔细研读相关要求,结合自身实际做出相应整改方案,不应生搬硬套,应该从企业安全生产实际出发,正确设置储罐紧急切断阀及其联锁,做好相应配套设施,真正意义实现库区储罐安全。