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20m3液化石油气储罐风险评估报告设计.pdf

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    20 m3 液化 石油气 风险 评估 报告 设计
    资源描述:
    第3 0 卷第9 期 2 0 1 3 年9 月 吉 林化工 学院 学 报 J O U R N A LO FJ l L I NI N S T I T U T E0 FC H E M I C A LT E C H N O L O G Y V 0 1 3 0N o 9 S e p 2 0 1 3 文章编号:1 0 0 7 - 2 8 5 3 ( 2 0 1 3 ) 0 9 - 0 0 6 0 - 0 4 2 0m 3 液化石油气储罐风险评估报告设计 甘树坤1 ,王剑辉2 ,吕雪飞3 4 ( 1 吉林化工学院汽车工程学院,吉林吉林1 3 2 0 2 2 ;2 吉林石化公司丙烯腈厂,吉林吉林1 3 2 0 2 1 ;3 吉林化工学院 机电工程学院,吉林吉林1 3 2 0 2 2 ) 摘要:通过对液化石油气储罐的设计与分析,对其风险评估报告的设计进行了研究与探讨,对于相关压 力容器的设计制造与检验工作具有一定的借鉴价值 关键词:液化石油气储罐;压力容器;风险评估 中图分类号:E 9 7 2文献标志码:A 由于压力容器工作状态下存在较高的压力具 有一定的爆炸性,还可能造成介质外泄等危害,将 不同程度地威胁人身安全与环境,甚至重大灾害, 因此在相关行业中压力容器的设计与应用都存在 一定的风险,怎样解决压力容器的设计与使用风 险,并将其限制到最低限,成为所有压力容器研究 及应用领域普遍关注的重点问题 由于压力容器出现事故的主要原因是受压元 件的失效,要保证容器的本质安全就必须结合安 全法规和技术标准的要求、设计者的工程经验、对 损伤模式和失效模式1 的了解以及设备的重要 程度等进行失效模式的设计,保证设计的可靠性 在2 0 0 9 版新容规固定式压力容器安全技术监察 规程r I S GR 0 0 0 4 - 2 0 0 9 的通用要求中明确规定了 在压力容器,特别是对于第类压力容器,设计时 必须出具包含主要失效模式及风险控制等相关内 容的风险评估报告本文通过对设计的一种液化 石油气储罐的分析研究,对其风险评估报告的设 计进行了探讨 1 液化石油气储罐工艺设计 根据表1 已给出的相关参数,以及固定式 压力容器安全技术监察规程中的规定,固定式 液化石油气储罐的设计压力按不低于5 0 时混 合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压确定,因此 确定5 0 作为其设计温度 表1 原始数据 原始设计条件介质为液化石油气,且5 0 饱 和蒸气压大于1 6 2M P a ,所以依照固定式压力 容器安全技术监察规程中的规定,而且由于储 罐上设有安全阀,设计压力应为1 0 5 1 1 倍的 最高工作压力旧J ,最终,设计压力定为2 1 6M P a 本设计研究的液化石油气储罐属于I I I 类压 力容器,主体材料选择Q 3 4 5 R ( 热轧) 1 6 M n I I 2 风险评估报告的作用 一种全新的有效的设计理念应该是在压力容 器的设计过程中必须对压力容器的风险控制进行 全面的考虑,并要根据可能出现的失效模式,采取 相应的有效防护措施,以保障设备安全使用 由于压力容器在投入使用前主要的失效模式 是试压过程中的破裂和安装过程中的倾覆,使用 收稿日期:2 0 1 3 - 0 7 - 0 5 作者简介:甘树坤( 1 9 7 3 一) ,男,吉林德惠人,吉林化工学院副教授,硕士,主要从事能源与动力装备等方面的研究 通信作者:吕雪飞,E m a i l :l x f l x f l x f _ 7 5 1 6 3 t o m 万方数据 第9 期甘树坤,等:2 0m 3 液化石油气储罐风险评估报告设计 6 1 风险很小;而在使用过程中风险程度最大、失效模 式最复杂,因此设计者为用户提供容器失效模式 的相关信息极为重要,因此在设计阶段进行风险 评估是非常必要的,其主要目的在于以下几个方 面,首先可以在全面分析压力容器制造和应用过 程当中可能出现的失效模式,提出相应防止失效 的方法和措施,以保证其使用安全;其次是按风险 工程理论,系统地评价风险水平,通过采取必要的 措施,将风险控制在可接受的范围;再次可以告知 最终用户该容器可能出现的破坏形式,及当发生 破坏时应采取的相应措施,以便于制定合适的应 急预案;最后可以提供足够的相关信息,以保证容 器的使用安全3 | 3 风险评估报告的设计 通过分析设计阶段可能出现的失效模式,在 寿命周期内可能出现的其他危害阳1 ,通过危害识 别、风险评价和风险控制来保证设计的可靠 性6 引本文对设计的液化石油气储罐进行了风险 评估报告的设计,具体形式如下 表2 固定式压力容器( 液化石油气储罐) 风险评估报告 容器名称2 0m 3 液化石油气储罐 容器类别 图号 品种 设计压力( M P a ) 介质的名称及所含组分 介质的特性 工作压力( M P a ) 介质装量( k g ) 其他条件:安全阀 主要可能发生的危害 损伤的模式及预防的措施 机械损伤 损伤的表象与形态 该损伤模式的主要材料 影响损伤的关键因素 R D l 3 - 0 1 0 1 - 0 1 结构型式卧式 储罐 基本设计参数 单层2 1 6设计温度( ) 液化石油气( L P G ) 丙烷和丁烷等主要材料 有毒、易燃、易爆外载荷 主要工况与操作条件 单层1 9 6工作温度 75 9 7 设计条件下工况可能出现的危害 a 下爆炸;b 泄漏;c 破损;d 变形 变形 单层5 0 1 6 M nU 、Q 3 4 5 R ( 热轧) 地震载荷、自重 单层一1 0 4 5 a 由于超装及失圆超标等原因导致储罐应力分布不均,从而引起局部过度变形使壳体减薄; b 由于仪表、法兰等接头所产生的变形,从而导致的密封失效与泄漏 c 由于接管等与壳体的连接,造成局部应力集中过大,以及介质腐蚀引起的断裂; 主要为低合金钢及碳钢,其中标准值为R e L 3 5 5 M p a ,而实测值为R m 6 3 0M P a a 由于超装使得气相空间减少,使温升压力下急剧膨胀b 制造与组装未按规定进行; c 密封及法兰型式选用不合理;d 接管等与壳体连接结构设计不合理; e 存在较大焊缝缺陷;f 介质接触面焊缝H B 1 8 5 ; 预防该损伤的建议与措施a 合理选择设计制造工艺;b 选择实测值R m 、 3 5 5M P a ,而实测值为R m 6 3 0M P a a L P G 的总硫及硫化氢含量b 在充装、排料和检修过程中,容易受空气杂质污染,而大气中 的水分能促进应力腐蚀;C 材料实测R m 6 3 0 M P a 时能促进应力腐蚀加剧 预防该损伤的建议与措施a 材料选用应符合G B l 5 0 及相关材料标准的规定;b 为避免应力集中应合理设计焊接接头 型式、接管内伸应倒圆等结构;c 为大幅度提高抗应力腐蚀的能力,就在炉内进行整体消除 应力热处理及焊缝部位的局部热处理以消除焊接残余应力;d 对于易产生应力腐蚀的焊缝 附近采用喷丸处理喷丸处理;e 隔绝腐蚀环境,如在储罐内表面喷涂铝层后刷富锌涂料等 方法;f 阴极保护法 载荷和安全系数: 在设计过程中应该主要考虑压力、温度、自重和地震载荷等,其中安全系数应按“新容规”T S GR 0 0 0 4 - 2 0 0 9 选取 介质的性质 本产品易燃、易爆、受热易膨胀、易产生静电、能引起中毒窒息、一旦泄露,便急剧气化,周围环境温度急剧降低, 与空气混合后,一旦遇到火种,甚至是石头与金属撞击或摩擦的静电火花,都能迅速引起燃烧,爆炸范围宽且爆炸下 限低,泄漏后很容易爆炸因此,对以下情形应采取相应措施: 发生少量泄漏 处置 操作人员按先期已制定的堵漏工艺及安全操作规程进行力所能及的处置,并立即通知单 措施位管理、维修及应急抢险人员到场可用排风机将漏出气体排至空旷处或者通过喷嘴烧 掉,并及时切断火源 发生大量泄漏处置措施首先应尽快切断火源,处理人员应佩戴氧气等呼吸设备,穿戴防护服、眼镜、手套和鞋等 和涌出防止烧伤;若事态无法控制,或有迹象表明事态趋向失控时应立即报警,当地政府应急指 挥人员决定是否启动本地区相应的应急预案 发生爆炸处置措施箍苍鬻禚黑髹薯黼号鎏麓婺雠霾鬻:叠黠嚣气体 周边人( 人群) 安全防护 人员组织a 按事先制定的管理制度和事故预防预案,严格进行执行和管理; b 对应急救援人员等相关人员进行知识培训,对关键操作人员、维修人员应培训考核合格后上岗 防护设备 a 应配备水喷淋装置及水池等表面降温设施;配备堵漏设备及设施;安设石油气浓度报警仪;配备 防毒面具及防护服等;配备接地电阻测试仪;装卸防静电火花措施;安装避雷装置等 b 对于动力源及照明装置等应采取防爆、隔爆措施 C 划分控制区与非控制区,有警示标识或标志,罐区的工艺设计、厂区设计、储罐及附件、输气管 线、安全阀及放空设备、安全补偿装置、建构筑物、消防给水、排水、灭火器材、防火堤等必须严格符 合标准规定 影响损伤的关键因素 J l t 生 吊 预防损伤的主要建议与措施 运 影响损伤的关键因素 输 预防损伤的主要建议与措施 检 影响损伤的关键因素 验 预防损伤的主要建议与措施 制造过程存在的损伤与预防措施 出现碰撞产生撞伤,造成失圆超标等 要求起吊操作人员必须持证上岗,按规程进行操作,起吊前应检查安全及可靠 性,起吊时要保持起吊重心与设备重心一致 出现碰撞,产生设备跌落 设备应该在起吊前固定牢固,尽量不超载,对超高或超宽运输的要采取特殊防护 出现漏检或误检、误判 应该严格制定检验制度、规程和计划,检验人员应持证E 岗,按规定进行检验、记录 万方数据 第9 期 甘树坤,等:2 0m 3 液化石油气储罐风险评估报告设计 6 3 影响损伤的关键因素由于安装不当,从而引起损伤或其它不利影响 羹 预防损伤的主要建议与措施a 安装单位必须要有相应资质;b 安装前应制订安装工艺并获审批; “ c 安装时应使排污1 3 处于最低点;d 使用前应按规定检验、试验和记录 影响损伤的关键因素 由于不按规定的工况操作或误操作,以及安全附件失灵造成的不良后果 霜 预防损伤的主要建议与措施a 组织制定安全管理制度和操作规程;b 操作人员上岗前应培训,并按操作规 ” 程操作;c 为保证安全附件的可靠性和灵敏度,应该经常进行安全检查 使用说明及相关注意事项: 略 维修中的相关注意事项: 略 改造中的相关注意事项: 略 注:由于篇幅所限风险评估报告中部分内容笔者未详细列出,可结合实际工况在相关文献中查阅,在此仅做参考 6 1 9 - 6 2 4 4 结论 液化石油气储罐作为一种比较特殊的压力容器,设计 制造过程中质量控制不容忽视,本文在设计阶段参考相关 论文,研究探讨了关于液化石油气储罐的风险评估报告的 设计内容和方法,对于相关压力容器的设计制造与检验工 作具有一定的借鉴价值 参考文献: 1 Y o u - H o n gL i u L i m i tp r e s s u r ea n dd e s i g nc r i t e r i o n o f c y l i n d r i c a lp r e s s u r ev e s s e l sw i t hn o z z l e s J 2 0 0 4 ( 8 ) : 2 万靖霞液化石油气储罐的设计 J 2 0 0 0 ( 1 0 ) :3 0 3 2 3 谢铁军,寿比南固定式压力容器安全技术监察规 程释义 M 新华出版社,2 0 0 9 4 苏雄生液化石油气储罐鼓包原因分析 J 2 0 0 9 ( 2 0 ) :7 9 - 8 1 5 刘伟芳液化石油气球罐硫化物应力腐蚀开裂分析 及防止对策 J 2 0 0 7 ( 2 1 ) :4 3 4 5 6 唐金桃,液化石油气储罐设计中的安全问题 J 1 9 9 8 ( 2 8 ) :3 3 - 3 5 7 钱春,李业勤压力容器风险评估报告的格式 J 加1 0 ( 1 5 ) :1 8 2 1 T h eD e s i g no fR i s kA s s e s s m e n tR e p o r to f2 0m 3L
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