常压低温液体平底储罐主要风险因素分析

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1、常压低温液体平底储罐主要风险因素分析中国科技期刊数据库科研缪越张行东屮国空分设备有限公司，浙江杭州310051摘要：简要介绍了空分装置中配套的常压低温液体平底储罐的各种风险因素，着重分析了因液体过量充装、气体超压、管道柔性不够、部件失效和操作不当等而引发的罐底破坏、管道损坏、罐顶破裂以及承受外压罐体失稳等现象，明确提出了针对不同情况的应对措施和解决方案，为常压低温液体平底储罐在设计、运行和操作屮提供了详细系统且行之有效的注意事项和参考依据。关键词：低温液体平底储罐；风险；失效；超压；外泄；外压中图分类号：TU996.71文献标识码：A文章编号：1671-578

2、0(2015)57-0311-03引言近年来，随着空分装置的规模和产能不断提升，配套的大型常压低温液体平底储罐的容量也相应的增加，另外，低温液体平底储罐也是确保装置可靠性和稳定性的一个有效手段，有些装置设计甚至己经把空分主装置与低温液体平底储罐融为一体[1]。因此，我们必须要充分考虑到低温液体平底储罐存在的相关潜在风险，并采取有效的防治措施加以控制。以下将结合空分公司多年的设计实践，对低温液体平底储罐（以下简称平底储罐，平底储罐典型结构示意图见图1，平底储罐典型流程图见图2）风险因素加以详细的分析。图1平底储罐典型结构示意图PSV01-02—內槽超压-真空防护

3、装置PSV03—外槽超压欠压防护装置PSV04—过量充装防护装置PSV05-06—安全阀PSV07—环形空间密封气安全阀PCV01-02—内槽压力控制阀PCV03—外槽压力控制阀HS01一远程操作紧急隔离阀LT01-02—内槽液位测量装置PI—压力指示器PT—压力变送器1平底储罐风险因素分析及应对措施目前，配套空分装置的平底储罐容积一般在400〜6000m3，其中存储大量的低温液体，主要为液氧、液氮和液氩等液体介质。平底储罐分内、外两层，内罐一般采用不锈钢材质，工作压力在5〜20kPa，工作温度在-190左右；外罐工作压力在0.4〜O.SkPa,工作温度同环境

4、温度。平底储罐的正常运行对装置和企业的稳定生产是一个有效的保障手段，然而，平底储罐若出现损坏，将带来巨大的风险甚至危害[2]。平底储罐损坏属于灾难性事件，将导致重大后果，风险范围可能延续数千米[3]。液氧、液氮和液氩在标准状态下的沸点分别为-183°C、-196°C和-186°C（表1、氧、氮和氩的特性），容易冻伤人员、冻坏设备。气态氧、气态氩比空气重，气态氮比重接近空气，这样容易在坑道、沟渠中或地面上积聚。低温液体在常温环境屮汽化，产生的大量气化云雾，造成视线受阻，产生事故。液氧（纯氧）是强氧化剂和极强助燃物，遇明火或可燃物极易易产生剧燃和爆炸。同时，氮气和

5、氩气可致人迅速窒息，气化的液氮、液氩容易形成缺氧区域，对人员造成很大伤害，一旦出现氧含量低于21%的所有情况应被视为具有危险性。图2平底储罐典型流程图导致平底储罐低温液体外泄的主要因素有两个，一个为内罐破裂；另一个为平底储罐液位以下的管道破裂。此类事故可以被视为平底储罐可能发生的最严重的事故。如果发生这类事故，平底储罐的A容物（即：低温液体）可能在几小时内全部损失。2015年57期311学术论坛图3平底储罐低温液体外泄导致低温液体泄漏的内罐破裂主要表现在指内罐底板的破裂。内罐底板破裂后，低温液体将不受控制的从破裂处持续流出，最终会导致整罐低温液体全部泄出，产生

6、不可估量的严重后果。致使内罐底板破裂的原因，是由于储罐罐壁所受到的上升力大于储罐本体向下的重力等，从而引发储罐锚带断裂，锚带断裂后，储罐罐壁在上升力的作用下继续向上，引起储罐底板变形，最终导致破裂。导致这种情况的原因:（1）液体的过量充装如果平底储罐的过量充装保护系统未起作用，储罐内部液位有可能升高至内罐顶部的安全阀处。此时内罐拱顶受到向上的液体压力作用，液体压力可能超出罐体设计压力几倍之多，安全阀在过量充装时无法起到超压保护作用。在内罐拱顶受到巨大的向上的液体压力作用下，储罐内罐罐壁将向上抬升，最终导致内罐锚带由于应力值过大而断裂，

7、Aj罐锚带断裂后，进一步

8、导致储罐底板发生破裂。应对措施：①设置平底储罐高液位联锁，当储罐液位达到设计液位100%时，应联锁自动关闭进入储罐的液体供应。②在储罐上安装一个溢流系统，这个系统应能够容纳全部液体流入量并且能够将全部液体流入量排放到安全的位置。（2）罐内气体超压异常的运行条件可能导致平底储罐超压，例如初始冷却（冷却速度过快导致低温液体大量蒸发）、长期运行导致保温材料沉降（保温材料沉降后，储罐保温效果下降，低温液体蒸发率提高）、储罐自增压器工作异常（白增压器管路上阀门失效打开）以及大气压力的突然降低等。由于平底储罐罐顶的连接一般要强于锚带，因此平底储罐超压将主要作用于平底储罐的

9、锚固系统，锚固系统的破坏最终会导致平底