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如何在設計上確保大型液氧、液氮貯罐安全？除了我們熟知的可靠的強度設計、周密的絕熱設計、完善的安全設施儀控設計外，在6月24日結束的中國空分裝置安全運營大會上，中國氣體安全技術委員會副主任委員馬大方給出了建議。



液氧貯罐管路保溫工程是保證裝置經濟安全的重要環節。圖為浙江一家聚氨酯噴涂公司為寧波海軍液氧貯罐實施保溫工程。 （寧海 攝）

　　“內罐排液口必須設置重錘式快速切斷閥?！边@是馬大方給出的第一個建議。
　　他先給記者講述了兩起事故。事故一，2007年11月17日，江西某鋼鐵公司氧氣廠，由400m3液氧貯罐向50m3液氧貯罐用液氧泵倒液氧后，在關閉液氧泵前真空管道上的進口閥時，閥門由于自身設計制造缺陷（絕熱材料可燃且液氧滲入）發生化學性燃爆。大量液氧外泄，操作者被炸傷凍傷致殘。所幸另一操作者將貯罐下的排液閥門關閉，防止了事故擴大。如果這個排液閥來不及關，后果將更加嚴重。 
　　事故二，2010年12月5日，湖北某鋼氣體公司，一外來購買液氧的槽車在充裝完液氧后，未卸下輸液氧管道接頭就將槽車開動，將輸液氧管道拉斷，閥門損壞，約700m3液氧全部外泄。事故造成一死一傷，3000余居民被疏散，經濟損失巨大。如果內罐排液口有快速切斷閥，且能就地和遠程遙控操作，大量液氧就不會外泄，事故就不會進一步擴大。 
　　“目前國內大多數大型液氧、液氮貯罐均未設置該閥，業內設計、制造、使用單位尚未形成共識，但在國外已是成熟經驗?！瘪R大方介紹說，大型液氧、液氮貯罐排液，一般在內罐底靠中心處設置兩個排液口，可在排液口設置兩個重錘式快速切斷閥，關閉靠自身重力，開啟靠垂直牽引的鋼繩。重錘式快速切斷閥和牽引鋼繩均為不銹鋼材質，抗低溫液體冷凍。兩個重錘式快速切斷閥配兩個排液通道，雙保險，如果一個有故障，不影響正常使用。 
　　馬大方表示，設置兩個重錘式快速切斷閥，除了正常工藝功能外，最重要的是其安全功能。當貯罐排液管線或閥門發生事故時，可通過現場儀表盤緊急關閉按鈕或主控室遠程操作，將該閥門緊急快速關閉，防止低溫液體大量外泄，避免事故擴大。 
　　據悉，武鋼氣體公司現有2000m3液氧、液氮貯罐共12臺，均在內罐底部排液口設有重錘式快速切斷閥兩個，全由德國引進，最早投用的至今已超過10年，功能完好，運行安全。目前國內尚沒有企業生產這種重錘式切斷閥。


　　“貯罐頂蓋宜設計為薄弱結構，以便發生爆炸事故時泄壓，減小損失。國外已有這種設計理念與實踐?！边@是馬大方給出的第二個建議。 
　　他舉例說，2002年某日傍晚，安徽某鋼鐵公司氣體廠400m3液氧貯罐，停用一年多未排空，再投用時未采取安全措施，裝槽車時突然發生典型的化學性燃爆，罐頂全掀，內存100多m3液氧全部爆破汽化，貯罐全毀，但內罐底未泄漏。2011年1月11日，石家莊某氣體公司，3000m3/h全液體空分停產檢修一個月后復產，配套約400m3液氮貯罐已基本恢復常溫，往里送液氮時操作過急，液氮汽化超壓，放空不及，發生物理性超壓爆破，頂蓋爆裂掀翻，貯罐報廢，內外罐底及基礎尚好。 
　　以上兩起事故有一個共同特點：貯罐內、外頂蓋全掀飛，內存低溫液體均全部爆破汽化，而內罐底部尚完好，無液氧或液氮在下部外泄。這給人們一個啟發，大型液氧、液氮貯罐頂蓋可以設計成薄弱結構，在發生爆炸事故時泄壓，避免大量低溫液體外泄而造成更大的災難性事故。 
　　馬大方解釋說，由于貯液靜壓和防風載的需要，大型液氧、液氮貯罐通常設計成下強上弱，所以才會出現上述兩起事故時掀頂而底部尚完好的情況。如果設計者在此基礎上有意識地在內、外罐頂蓋作薄弱設計，如頂蓋某處厚度更薄或增加爆破膜安全裝置等，發生爆炸事故時可靠泄壓是可能的。這不僅不會造成大量低溫液體底部外泄產生更大災害，而且事故后貯罐也不會報廢，更換或修復頂蓋的損失要小得多。 
　　他強調，對于大型液氧貯罐，這個設計更有必要。因為液氧中有乙炔等碳氫化合物，會引發化學性爆炸，如上述第一起事故，比物理性爆炸更可怕。而且化學性爆炸是連鎖、支連鎖化學反應，速度非?？?，諸如安全閥、呼吸閥、放空閥等安全裝置是來不及動作的。如能設計在內、外罐頂蓋某個部位為薄弱部位爆破泄壓，保住罐體，液體不在底部大量外泄，只是向上汽化損失，確是安全、經濟、合理的措施。


　　據馬大方介紹，在GB16912-2008《深度冷凍法生產氧氣及相關氣體安全技術規程》國家標準修訂中，曾有人提出液氧是超低溫氧化劑，液氮汽化是超低溫窒息性氣體，大型貯罐四周應像大型油罐一樣設置安全圍堰，圍堰內容積應容下最大貯罐滿罐泄漏量。隨后，修訂人員進行了廣泛的調研和咨詢，認為大型液氧、液氮貯罐區可不設防泄漏安全圍堰，故在GB16912修訂中未提出設置安全圍堰的要求。 
　　天津“8·12”事故后，北京市某區安監局向北京市某鋼鐵公司氧氣廠提出了安全隱患整改意見，要求大型液氧、液氮貯罐的罐區增設防止泄漏安全圍堰。該鋼鐵公司于2015年底，特邀中國安全科學研究院、北京科技大學、北京化學工業協會、中國工業氣體工業協會、冶金工業氣體安全技術協會、中冶京城工程技術公司、山東鋼鐵日照公司等單位有關專家學者，在北京開會研討，最終統一意見，認為可不增設防泄漏安全圍堰。 
　　到底大型液氧、液氮貯罐灌區是否需要設置安全圍堰？馬大方的觀點是“可不設置”。他給出了如下解釋。 
　　一是液氧是強氧化劑，只助燃，本身不是可燃物。液氮汽化是窒息性氣體，還能滅火。而且，他們均為超低溫液體，標準狀態下的沸點是分別為-183℃和-196℃，泄漏后會很快汽化，一般不會留存，不必設安全圍堰。 
　　二是貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針，提高貯罐的設計、制造、施工和運行質量，特別是在內罐底部排液口設置重錘式快速切斷閥和頂蓋設計為薄弱結構事故泄壓，防止液氧、液氮大量外泄事故是有保證的。 
　　三是大型液氧、液氮貯罐區經常有低溫液體槽車進出。由于低溫液體極易汽化，槽車必須靠近貯罐，若設安全圍堰，這些作業將很難甚至無法進行，嚴重影響生產運行。 
　　四是罐區圍堰占地面積很大，會給氧站總圖布置帶來很大困難，而且極不經濟。 
　　五是根據國內外生產實際，大型液氧、液氮貯罐設置安全圍堰，方案還不成熟。特殊情況下要求罐區作安全圍堰，或者考慮在液體外泄時向安全的低處導流避害等具體情況，要區別對待，但不應納入設計規范執行。 
　　對于已經投入運行的大型液氧、液氮貯罐增設安全圍堰，馬大方說，業界專家的基本共識是“幾乎不可能”，他也認為如此。原因是總圖布置已定型，圍堰無處可加；液氧、液氮超低溫圍堰，目前尚無建造規范與實踐，無法實施；可能有安全負面影響，若圍堰內存滿一大貯罐超低溫液氧或液氮，將會凍壞貯罐支架、基礎和地基等設施，造成貯罐坍塌的災難性事故；停產施工，成本昂貴。