液化气充装系统设施优化改造

1、沿海企业与科技COASTAL ENTERPRISESAND SCIENCE & TECHNOLOGYNO.03,2011Cumulatively NO.130)2011年第03期（总第130 期）© 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- All rights reserved, http: Aki.ncr沿海企业与科技COASTAL ENTERPRISESAND SCIENCE & TECHNOLOGYNO.03,2011Cumulatively NO.130)©

2、 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- All rights reserved, http: Aki.ncr沿海企业与科技COASTAL ENTERPRISESAND SCIENCE & TECHNOLOGYNO.03,2011Cumulatively NO.130)液化气充装系统设施优化改造张建民，苏青竹，彭国平，郭素琴摘 要南阳石蜡精细化工厂原液化气充装系统设施，存在着场地狭小封闭通风效果差 、充装工艺流程落后、安全报警系统原始、装车效率低致使车辆停留时间过长、消防设施落后等诸多安全隐患

3、，经过采取优化充装工艺流程、液化气充 装站合理选址及优化布置、配置安全智能化设施和提升消防设施功能等一系列的优化改造措施，有效地提高了该设施的充装效率和安全性能。关键词液化气；充装；设施；优化改造作者简介张建民，中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂工程设计管理部工程师，研究方向：安装管理，河南 南阳，4 7 3 1苏青竹，中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂工程师， 河南 南阳，4 7 3 1彭国平，中国石化河 南油田分公司南阳石蜡精细化工厂工程师，河南 南阳，4 7 3 1郭素琴，中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂工程师，河南南阳，4 7 3 1 3 2中图分类号TU99 6

4、.文献标识码A文章编号1007壬220 ）1（13亠05体003© 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- All rights reserved, http: Aki.ncr沿海企业与科技COASTAL ENTERPRISESAND SCIENCE & TECHNOLOGYNO.03,2011Cumulatively NO.130)© 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- Al

5、l rights reserved, http: Aki.ncr沿海企业与科技COASTAL ENTERPRISESAND SCIENCE & TECHNOLOGYNO.03,2011Cumulatively NO.130)液化气由氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、 丁烷、丁烯等多种易燃易爆物质组成，常温常压下为气体，属于甲类危险品。液化气充装系统设施危 险性大，是油气生产销售的重点防火防爆场所。按 照防火防爆标准，南阳石蜡精细化工厂对原液化 气充装系统设施存在的安全隐患，进行了优化更 新改造，达到了良好的效果。一、液化气充装系统设施存在的问题原液化气充装系统设施修建于 2世纪8（年

6、 代，由于当时液化气槽车吨位较小，场地完全能够满足车辆充装进出的需要，但随着各种大型液化 气运输车辆的使用，该设施存在的问题逐渐暴露 出来。大型液化气槽车的进出造成了液化气充装站 内地坪严重受损，虽每年都进行返修整改但场地 依然是高低不平整、坡度也较大，且充装设施布局 不合理，场地面积受限没有构成环形车道，大型液5 4化气槽车进入充装站充装完毕后，需要倒车才能 出去，不仅进出不便而且存在严重的安全隐患，曾在倒车过程中将装车棚的支撑柱撞歪，险些酿成 安全事故。液化气充装站所处的位置通风不良，泄漏的液化气体不易及时排走。当时建造该设施时，周围建 筑稀少地势开阔，而今由于生产和建设的需要以 及周围民

7、用建筑的增多，大大减弱了通风效果，影 响了液化气泄漏的及时疏散能力，降低了设施的 安全性能。装车工艺流程自动化程度低、完全靠人工操作，不仅劳动强度大，而且遇到紧急情况处置速度 慢，极易发生安全事故； 另外，由于充装泵动力不 足、装车效率低致使车辆在充装站内停留时间过 长，无形中增加了设施的不安全因素 。安全智能报警装置不完备，没有手机信号屏蔽 系统和工业电视监控系统；静电释放保证措施少，© 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- All rights reserved, http: Aki.

8、ncr沿海企业与科技COASTAL ENTERPRISESAND SCIENCE & TECHNOLOGYNO.03,2011Cumulatively NO.130)© 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- All rights reserved, http: Aki.ncr没有静电释放器；消防灭火系统中缺少蒸汽灭火 系统，灭火手段不齐全。二、对充装系统设施进行优化改造液化气属于甲类危险品， 常态下为气体，其危 害性主要是：易燃、易爆、有毒，液化气一旦泄漏极 易发生爆炸。气态液化气

9、着火温度比较低，仅为 3 6©4 6W,燃烧时的火焰温度高达2 0 GCQ其热值是人工煤气的 5倍。液化气从液态转变为气 态时，其体积膨胀约 2 53 0倍。液化石油气的 浓度在空气中达到1 5 %- 9 5嗚寸遇明火即可爆炸。液化气在空气中的浓度增至一定程度时会使 人麻醉发晕，严重时会致人死亡，稍不注意还会造 成人体冻伤等。为此必须对液化气系统设施进行全面的优化 改造，彻底消除原设施存在的各种安全隐患。（一）为液化气充装站进行合理选址优化布置液化气充装系统设施按功能可划分为罐区、泵房、地磅、液化气充装站（液化气槽车充装设施） 等四个部分。为最大限度地节约改造投资，经过充分论证， 计

10、划在原液化气充装系统设施基础上进行部分改 造。罐区、地磅部分，个别改造整体利旧，以最大限 度地节约资金；泵房部分，由于原充装泵动力不 足、充装效率低，所以决定更换高效大功率液化气 充装泵；而液化气充装站部分，因存在诸多安全隐 患，需要整体搬迁另行选址，重新优化设计、更新完善设备。由于液化气充装站需要设置在南阳石蜡精细 化工厂厂区内，所以其布局除了满足厂内规划的 要求外，其平面布置还必须符合石油化工企业设 计防火规范的要求。规范要求液化气车辆装卸站 距道路中心线、原料及产品运输道路边沿10就巨厂区围墙中心线或用地边界线2 5鼻两个装卸车台相邻鹤位之间的距离不应小于8购装卸车鹤位之间的距离不应小于

11、 4®同时双侧装卸车台相邻鹤 位之间或同一鹤位相邻鹤管之间的距离还应满足 鹤管正常操作和检修的要求。为此对几套方案进 行了全面的评价和对比优化，最后经过细致地安 全环保评价，最终将液化气充装站选择布置在厂 北门主要货运口附近。该站位于灌装设施的东侧， 距南侧地磅2 8,距东侧土建队办公设施2 6卅夜化气最西侧充装口距灌装设施的蜡下油灌装口195.®充装设施内液化气车辆充装装口之间相距 6®完全符合规范要求。车辆北进南出通行畅通， 完全满足液化气槽车的进出，彻底消除了大型槽 车进出的安全隐患，且该设施北邻厂北大门油气 销售部，便于销售部门归口管理及运输车辆管理。由于

12、新场地宽敞通风效果良好，泄漏的液化气残液 易于及时扩散排走。（二）优化液化气装车流程原液化气充装系统设施的流程全靠人工操作， 充装量靠槽车上的液位计来计量，当一辆车装满 后，手动关闭阀门，让液化气循环回罐区， 待下一 辆车泊好车位，再手动打开阀门充装， 整个流程操 作频繁、人工劳动强度大、计量难以控制，容易造 成误操作，存在诸多安全隐患。优化改造后的流程中，设置了大功率高效泵 、 快速切断阀 A、快速切断阀E、质量流量计、压力控 制阀等，自动化程度高、劳动强度低、便于操作、安 全可靠。具体流程如下：液化气由离心泵送至液化 气充装设施，由质量控制器设定充装量， 打开快速 切断阀A,经过质量流量计

13、、压控阀流向液化气槽 车，由质量流量计采集充装量信号，当达到设定值时，快速切断阀 A自动关闭、快速切断阀E同时打 开，液化气由返回线流回罐区，等待下一辆槽车泊车到位。同时，设置压力控制阀确保质量流量计有 一定的压力，从而使流经质量流量计的液化气为 液相，以便准确计量（见图1。此外还设置了惰性气体安全吹扫流程，保证扫线安全，并且严格选择吹扫介质。因输送的介质是 液化气，根据规范要求选用氮气作为惰性气体介 质，使氮气与被吹扫介质接触时，不产生急剧的汽化、燃烧和化学反应。（三）配置智能化安全设施增强整体消防能力 液化气充装系统设施在安全设施的配备方面，尽可能做到智能化、完善化，以提高设施的安全防 范

14、等级，体现安全第一、预防为主、以人为本、防患 于未然的安全理念，尽量减少不安全因素的存在， 杜绝火灾爆炸事故的发生，确保人身安全和国家 财产不受损失。为此，设置快速切断阀、静电防爆 测试仪、可燃气体报警仪等仪器； 完善电气方面的 配置，增加手机信号屏蔽系统和工业电视监控系 统；设置超压防泄漏安全保护系统，完善消防设施的配置等。图1液化气装车流程1.设置快速切断阀、静电防爆测试仪、可燃气 体报警器原液化气充装系统设施的流程无就地卸车、紧急放空等应急处理设施，工艺管道上无紧急切 断阀控制，存在很大的安全隐患。按照石油化工 企业设计防火规范新规范的要求，优化改造后的 液化气充装系统设施在液化气管线上

15、安装了远程 控制气动紧急切断阀，启动紧急切断阀就可以与 液化气罐区压缩机的流程接通，保证了异常情况 下的远程控制，也便于充装过量时紧急卸车使用。改造后的新液化气充装站内，设立3个充装口，并在每个充装口都配置液化气运输槽车静电 防爆测试仪，随时监测液化气充装过程中的静电 变化情况，以便操作人员迅速处理 。还根据要求， 在液化气充装站内的 3个充装口设置 3套可燃气 体报警器，充分满足了该设施的规范要求 。2 完善电气配置、增加手机信号屏蔽和工业 电视监控系统在工艺管线布置上，每相距8 0设置一组接地线；泵用电机、防晒棚构造柱等设备进行可靠接 地保护。同时在液化气充装设施门口设置2套防静电泄流触摸

16、器，以便及时释放进入区域内的人 体静电；为了防雷需要，液化气充装站内设置两座 高度2 5避雷针，以满足设施的防雷电要求； 装置 外部还设置了可靠的接地网，拆除了周围的非防 爆照明，并在区域内设置防爆照明，配置防爆工 具。还根据现场的需要，增设了手机信号屏蔽系统 和工业电视监控系统，以加强对来往人员通信设 备使用情况的有效管理和充装现场的连续监控。3 设置超压安全防范系统、完善消防设施 为了保护设施的安全，改造后的液化气充装系统设施在球罐区、泵出口管线和液化气充装设 施均设有安全阀，罐区内球罐的安全阀和各液化 气管道的泄压安全阀出口管线、与液化气装车鹤 管的气相、液相管放空线均与瓦斯防空总管相衔

17、 接，形成了完善的超压防泄漏安全保护系统。液化气充装站内原有的消防水系统管网能够 满足该设施的需要，但消防水管线敷设在液化气 槽车充装设施的车型道下，为了最大限度地保证 安全，又对该消防管线进行重新移位改造，移至液化气充装设施围墙的东侧 。选材过程中，为提高消 防管线的使用寿命，还把消防水管线更换成钢骨 架塑料复合管，以增强消防水系统管网的耐久性 和安全性。同时还设施蒸汽灭火系统， 增加了消防 设施的种类，大大加强了液化气充装站的灭火能 力。液化气充装站属于 C类火灾等级，扑救C类火 灾应选用二氧化碳灭火器，按照要求，为其配置 MT5型手提式二氧化碳灭火器4台，满足了其日常的防火要求。（四）更

18、换高效装车泵提高充装效率按目前南阳石蜡精细化工厂生产和销售情况， 液化气发车泵流量偏小，发车效率低，装车时间 长，按照最大安全流速计算，充装一辆4 0 3液化气 的槽车约需 6多分钟。为提高发车效率，减少车 辆停留时间、提高安全系数，需重新选型更换大功 率的液化气泵。为此，按液体石油产品静电安全规程的规定，采用液化气专用装车高压负荷软管，有效防止了静电的产生，提高了最大安全充装流速。最终选 用了流量 2 5讪扬程16 0功率3 0k的高效离 心泵，输送到充装设施的最大流量为33U （18<,每天满负荷充装45个小时（下转第5 3页）5 7© 1 爭*4-2012 China A

19、cademic Journal Electronic Publishing HousCj All fights rvsvrved. htTp:/.net五种典型滤波器自上而下分别为： 巴特沃斯、 切比雪夫、反切比雪夫、巴塞尔和椭圆函数。由图5 曲线比较可得：1 选择2阶巴特沃斯滤波器获得的溢流阀动 态特性曲线尚可，在误差允许范围内存在等幅振 荡。2 选择3阶切比雪夫和 3阶椭圆函数滤波器获得的溢流阀动态特性曲线较为理想，在0 1 5后系统输出稳定在设定值上。但在没有系统输入情 况下，仍有一定的振荡输出信号，说明仍有部分干 扰信号存在。3 使用2阶巴塞尔滤波器前后的动态特性曲 线基本一致，未达到

20、滤波目的，效果较差。4使用8阶反切比雪夫滤波器得到的溢流阀动态特性曲线，在没有系统输入情况下， 仍有较大 的振荡输出信号，说明仍有很强的干扰信号存在， 影响测试曲线精度。五、结论采用近年来逐渐成熟的虚拟仪器技术进行溢 流阀动态特性测试，能够快速建立自动化测试系 统。为消除干扰噪声信号对动态特性测试曲线的 影响，分别选用了五种典型的FR低通滤波器进行实验测试，并对滤波效果进行了比较， 对实际工 业动态特性测试有一定参考价值。参考文献1李壮云.液压元件与系统.北京：机械工业岀版社，2 0 0 5.:2成兆义.溢流阀动态特性、噪声分析及降噪的研究J流 体传动与控制，2 0 0 5),5 3© 1994-2012 China Aca<fcniie Journal Electronic Publishing House- All rights reserved, http: Aki.