閥門法蘭密封點泄漏檢測面臨的困難和挑戰(zhàn)
工藝介質為高毒劇毒或高反應性揮發(fā)性有機物(HRVOCS)的高溫高壓、高低溫交變設備管道及其部件動靜密封點極易泄漏;如果這些高風險密封點位于高點高處或受限空間等物理或化學不可達位置,就會形成泄漏安全隱患。
(1)高低溫交變易引發(fā)泄漏
設備和管線法蘭長期工作在高溫和高低溫交變工況下,法蘭螺栓易出現(xiàn)應力松弛或蠕變,極易發(fā)生泄漏;如果不能及早發(fā)現(xiàn)泄漏,法蘭接頭就會從微漏的安全隱患點逐漸擴展成大漏點,直至釀成安全環(huán)保事故。
(2) 有毒有害氣體檢測面臨的難題
苯、丁二烯、一氧化碳、硫化氫等有毒有害氣體,一旦泄漏出來就會對現(xiàn)場的巡檢人員造成人身傷害,若遇高熱,還會發(fā)生爆炸事故。
(3)不可達密封點安全隱患高
這些易漏的不可達密封點因其特殊物理或化學因素造成其長期處于隔離狀態(tài),對其泄漏狀態(tài)處于不可知狀態(tài),對其泄漏的檢測修復缺乏有效人工干預手段,形成一個個泄漏監(jiān)控盲點,由于不可達密封點在煉油化工裝置的普遍存在性,易由“監(jiān)控盲點”形成“監(jiān)控盲區(qū)”,形成安全管理上的“潰穴”,成為機械結構完整性管理的薄弱環(huán)節(jié);而導致煉油化工裝置泄漏安全事故的部位往往源自這些薄弱環(huán)節(jié)。
(4)手持式氣體檢測儀局限性
現(xiàn)有LDAR技術通常使用手持式氣體檢測儀進行作業(yè),手持式氣體檢測儀受傳感器原理、傳感器功耗、電池電量及人工檢測等因素限制。
首先,其中PID、FID檢測儀需要靠近檢測點,檢測難度大;紅外傳感器雖可遠距離檢測泄漏,但距離有限制受熱源干擾大,且僅能檢測較大泄漏。對于超距、超視距的點位無法檢測。
所以,手持式氣體檢測儀難于檢測人員難以到達的不可達部位(超高、高危毒、高低溫交變)的有毒有害氣體的泄漏,當這些位置發(fā)生泄漏時無法檢測,存在大量盲區(qū)。盲點盲區(qū)部位一般包括:高點高處保溫層下密封點或焊縫、人工巡檢不可達點位、便攜式紅外熱像儀遙測不到的點位。
(5)《安全生產法》和《中國石化危險化學品泄漏安全管理辦法》的相關規(guī)定
按照2021年新修訂的《安全生產法》,生產經營單位應當建立、健全并落實安全風險分級管控制度,按照安全風險分級管控措施采取相應的技術和管理措施,及時發(fā)現(xiàn)并消除事故隱患。
按照《中國石化危險化學品泄漏安全管理辦法》,泄漏即事故,在設計、建設階段,應當全面識別和評估泄漏風險,從源頭采取措施控制泄漏危害。
盲點盲區(qū)部位的泄漏隱蔽性強,是機械結構完整性管理的薄弱環(huán)節(jié),如果長期處于人工巡檢和傳統(tǒng)常規(guī)泄漏監(jiān)檢測范圍之外,其安全狀況長期不可知,容易演變成為安全管理的“潰穴”——所謂“千里之堤、毀于蟻穴”;因此,人工巡檢、LDAR和GDS泄漏監(jiān)檢測盲點盲區(qū),不可不察也。
煉化裝置常見易泄漏密封點
依據(jù)泄漏持續(xù)時間長短和頻繁程度,泄漏可以分為連續(xù)性泄漏、周期性短時泄漏(第一級釋放源)和偶爾短時泄漏(第二級釋放源)。根據(jù)《GB/T 50493-2019石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》,短時泄漏的常見部位包括:
1. 氣體壓縮機和液體泵的動密封或機械密封部位;
2. 經常操作的液體采樣口和氣體采樣口;
3. 經常操作的液體/氣體排液(水)口和放空口;
4. 根據(jù)工藝需要每天或每班都要進行拆卸的法蘭和經常操作的閥門組。
可燃氣體和有毒氣體探測器檢測的主要對象是屬于第二級釋放源的設備或場所。
突發(fā)性泄漏和逸散性泄漏一般是連續(xù)性泄漏。突發(fā)性泄漏需要立即處置,持續(xù)時間通常不超過1小時 ~ 2小時;逸散性泄漏超過一定閾值如2,000ΜMOL/MOL或20,000ΜMOL/MOL需要及時處置。
突發(fā)性泄漏經常發(fā)生于設備材質劣化(如材質石墨化、氫鼓泡、蠕變和密封材料老化等)、幾何結構不連續(xù)和缺陷處(如焊縫夾渣、未焊透、裂紋和三通、彎頭等)、應力應變不連續(xù)(設備管道基礎沉降超差、管道支撐失效、裂紋或設計缺陷等)或應力腐蝕、局部腐蝕穿孔等設備失效部位,如空冷器、焊縫、彎頭、三通、閥門、多相流管段、設備氣液交界處和法蘭螺紋連接接頭上,高風險突發(fā)性泄漏部位常見于常減壓、催化裂化、汽柴加氫、加氫裂化(反應、分離、脫硫單元)、連續(xù)重整(預處理、重整單元)、脫硫裝置、乙烯(裂解、急冷單元)、聚乙烯聚丙烯(聚合、精制單元)、芳烴(制苯、抽提單元)、合成橡膠、合成氣、合成氨(凈化、氣化單元)等裝置和超期服役或含缺陷儲運設備。
逸散性泄漏常見于法蘭連接接頭、螺紋連接接頭、閥門填料密封、管道焊縫、設備人孔和機泵動密封等部位。
泄漏風險程度可按泄漏發(fā)生的概率(L)、泄漏后的危害嚴重性(C)和可探測度(D)進行綜合評估。動設備泄漏發(fā)生的概率和后果危害性遠高于靜設備,受重視和監(jiān)控程度遠高于靜設備;但靜設備的總數(shù)量通常是動設備的100倍左右,泄漏點和泄漏隱患部位的總量常常高于動設備,狀態(tài)在線監(jiān)測技術手段遠不及動設備齊全,可探測度(D)低于動設備,所造成的安全生產事故并不比動設備少。不少靜設備的逸散性泄漏安全風險等級也不低。
靜設備中最容易泄漏的部位是各種法蘭和閥門靜密封點,泄漏風險等級可按R = L × C × D 的乘積值或《法蘭密封結構安裝技術規(guī)范》附錄A資料性附錄進行評估;也可參照下圖快速評估。例如:某個逸散性泄漏部位,如果位于下圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屬性交集(即Ⅰ∩Ⅱ∩Ⅲ)設備管道上,則可以快速評估為高風險等級泄漏部位;如果位于下圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ任意兩種屬性交集(即Ⅰ∩Ⅱ、Ⅱ∩Ⅲ或Ⅰ∩Ⅲ)設備管道上,則可以快速評估為中風險等級泄漏部位。
A類和B類密封點占比不到20%,卻最可能導致80%的密封結構泄漏。無論是突發(fā)性泄漏,還是逸散性泄漏,如果發(fā)現(xiàn)不及時或處置不及時、不科學,都可能對煉油化工裝置或單元的生產安全帶來嚴重后果。
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