【论文精选】液化石油气供应站若干问题的探讨

作者：周春，张前

第一作者单位：中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院

摘自《煤气与热力》2023年6月刊

参考文献示例

周春，张前. 液化石油气供应站若干问题的探讨［J］.  煤气与热力，2023，43（6）：A35-A37，A42.

1   概述

液化石油气用户主要为居民用户和工商业用户。根据全国燃气事故分析报告，2020年液化石油气用户事故数量为306起，其中居民用户液化石油气事故214起。随着社会对燃气安全的要求不断提高，与液化石油气供应站相关的规范不断修订和发布，对液化石油气供应站的安全检查标准也在不断提高。在现有形势下，如何在设计、建设和运行过程中体现规范和安全检查标准的要求是每一个从业者需要思考的问题。笔者结合规范和安全检查的要求，结合工程设计经验，对液化石油气供应站（简称供应站）的紧急切断系统、液化石油气泵（简称烃泵）和压缩机的传动方式、火灾延续时间的取值等问题提出建议，供设计和运行管理人员在进行新建液化石油气供应站的设计和现有液化石油气供应站安全改造时作为参考。

2   紧急切断系统

2.1  现行规范的规定

GB 51142—2015《液化石油气供应工程设计规范》第9.3.5条规定，液化石油气储罐液相进口管应设置止回阀，液相出口管和气相管应设置紧急切断阀。

GB 55009—2021《燃气工程项目规范》第4.2.4条规定，燃气厂站应根据应急需要并结合工艺条件设置全站紧急停车切断系统。当全站紧急停车切断故障处理完成后，紧急停车切断装置应采用人工方式进行现场重新复位启动。第4.3.3条规定，液化石油气储罐的液相进出管应设置与储罐液位控制联锁的紧急切断阀。第4.2.13条规定，燃气膨胀机、压缩机和泵等动力设备应具备非正常工作状况的报警和自动停机功能。

与GB 51142—2015相比，GB 55009—2021对液化石油气供应站紧急切断系统的要求更高、更细致。主要体现在：对全站紧急停车切断系统、动力设备报警和自动停机功能提出了要求；增加了液化石油气储罐液相进口管道设置紧急切断阀的要求；增加了储罐液相进出口紧急切断阀与液位控制联锁的要求。

2.2  存在问题及解决方案

①存在问题

据笔者调研，2015年以前建成的液化石油气供应站都是按照GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》进行建设。当供应站的储罐容积大于或等于50 m³时，储罐的液相出口管和气相管设置了紧急切断阀。2015—2021年建成的液化石油气供应站都是按照GB 51142—2015进行建设。供应站的储罐无论容积大小，液相出口管和气相管均设置了紧急切断阀。GB 50028—2006和GB 51142—2015未对液化石油气供应站紧急切断系统的功能和配置提出具体要求。因此，2021年以前建成的液化石油气供应站的紧急切断系统主要是由设计单位根据自己的理解进行设计。其主要功能就是在发生火灾或泄漏报警时能够远程关闭物料进出管上的紧急切断阀。这样的系统设计主要存在如下问题：储罐进液管道只设置了止回阀，未设置紧急切断阀，且2015年以前建成的液化石油气供应站储罐容积小于50 m³时，液相出口管和气相管未设置紧急切断阀；储罐的紧急切断阀不具备与储罐液位控制联锁的功能；不具备全站紧急停车切断功能；紧急切断系统未独立设置，均与过程控制系统合并建设。

②解决方案

为了满足GB 55009—2021关于紧急切断系统的要求，结合液化石油气供应站过程控制系统的自动化，笔者建议供应站紧急切断系统采取如下做法。

a.根据规范要求，在储罐的液相进出管、气相管分别设置气动控制阀门。

b.气动控制阀仪表气管路上串联设置由过程控制系统控制的电磁阀1和由紧急切断系统控制的电磁阀2。

c.储罐进液管上气动控制阀上的电磁阀1与储罐液位高报警联锁，电磁阀2与储罐液位高高报警联锁。

d.储罐出液管上气动控制阀上的电磁阀1与储罐液位低报警联锁，电磁阀2与储罐液位低低报警联锁。

e.储罐进液管上气动控制阀紧急切断功能动作时，应同时切断压缩机电源。

f.储罐出液管上气动控制阀紧急切断功能动作时，应同时切断烃泵电源。

g.发生火灾或者泄漏时，由操作人员根据现场情况启动全站紧急切断系统，关闭储罐的所有气动控制阀，联锁停止压缩机和烃泵。h.独立设置紧急切断系统和过程控制系统，配置各自的机柜、操作站和工程师站。i.电磁阀1根据过程控制系统的自动化要求可以实现远程或联锁开关，参与过程控制。电磁阀2处于常开状态，根据紧急切断系统的要求联锁关闭，必须在事故消除后人工现场复位。

3   烃泵及压缩机的传动方式

3.1  烃泵及压缩机的传动方式现状

烃泵和压缩机是液化石油气供应站最常见的生产设备。烃泵和压缩机的传动方式主要有皮带传动和直联传动两种。皮带传动就是电机带动主动轮转动，张紧的皮带作为主动轮和从动轮的连接件，利用摩擦力带动从动轮，使烃泵或压缩机转动。直联传动就是电机的轴和烃泵或压缩机的轴通过联轴器连为一体。电机转动的同时利用联轴器带动烃泵或压缩机转动。烃泵的皮带传动见图1，烃泵的直联传动见图2。

图1   烃泵的皮带传动

图2   烃泵的直联传动

与直联传动相比，皮带传动的易损件少，拆装更换方便，维修成本低。因此，多年以来城镇液化石油气供应站使用的烃泵和压缩机基本采用皮带传动，使用情况良好，至今未见到关于液化石油气供应站烃泵和压缩机由于使用皮带传动发生事故的报道。

3.2  存在问题及解决方案

近年来，在液化石油气供应站安全检查中，专家或第三方咨询机构会依据国家安全监管总局印发的《危险化学品企业事故隐患排查治理实施导则》（简称《实施导则》）将烃泵和压缩机采用皮带传动作为安全隐患列入检查报告中的必须整改项。《实施导则》依据的是GB 50160—2008《石油化工企业设计防火标准》（2018年版）第5.7.7条。该条规定“可燃气体压缩机、液化烃、可燃液体泵不得使用皮带传动；在爆炸危险区范围内的其他转动设备若必须使用皮带传动时，应采用防静电皮带”。根据该条款的条文解释，皮带传动易积聚静电，可能会产生电火花，积聚的静电压可达2 500~7 000 V，危险性高，容易引发事故。

液化石油气供应站设计执行的主要规范是GB 51142—2015和GB 55009—2021，这些规范未对烃泵和压缩机是否可以采用皮带传动提出明确说明。笔者认为，液化石油气供应站虽属于城镇燃气管理范围，但其储存的液化石油气为液化烃，属于危险性较大的危险化学品。从降低安全风险角度考虑，建议：对于新建的液化石油气供应站，选用直联传动的烃泵和压缩机；对于已建的液化石油气供应站，更换为直联传动的烃泵和压缩机，或将皮带传动的烃泵和压缩机改造为直联传动方式。

笔者设计的某液化石油气供应站，于2017年5月对使用皮带传送方式的烃泵和压缩机进行了直联传动改造。改造工程充分考虑了现场空间受限、联轴器和电机的选择等因素，进行了转动惯量、受力校核等分析，效果良好。

4   火灾延续时间的确定

4.1  GB 51142—2015和GB 50974—2014的相关规定

液化石油气供应站消防水池的容量应按火灾延续时间内所需最大消防用水量计算确定。供应站最大消防用水量出现在储罐区，主要与储罐保护面积、着火罐和邻近罐的固定冷却水供水强度、室外消火栓用水量相关。对于储罐保护面积、固定冷却水供水强度、室外消火栓用水量，GB 51142—2015和GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》的规定是明确且一致的。但是对于火灾延续时间的取值，在工程设计和设计审查时尚有争议。主要问题在于：当储罐区的储罐总容积小于或等于220 m³，且单罐容积小于或等于50 m³时，火灾延续时间是按照6 h还是3 h取值。

GB 51142—2015第11.1.5条规定“消防水池容量的确定应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016和《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974的有关规定”。GB 50974—2014第4.3.2条规定，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。第3.6.2条规定，液化烃储罐的火灾延续时间为6 h。按照以上条款的规定，液化石油气供应站的火灾延续时间应按6 h取值，与储罐总容积或单罐容积没有关系。

但经仔细研究发现，按照GB 51142—2015第11.1.5条的条文说明，当储罐总容积小于或等于220 m³，且单罐容积小于或等于50 m³的储罐或储罐区，其消防水池的容量可按火灾延续时间3 h所需最大消防用水量计算确定。这样就出现了正文与条文说明不一致的情况。

4.2  实际工作中的做法及建议

针对规范与条文说明的差异之处，建设单位、设计单位和设计审查部门的理解也存在差异。建设单位和设计单位一直是按照GB 51142—2015条文说明关于火灾延续时间的要求进行设计和建设。但由于条文说明不具备正文一样的效力，设计审查部门对条文说明并不认可，其对火灾延续时间的取值秉着从严的要求进行设计审查。为了使设计审查顺利通过，在沟通无果的情况下，无论储罐总容积和单罐容积多少，建设单位和设计单位均按照火灾延续时间6 h进行设计和建设。

笔者建议，GB 51142—2015和GB 50974—2014在进行修订时，进一步论证液化石油气储罐火灾延续时间的取值。无论火灾延续时间取值6 h还是3 h，规范之间应协调一致，规范的正文与条文说明也应协调一致。

5   结论及建议

①液化石油气供应站应设置独立的全站紧急切断系统；储罐的液相进出管和气相管应设置紧急切断阀；液相进口紧急切断阀应与储罐液位高高报警联锁，液相出口紧急切断阀应与储罐液位低低报警联锁。

②液化石油气供应站的烃泵和压缩机应采用直联传动，不建议采用皮带传动。对于新建的液化石油气供应站，选用直联传动的烃泵和压缩机；对于已建的液化石油气供应站，更换为直联传动的烃泵和压缩机，或将皮带传动的烃泵和压缩机改造为直联传动方式。

③建议GB 51142—2015和GB 50974—2014在进行修订时，进一步论证液化石油气储罐火灾延续时间的取值。（本文责任编辑：林国真）