【文章內容簡介】 度高達 2128℃，壓力高達 。三氯化氮在開放空間爆炸時，其爆炸溫度高達 1698℃。 NCl3是影響液氯使用單位安全的重要因素。三氯化氮的爆炸危害很久以前就得到了專業(yè)認識的注意，并加以研究分析，但是國家相關部門仍未出臺有關三氯化氮含量管控的標準或者法規(guī)，使用液氯的企業(yè)也只能加大設備內三氯化氮的清除力度。三 氯化氮爆炸具有突發(fā)性，沒有任何爆炸跡象和爆炸前兆，爆炸的毀滅性也極大。因三氯化氮聚積發(fā)生的爆炸可以使在各個部位，如管道、排污罐、氣化器、鋼瓶等處。 超溫、超壓或超裝引起物理或化學爆炸 有上表 21 可知，液氯的沸點為 ℃，極易氣化， 為確保液氯儲罐及其輸送管道的安全，儲液氯管道工藝過程安全分析 5 罐的貯存量不超過儲罐容量的 80%(設定貯罐液氯高度上下限分別為 500mm、 1100mm)，貯儲罐按照壓力容器標準進行管理，并按照壓力容器安全規(guī)程中規(guī)定的周期進行定期檢驗。液氯儲罐的壓力不應大于 。由于汽化后的氯氣隨著生 產(chǎn)的變化而變化，因此液氯的實際用量也在變化。所以在液氯進儲罐前要設置調節(jié)閥，進而使儲罐的液位恒定。 另外，在輸送的過程中由于溫度的變化也可能引起超壓發(fā)生物理爆炸，或三氯化氮等化學爆炸。 小結 通過以上液氯管道輸送過程中的危害分析，發(fā)現(xiàn)液氯在輸送過程中存在泄漏、中毒、火災、爆炸和環(huán)境污染等危害。 管道腐蝕、材料缺陷、設計和施工質量是液氯輸送管道事故發(fā)生的主要原因，其次，環(huán)境條件和第三方破壞均是不可忽略的因素，上述影響因素又貫穿著液氯輸管道的設計、施工和運行各個環(huán)節(jié)中，為了保證液氯管道的安全運行，預防和控制 液氯管道災害事故的發(fā)生，應加強各個環(huán)節(jié)的安全監(jiān)控 [2]。 液氯管道工藝過程安全分析 6 第三章 液氯管道工藝過程泄漏檢測 上節(jié)對液氯管道輸送工藝過程的危害分析可知，液氯管道的輸送過程中主要危害為各種原因造成的泄漏中毒，而且 由于液氯管道外部由保冷材料，所以一旦發(fā)生泄漏，不容易第一時間檢測到泄漏源，這給泄漏事故后果處理帶來困難，所以探索液氯管道的實時泄漏檢測方法非常重要 。 液氯管道泄漏原因分析 液氯輸送管道泄漏 管段的泄漏有很多種原因，其中焊縫、沖刷、振動、腐蝕、凍裂、外力作用等是主要原因。 管道焊縫上發(fā)生的泄漏很大部分是因為在最初焊接的時候留有缺陷，而后期管道的使用的環(huán)境因素，如振動、應力變化使焊縫處的缺陷加大，以致發(fā)生管道泄漏。 液氯管道在液氯這種腐蝕介質作用下，以及環(huán)境因素和應力的輔助下使管壁發(fā)生腐蝕，最終局部穿孔而發(fā)生泄漏。 沖刷引起管道泄漏。由于高速運動的流體在改變方向時，對管壁產(chǎn)生較大的沖刷力，使管壁逐漸變薄，這種過程就像滴水穿石一樣，最終造成管道穿孔而泄漏。 振動引起的管道泄漏。強烈的機械振動或流體的氣錘、水錘的沖擊作用，使管材承受交變載荷產(chǎn)生疲勞裂紋，導致泄漏。 凍裂引起的管道泄漏。因管子內的水凍脹將管子凍裂，或因管子周圍的土產(chǎn)生凍脹是管子移位而造成管子泄漏。 外力作用引起的管道泄漏。因外部靜載荷或沖擊載荷超過管子的允許限度而使管子泄漏，如管道在道路下埋設較淺，在車輛沖擊、振動載荷作用下則產(chǎn)生泄漏。 管材本身缺陷引起的管道泄漏。由于管材存在細小的砂眼、裂縫，初期不明顯，經(jīng)過一段時間后，缺陷擴大，產(chǎn)生泄漏 [3]。 液氯儲罐泄漏 在管道輸送的兩端都設有液氯儲罐，每段液氯儲罐共二個，一用一備，備用液氯儲罐首先接入輔助真空系統(tǒng)，并使備用罐的負壓達到 ，一旦使用中的液氯儲罐出現(xiàn)問題，可利用備用罐內的負壓把使用中儲罐的氯氣抽入備用罐中。液氯儲 罐的安全閥動作時，可通過接入的負壓抽風系統(tǒng)的尾氣吸收塔，用堿液稀釋吸收。 液氯儲罐泄漏發(fā)生的原因多種多樣，可以概括為設備質量問題、人為操作錯誤、充裝過量。設備質量問題包括儲罐罐體缺陷和附屬配件缺陷，這種情況與管道發(fā)生泄漏的原因相似，焊縫、沖刷、振動、腐蝕、凍裂、外力作用等是主要原因。人為操作錯誤主要是操作人員不按標準操作流程，違液氯管道工藝過程安全分析 7 規(guī)操作或者是失誤操作。員工專業(yè)素質低，得不到相應的教育培訓是間接原因。過量充裝 是一種常見的，也是最容易出現(xiàn)的一種儲罐泄漏的原因。 閥門、法蘭、泵處發(fā)生泄漏 液氯管道上閥門、法蘭、泵是不可缺少的主要控制元件，由于受到液氯溫度、壓力、沖刷、腐蝕的作用，及閥門壓力和生產(chǎn)制作中閥門存在的內部缺陷，閥門在使用過程中幾乎不可避免會發(fā)生泄漏情況，而且泄漏可能發(fā)生在閥門上的各個點。 閥門在生產(chǎn)過程中的鑄造缺陷以及腐蝕介質的輸送、流體介質的沖刷造成的閥體的泄漏。 由于填料老化等因素造成的填料泄漏，在無法更換填料的情況下，可以采用“管道注劑式帶壓密封技術”，當把密封注劑注射到閥門填料部位后， 立刻能達到止住泄漏的目的，同時又能起到閥門填料一樣的自潤滑功能及長期密封的效果。 液氯管道在焊接時總是會產(chǎn)生尺寸或結構缺陷，這些缺陷在液氯管道正常運行的情況下也會擴大，最終導致泄漏的發(fā)生 [4]。 管道法蘭發(fā)生泄漏原因匯總：對法蘭高溫、高壓的結構選擇不當，即使正確施工，緊固很好，也仍不能杜絕泄漏的發(fā)生，或由于管道介質的冷熱交替，熱應力的作用下是液氯管道發(fā)生泄漏的原因之一；因為液氯管道的熱應力產(chǎn)生異常應力，從而導致法蘭本體或固定法蘭的螺栓發(fā)生損壞，若法蘭處發(fā)生破損情況，液氯管道便會泄漏，即使不法蘭處沒有明顯破損發(fā)生，法蘭墊圈壓面平整度的降低也會導致液氯管道泄漏；法蘭、墊圈、螺栓的熱膨脹不均，即使結構良好，但法蘭部位有溫度梯度時，也往往發(fā)生泄漏；法蘭剛性不足，墊圈配合面的缺陷，法蘭變形，不能得到均勻而適當?shù)膲|圈壓面；法蘭平行性不好，中心偏差，安裝不當或機械損傷而使墊圈不貼合處泄漏；螺栓強度不足、松動和腐蝕，在高溫情況下，有強度不足（蠕變）的情況；由于振動、熱變化、應力緩和而松動，多數(shù)是來自外部的腐蝕；墊圈承壓力不足、受腐蝕、變質或材料缺陷；由各種綜合情況而引起，或由于流體的作用而導致法蘭腐蝕，或隨法蘭使用時間增加而變質。 液氯管道工藝過程泄漏檢測 有毒氣體報警儀泄漏檢測 由以上對液氯管道輸送過程泄漏原因分析有：由于 焊縫、沖刷、振動、腐蝕、凍裂、外力作用等原因造成 液氯輸送管道泄漏；由于 設備質量 問題、人為操作錯誤、充裝過量甚至配件問題引發(fā)的液氯儲罐泄漏；以及管路上閥門、法蘭和泵處發(fā)生泄漏。對于后兩者可以通過在易泄漏點附近設置有毒氣體報警儀檢測液氯泄漏，但是氣體報警儀對于液氯管道泄漏之前的隱患沒有檢測作用。 液體管道泄漏檢測方法 液氯管道工藝過程安全分析 8 目前，關于管道泄漏檢測方法主要有以下幾類。 質量或體積平衡法 ：該法原理最根本是 基于管道中流體物質流動的質量或體積的守恒，即液體的流入量與流出量的差與等于管道內停滯的流體量相同。如果管道運行穩(wěn)定，流入量管道的介質應該與流出管道的介質相等。根據(jù)這個原理，在檢測管道多點 位（或泵站兩端）的輸入和輸出流量時，若差值大于一定范圍，即說明可能有泄漏發(fā)生在被檢測的管段或泵站。管道介質沿管道運行，其溫度、壓力、密度、黏度等物理特性會隨時改變，這也是質量或體積平衡法產(chǎn)生誤差的主要原因，但這種誤差根據(jù)管道的實際運行情況可進行修正。 在用質量或體積平衡法對管道泄漏進行檢測時，所使用流量計的精度和管道中的流體物質存余量的約值對泄漏檢測精度有影響。如果采用擬合流量計流量誤差曲線，可以使流量計方面的誤差明顯減小。對計量精度進行實時在線校正，實現(xiàn)流量計的精度補償。另外流量計之間的距離不宜設置過遠， 以確保流量計之間管道中流體物質余量預測的精確性。質量和體積平衡法對于檢測運行狀況不斷變化的管道和泄漏量少的情況時，檢測誤差會較大，很難及時發(fā)現(xiàn)泄漏，須與其它方法配合使用 [5]。 質量 /體積平衡法的優(yōu)點是 安裝、維護方便，技術成熟 ，缺點是： 儀表精度要求高、價格高、安裝要求高 ； 無法實現(xiàn)定位 ； 泄漏檢測靈敏度低、誤報率高 ； 無法實現(xiàn)預警 。 光纖 泄 漏 檢測 法 ： 根據(jù) JouleThomson 效應原理，當管道發(fā)生泄漏時，泄漏源附近的溫度會 由于泄漏的發(fā)生而 降低， 如果可以 監(jiān) 測到 該局部溫度變化， 即 可以對 管道 泄漏進行 實時 監(jiān)測和定位。由光纖泄漏檢測法的原理可知 ，光纖法應該是非常有效并且定位準確的，但 是該法 存在以下幾個問題 ： 當泄漏量較小時，泄漏源附近溫度變化較小， 這就 對光纖傳感器的檢測靈敏度要求 很 高，因此光纖法的 成本 由于光纖傳感器的價格而 相應偏高 ； 當使用與管道平行埋設的光纖時，由于當初埋設光纖的目的不是做管道泄漏檢測，因此，光纖的埋設離管道有一定的距離，并不是貼著管道埋設，如此一來，因管道發(fā)生泄漏而引起的溫度降低，光纖就檢測不到 ； 即使原有光纖與管道離得很近，當發(fā)生光纖和泄漏點處于管道兩端 的 情況時，無法報警，按照國外的報道，光纖檢測系統(tǒng)里面 的光纖需要三根均勻分布在管道周圍，才能確保管道的泄漏報警。 光纖泄漏檢測法的優(yōu)點是 靈敏度高、能夠實現(xiàn)定位和預警，定位精度高、泄漏檢測孔徑小，無需防爆，監(jiān)測距離遠 。該法的缺點是 系統(tǒng)安裝施工量大、維護復雜 ， 成本高昂 ， 靈敏度太高，造成誤報、漏報多 ， 技術產(chǎn)品還不 能在國內 普及 。 聲波泄漏檢測法： 當流體輸送管道因老化、腐蝕 、人為破壞等原因發(fā)生泄漏時 , 在泄漏處會產(chǎn)生聲波信號 .其低頻信號能夠沿著管道遠距離傳播 .這樣 ,只要在管道兩端安裝能夠檢測到泄漏聲波信號的傳感器并對傳感器信號進行分析 , 就可以檢測出兩個傳感器之間的任一位置發(fā)生的泄漏并對其進行定位 .與輸油管道中廣泛應用的基于壓力波的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)結構相同 , 其中 :L 為管道的長液氯管道工藝過程安全分析 9 度， O 為泄漏發(fā)生點 A 為上游端， B 為下游端。假設聲波在管道氣體中的傳播速度為 v， 當泄漏發(fā)生時 , 由泄漏產(chǎn)生的聲波傳到 A ,B 點所用的時間分別為 t1 和 t2 ,則泄漏位置可按下式計算 AO =(L +vΔt)/2,式中 Δt =t1 t2 。從式中可以看出 , 只要知道管道的長度、聲波在氣體中的傳播速度以及泄漏時聲波傳播到上下游端的時間差 Δt ,就可以對泄漏 進行定位。因此 ,泄漏檢測和定位的關鍵是從干擾和噪聲背景中準確地檢測到泄漏聲波信號 ， 并確定其到達上、下游的時間差 [6]。 聲波泄漏檢測法優(yōu)點是 安裝維護方便、技術成熟、靈敏度高、定位準確、成本適中、監(jiān)測距離遠。缺點是靈敏度受運行壓力影響較大，且預警能力差 。 各種泄漏檢測方法的對比研究，評價檢測技術的主要性能指標有：靈敏度，泄漏檢測系統(tǒng)對小的泄漏信號的檢測能力；定位精度，當發(fā)生不同級別的泄漏時系統(tǒng)所能確定泄漏點位置的范圍；誤報率，系統(tǒng)沒有發(fā)生泄漏時卻被錯誤地判定出了泄漏；檢測時間，從管道開始泄漏到被檢測出泄漏時間長短 [7]。各種泄漏檢測方法的性能指標 對比如下表 31 所示。 表 31泄漏檢測方法的性能指標對比 檢測方法 靈敏度 定位精度 誤報率 檢測時間 適應能力 費用 技術成熟度 質量 /體積平衡法 差 低 很 高 較短 無 低 較成熟 光纖 泄漏檢測 法 較高 中等 中等 較短 有 很高 較成熟 聲 波 泄漏檢測 法 高 很高 較低 很短 有 較高 較成熟 七項指標分析了幾種主要的泄漏檢測方法的性能，從表中可以看出各種方法都有各自的優(yōu)缺點，沒有一種方法的各項指標都令人滿意。根據(jù) 此次研究對象（液氯管道） 泄漏檢測的實際情況，綜合比較 以上幾種 泄漏檢測技術的各種指標以及工程應用情況可知：分布式光纖檢測法和 聲 波檢測法 優(yōu)勢明顯 ， 可能是未來國內應用比較多的 泄漏檢測技術。三種泄漏檢測方法的技術對比 如下表 32 所示。 表 32三種泄漏檢測方法的技術對比 對比項目 聲 波 泄漏 檢測法 光纖 泄漏 檢測法 次聲波管道泄漏檢測法 液氯管道工藝過程安全分析 10 檢測對象 泄漏引起的管線內部情況 對管道外部情況（周圍地質變化狀況、施工帶來的振動、應變）的檢測 泄漏引起的管線內部情況 無中繼最大檢測范圍 050km 060km 050km 40km 內定位精度 177。30m 177。50m 177。30m 發(fā)展前景 音波和人工神經(jīng)網(wǎng)絡相結合的泄漏檢測技術具有研究意義、在未來的管道檢測中將得到廣泛的應用 利用一根或幾根光纖對天然氣管線內介質的溫度、壓力、流量、管壁應力進行分布式在線測量，這在管道監(jiān)控系統(tǒng)中將極具應用潛力 聲紋識別技術是最具有研究意義的尖端技術，已經(jīng)成功應用于軍事領域。它和人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術相結合形成的泄漏檢測技術，在未來的管道檢測中將得到廣泛的應用 經(jīng)濟性 安裝數(shù)據(jù)傳輸和音波傳感器以及配套的軟件的系統(tǒng)投資高 安裝數(shù)據(jù)傳輸和光纖傳感器以及配套的軟件系統(tǒng)投資高 技術完全國產(chǎn)化，具有自主產(chǎn)權，因而成本低，風險小 主要優(yōu)點 以實現(xiàn)連續(xù)的在線檢測，并且能檢測到很小的泄漏量，具有很好的靈敏性，誤報率低，定位精度高，適應性好，檢測距離長 可以用于管道鋪設環(huán)境的地況檢測，為重大地質異常變化情況提供前預警，定位精度高，誤報率低，檢測距離長 1）可以實現(xiàn)連續(xù)的在線監(jiān)測，并且能檢測到很小的泄漏量，具有很好的靈敏性，誤報率低，定位精度高，適應性好，