解读《关于提升内浮顶（拱顶）储罐本质安全及安全管理水平的建议》

       2020年7月份中石化发布了《关于提升内浮顶（拱顶）储罐本质安全及安全管理水平的建议》，该建议明确了常压储罐VOCs治理安全安全附件的要求，以进一步规范常压储罐VOCs治理安全改造风险防范工作。本文摘抄该建议重点章节并对之配图和解读。

       背景：随着储罐设施规模大型化、运行长周期化、罐区工艺复杂化、储罐检修专业化等影响，储运设施本质安全和安全管理重要性日益显著。

罐区夜景（配图）

第一章、 内浮顶（拱顶）储罐安全现状 

（一）储罐附件的本质安全水平低

       目前，我国在立式钢结构储罐主体（罐底、罐壁和罐顶）的设计、建造及验收等环节有着严格的技术标准和管理流程，但在储罐安全附件要求方面存在空缺，认证、检验程序不规范，储罐安全附件多作为单一产品进行管理。在采购、使用和日常维护过程中，其优劣基本多凭借甲方的经验和乙方的宣传，对其性能没有严谨的检验手段和管理办法，使用单位把自身的安全需求寄托于厂家自身质量保证。具体表现为以下几个方面： 

1. 内浮盘可靠性低。 

       内浮盘的本质安全水平与其自身的“密封性”、“稳定性”、“耐火性”和“可维修性”密切相关，浮盘应具备一定强度的“稳定性”和“耐火性”，可避免储罐闪爆之后，浮盘失稳或失效引发全面积火灾。如“6·29 镇海炼化雷击石脑油储罐闪 爆事故”，储罐初次闪爆之后，浮筒式浮盘发生倾覆引发全面积火灾。浮盘应具有良好的可维修性，箱式全接液和蜂巢粘接全接液可维修性较差，箱体泄漏之后，拆卸难度增大，增加了储罐的检修风险。如“5·12 上海赛科苯罐检维修闪爆事故”因浮箱内部存有大量苯积液，浮箱被打孔后，箱体内的苯积液流至罐底板，导致罐内形成爆炸性混合气体，遇点火源发生闪爆。

全金属全焊接蜂窝浮盘能有效地提升储罐的本质安全＆环保（配图）

2. 呼吸阀和浮盘的密闭性是企业提质增效的重要保障 

       呼吸阀和浮盘的密封性是减少油品损耗、提升氮封系统运行效率和满足无组织排放达标的重要保障。一方面，当前氮封系统压力控制范围狭窄，压力控制阀（呼吸阀、单呼阀、氮封阀）的控制压力相互之间易产生交集，易导致氮封系统失效。另一方面，《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822-2019）标准的实施，要求氮封储罐的呼吸阀和无氮封储罐的罐顶 通气孔位置的油气浓度不应超过5000μmol/mol(重点地区为 2000μmol/mol，中石化要求为 4000μmol/mol)。由于氮封储罐罐内油气浓度普遍较高，如果呼吸阀密闭性不达标，呼吸阀口将无法满足排放标准。

复森14吋9100系列呼吸阀＆8830系列阻火器在中化泉州凝析油罐区的应用（配图）

3. 阻火器是保障储罐及连通系统安全的基石。 

      储罐气相连通支线管道和罐顶中央通气孔上设置的阻火器性能是否达标，是确保储罐安全运行的重要保障。未设阻火器或性能不达标所引发的储罐事故案例共有 4 起，如“2014 年 6·9 扬子石化酸性水罐硫化亚铁自燃事故”，事故储罐的连通管线上未设阻火器，导致罐区发生群罐火灾事故，另外3起事故的罐顶中央通气孔未设阻火器或阻火器失效，而由雷击引燃罐内的可燃气。 

储罐火灾（配图）

（二）储罐安全附件的检测和评估能力不足。 

      由于储罐不属于特种设备，最能反映储罐安全状况的全面检验只对罐体腐蚀和裂纹进行检测，储罐安全附件检验技术要求不明确，其优劣基本多凭借使用经验和厂家宣传。当前国内相关机构尚不具备能力对储罐的安全附件进行有效、全面的检测和评估，如浮盘、呼吸阀、氮封阀、紧急泄压阀和阻火器等。

复森可以对全系列呼吸阀、紧急泄放阀进行开启压力、泄漏率＆流量测试（配图）

（三）储罐安全附件的技术标准要求低或规范缺失。 

      如我国对呼吸阀的泄漏量要求为 0.4m³/h，远低于 API 和 ISO 要求的 0.014m³/h 和部分国家要求的 0.0017 m³/h。另外，呼吸阀、单呼阀、氮封阀等安全附件在产品和使用方面技术标准不完备或可操作性差。

第一章解读：以前国内储罐的安全附件普遍未受重视，体现在相关标准规范要求较低甚至缺失、用户选择安全附件凭感觉、产品性能不达标、产品检测手段不足，在大炼油、大化工项目如火如荼建设的今天，需要从系统上重视储罐安全附件的建设，而且还涉及到以往已投用的罐区，老旧不达标的罐区还需要技术改造。不过值得庆幸的是，目前国家已经大力开始对罐区进行源头治理，作为央企的中石化集团，身负社会责任和历史使命，一马当先，率先发文进行治理工作，将引领整个行业，将不断提高我国化工罐区的本质安全环保的建设水平。

第二章、 意见和建议 

（一）本质安全设计方面 

（1）非强制要求做油气密闭处理的在役储罐。 

       推荐采用“高效内浮盘技术+高效密封技术”，在提升储罐本质安全水平基础上，可实现罐顶 VOCs 排放值不超过 2000μmol/mol 的要求。 

双层大补偿弹性密封圈（配图）

（2）需做油气密闭处理的在役储罐。 

       推荐采用低超压10%呼吸阀和阻爆轰型阻火器。由于氮封储罐具有密闭性，因此不论采用何种内浮盘技术，受浮盘泄漏以及罐壁挂油的影响，罐内气相空间油气浓度值超标情况成为客观存在。因此，对于氮封储罐，应重点关注氮封系统的密闭性、罐内氧含量的控制和群罐火灾的防控，提升氮封系统密闭性的关键在于准确控制呼吸阀的泄漏量，低超压10%呼吸阀有助于在较窄的压力控制区间内，实现这一目的，避免储罐在微正压状态下持续泄漏，在减少油气和氮气泄漏损耗的同时，同时满足无组织排放要求。

      阻爆轰型阻火器有助防止连通的罐区发生群罐火灾事故。

复森8850型非稳态阻爆轰阻火器为更优选择（配图）

（3）需做油气密闭处理的新建储罐。 

       对甲 B 和乙 A 类介质推荐采用“微内压储罐+隔热措施”技术。适当将储罐的设计压力由 2kPa 提升至 4-6kPa，在投资成本略增的情况下，可大幅减少储罐“呼吸”造成的氮气和油气损耗。另外，也扩大了氮封系统压力控制区间，使储罐压力控制系统更加可靠，氮封系统更高效。 

       对储罐的外壁采取隔热措施，如隔热涂料、保温层、双壁储罐等技术，有利于减少储罐的“小呼吸”损耗。其中增加保温层，可减少 67%的“小呼吸”损耗；采用双壁储罐可减少 75%的呼吸损耗。 

（4）非强制要求做油气密闭处理的新建储罐。 

       推荐采用“高效内浮盘+高效密封+铝网壳”技术。储罐铝网壳是一种采用 1.2mm 铝合金板和铝合金三角网架作为支撑结构的罐顶技术，该技术在国外的常压储罐上已经广泛应用。其技术优势在于免维护，罐顶材质全部为铝制材料，降低腐蚀风险；成本低，同尺寸铝网壳罐比钢网壳罐顶的成本更低；更轻的罐顶有助于罐壁厚度和基础方面的减少而节约投资。 

铝网壳（配图）

       为防止储罐罐顶遭直击雷烧穿发生闪爆问题，目前规范要求储罐顶板材料厚度不应小于 4mm。针对该问题，采用高效内浮盘和高效密封技术，可有效将储罐的罐内油气浓度控在爆炸下限以内。另外，也可采用抗雷击型材料，消除直击雷的击穿风险。 

       建议：注重储罐本质安全的提升和 VOCs 源头治理。长期来看，储罐“呼吸”造成的油气损耗、氮气损耗以及油气收集系统和处理系统的设备投入和运行维护费用造成的经济损失要大于提升储罐及其安全附件本质安全的一次性投入，因此： 

a）基于储罐长周期运行和本质安全提升的考虑，建议由设计院对不同介质存储方案的投入与产出进行详细核算。 

b）建议选取若干有代表性的危险化学品储罐，对相关技术进行试点应用。安工院对试点储罐的节能降耗、环保排放达标、经济性等效果进行长期跟踪，确保新技术具有普遍推广的意义。 

（二）安全运行方面 

（1）氮封系统应进行正规设计，并确保有效工作。 

（2）严格落实《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求（试行）》，做好运行期间储罐的罐内氧含量和油气浓度监测。

（3）定期对储罐的呼吸口等泄漏点开展检测，并对泄漏状况进行分析和评估。定期对氮封阀、呼吸阀、紧急泄压阀等安全附件进行校验，确保其完好可靠。 

复森6610型氮封阀（配图）

（三）直接作业环节方面 

（1）严禁在存有危险化学品的储罐、罐顶空间，及与储罐直接相连的部件、管路进行用火作业。 

（2）在罐区内可能存在易燃易爆油气泄漏的区域进行非动火施工作业时，应强化作业前的 JSA 工作，作业过程要连续监测施工区域可燃气体。作业人员要穿戴劳保用品、使用防爆工器具。 

（3）储罐检维修前，应进行水洗、蒸罐、置换等处理，对有硫化亚铁自燃风险的内浮顶储罐，应进行钝化。在清罐后交付前，应检查内浮盘和密封是否存在泄漏，严格执行《关于加强内浮顶储罐检维修安全管理的紧急通知》《关于下发炼化企业内浮顶储罐清罐和内部检修作业指导意见（试行）的通知》。 

（4）当储罐检维修作业内容发生变化时，应按变更管理要求重新编制、审批方案，重点对变更作业进行危害识别、风险分析。 

（四）标准制修订方面 

       基于我国储罐的安全现状和环保需求，结合国际先进技术和优秀做法，建立健全储罐安全附件的标准体系。建议组织相关单位完善储罐安全附件标准体系，包括氮封阀、呼吸阀、单呼阀、紧急泄压阀、全接液浮盘与高效密封等，为提升储罐本质安全和安全管理提供依据。 

（五）检测检验方面 

       建议由青岛安工院建设大型储罐安全附件检测检验平台，开展储罐安全附件的检测与认证，为系统内储罐安全运行提供技术支撑。检测平台内容包括浮盘性能评估实验室、密封性能评估实验室、氮封系统效能评估实验室、罐-罐连通安全性评估实验室。

第二章解读：中石化集团作为国内最大的成品油和石化产品供应商，旗下100余家公司，包括多家知名工程公司，多年来积累了丰富的化工生产经验和化工项目建设经验，上述若干条具体的意见和建议，鞭辟入里、一针见血，从以往仅对VOCs回收治理的思路向罐区本质安全环保整治的思路进行了转变，由粗放性转变成精准性、系统性，意味着今后涉及到的所有的安全附件，都将纳入整体考虑，而且还将加强罐区安全运行、标准规范制定、检测检验等方面的工作，从源头进行安全和环保的治理。

     附录C：氮封系统的运行现状与低超压 10%呼吸阀

      氮封系统是提升储罐安全、减少油品损耗、环保排放达标的重要保障。但目前氮封系统压力控制区间狭窄，压力控制阀（呼吸阀、单呼阀、氮封阀）的控制压力相互之间易产生交集，易导致氮封系统密封不严或失效。《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822-2019）标准要求储罐的呼吸阀和罐顶通气孔位置的油气浓度不应超过5000μmol/mol (重点地区为 2000μmol/mol）。特别是对于氮封储罐，罐内油气浓度普遍超标，如果呼吸阀密闭不严，那么呼吸阀口处的检测值，无法满足无组织排放标准要求。 

（1）“高压”氮封运行状况 

       严格按照储罐设计压力为 2kPa 进行设计的氮封系统，可称为“高压”氮封。各压力控制阀参数设置如下： 

呼吸阀排气压力 Ps=1.35kPa（呼吸阀呈连续“呼出”状态）。 

呼吸阀开启压力 Pv=0.75×Ps=1.01kPa，各国对呼吸阀密闭状态下的泄漏量都有要求。 

单呼阀排气：0.9kPa。 

氮封常压储罐（2.0kPa）各安全附件定压值示例图（配图）

目前国内外呼吸阀泄漏量要求现状如下：

（2）“低压”氮封运行现状 

      对于老旧储罐，为防止罐内“超压”失效，通常采用压力值更低的呼吸阀和单呼阀，各压力控制阀参数设置如下： 

* 呼吸阀排气压力 Ps=0.9kPa（呼吸阀呈连续“呼出”状态）。 

* 呼吸阀开启压力 Pv=0.75×Ps=0.675kPa。 

* 单呼阀排气：0.6kPa（实际运行过程中，此时呼吸阀已处于连续呼出状态）。

（3）低超压 10%呼吸阀对氮封系统的影响 

       呼吸阀泄漏量控制压差是指氮封系统所用呼吸阀泄漏量控制压力与单呼阀的差值，该值越大，储罐氮封系统各压力阀之间的压力更容易控制， 该值越小，压力控制阀（呼吸阀、单呼阀、氮封阀）的设定压力之间易产生交集，进而导致氮封系统失效。

∆P=Pv- P0 

其中：∆P：氮封系统呼吸阀泄漏量控制压差；

Ps：呼吸阀排气压力 Ps； 

Pv：呼吸阀泄漏控制压力，[1-（10%～25%）]×Ps； 

P0：单呼阀设计压力。 

1. 对于“低压”氮封（呼吸阀排气压力 Ps=0.9kPa） 

     低超压10%呼吸阀将“低压”氮封系统的泄漏量控制压差由 0.675-0.6=0.075kPa 提升至∆P=0.81-0.6=0.21kPa，大幅提升了氮封压力控制系统的运行可靠性。 

2. 对于“高压”氮封（呼吸阀排气压力 Ps=1.35kPa）： 

     低超压 10%呼吸阀将“高压”氮封系统的泄漏量控制压差由 1.013-0.9=0.113 kPa 提升至∆P=1.215-0.9=0.315 kPa，大幅提升了氮封压力控制系统的运行可靠性。

附录C解读：氮封储罐涉及到的安全附件较多，罐顶有氮封阀、呼吸阀、阻火器、紧急泄放阀，这些阀门的压力设定颇有讲究，互相关联，但是不能混乱，否则将引起成本损失和环保问题，甚至安全问题。以呼吸阀为例，以往大家只关注它的开启压力是否准确，但实际上，呼吸阀的泄漏率，还有低超压性能都会影响整个系统，上述从整体角度阐明了低超压呼吸阀应用的重要性，复森低泄漏率和低超压呼吸阀将是用户很好的选择。