上海科元燃化工程设计有限公司 上海 200122
摘要：环氧乙烷易燃易爆，有毒。发生大量泄漏时，需转移并用大量的水稀释。消防事故时消防废水需收集。因场地受限，为同时满足泄漏事故转移物料及消防事故收集消防废水两种工况使用要求，对罐区专用的已建事故水池进行改造。改造过程涉及工艺、结构、给排水等多个专业。
关键词：环氧乙烷；事故水池；改造
环氧乙烷（EO）易燃、易爆、有毒。沸点低（10.4℃），在正常大气压与温度下迅速气化，蒸汽比空气重，会在低洼处聚集。闪点＜-17.8℃，易爆炸。空气中混有3% EO时就形成爆炸性混合气体，遇明火爆炸燃烧，不存在爆炸上限。低浓度的EO也会刺激眼睛和呼吸系统。能与水以任何比例混溶，与水反应生成可燃性和毒性比EO低的乙二醇。发生泄漏时，在敞开容器中用不小于22倍（体积比）的水进行稀释能使EO的水溶液处于安全区域；在密闭容器中，水和EO体积比小于100:1会引起闪燃[1] [2]。灭火剂：雾状水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。
根据以上特性，某项目EO罐区设有固定水喷雾系统等消防灭火设施，并配套设置专用事故水池一个（首次设计时，有效液位从池内底算至重力流进水管管顶），用于收集消防事故状态下的消防废水量、事故期间的降雨量、EO稀释水量（用于消防事故发生前的泄露稀释）及日常运行时的初期雨水量。池体为设有混凝土盖板的密闭结构。EO罐区与事故水池间利用专用重力流管道连接。后因工艺专业需要，且受占地限制， EO罐发生大量泄漏时需将储罐内的EO转移至该事故水池，从安全角度考虑，对事故水池进行设计改造。
1.项目概况
EO罐区： EO储罐一个，全容积9.16m3，直径2.2m，最多充装8.32 m3。罐区防火堤内面积57.76m2，防火堤高1m。
事故水池：净面积212.3m2，地下式水池，封闭式盖板，池内净高度4.82m。进水管顶距池内底4.018m，距池内顶0.802m。
改造前事故水池用途：收集消防事故期间的消防废水、降雨量、工艺物料及稀释水，并收集日常初期雨水。
改造后事故水池用途：除满足改造前使用功能外，需满足EO物料转移至此的安全要求。
2.改造内容
2.1结构专业验算及改造
稀释用水与EO的体积比，在水池敞开时大于 22，水溶液处于安全状态；水池密闭时等于100，且需要有12~20次/小时的换气次数等措施，水溶液仍有闪燃的可能。目前国内未有EO排入密闭水池的案例，故拆除水池密闭顶板，采用22倍以上的水稀释EO[1] [2] [3] [4]。
因水池已建，顶板经核算不能完全拆除，最大开孔面积包括设备孔、人孔在内为90.3m2。池内需常年存有一定高度的水量才能满足池体抗浮要求。
2.2工艺验算及改造
利用水池敞开条件与稀释倍数间存在的两组数据关系，推算在现有开孔面积条件下物料转移需要的稀释用水量，计算过程如下：
1）水池开孔率：开孔面积/水池净面积=90.3/212.3=42.5%
2）稀释倍数： 用插入法求得42.5%的开孔率对应稀释倍数为66.9
3）稀释用水量：稀释倍数*EO充装量=66.9*8.32=556.6 m3
因EO的转移时间很短（约2分钟），为保证混合效果，需要将稀释用水预先存入事故水池。
预存水位下设置遍布水池的枝状开孔管（形似消防喷淋管），EO通过开孔管均匀排出，提升混合效果。
2.3给排水专业验算及改造
根据工艺专业提出的预存水量及结构专业水位高度的要求，详细过程及采取措施如下：
1）水池容积核算
水池顶板与室外地坪标高一致：-0.200m，梁高0.750m，超高报警液位抬高至-1.050m（即有效液位从池内底算至-1.050m），水池内底标高-5.200m。
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水池能够容纳的水容积：[-1.050-（-5.200）]*212.3≈881 m3
2）防火堤内有效容积核算（按去除罐体截面面积估算有效面积）
储罐截面积：πr2=3.14*（2.2/2）2≈3.8m2
防火堤有效容积：（堤内面积-储罐截面积）*堤高*储水高度=（57.76-3.8）*1*0.8≈43.2m3，考虑0.2m的安全高度。
3）预存稀释水量及水位核算
根据中石化《水体污染防控紧急措施设计导则》第7.9条规定，事故池在非事故状态下被占用的容积不能超过1/3，并应设有事故时可以紧急排空的措施。
水池内可预存稀释水量为：池内水容积-2/3*(消防水量+降雨量-堤内有效容积)=881-2/3*（540+2-43.2）≈548m3 ，消防水量540 m3，降雨量2 m3。
水池内水位高度：预存水量/水池净面积=548/212.3≈2.58m
根据上述计算，预存水量与工艺专业提出的556.6m3稀释水量还差556.6-548=8.6m3，水池内预存水位高度能够满足结构专业抗浮计算要求。
4）增设补水管
增加水池补水管及浮球阀，当池内预存水量低于设定水位时，自动补水；另设补水旁路管，物料转移时开启，补充缺少的8.6 m3稀释水量。水源引自厂区生产给水管，补水管及旁路管管径均为DN50，设有减压型倒流防止器以防水质污染。
5）调整液位高度，增设报警提示
a.增加提示补水异常的低液位报警信号，保证池内预存水量及水位能够满足要求。
b.因为水池占用了1/3的消防废水容积，消防状态下，需将此部分水量进行转移。设置提示紧急转移设备停止的液位报警信号，方便现场操作，也能确保消防废水有足够的容纳空间。
c. 抬高高液位报警值，增加水池预存水量满足工艺安全要求。
6）保留移动风机
水池设计之初已考虑移动式防暴风机，换气次数每小时不低于5次，并配有调节吹风角度的措施。改造后，此风机保留。
7）增加操作说明
根据改造后的水位设置情况，按非事故状态、事故非消防状态及消防状态三种情况描述事故水池操作要求，给用户日常操作及应急演练等提供技术支持。
2.4仪表及电气专业改造
仪表专业：在事故水池内增加可燃气体探测装置，并设置声光报警措施。根据给排水专业条件抬高现有常存液位高度，增设相关液位报警信号。
电气专业：更新EO罐区爆炸危险区域划分图。
2.5用户配合
配备消防状态下紧急转移池内预存水量的设备，安排转移水量去向，并保证紧急转移设备的一级用电负荷。严格按照设计要求进行日常及应急操作，保证事故水池处于正常的运行状态。
3结论及存在问题
经过专业间配合，事故水池改造后除能满足改造前日常初期雨水、消防事故废水收集功能外，还能充当EO转移的稀释池。但也存在如下问题需要实践检验，现提出并供同行研究探讨：
1）关于EO与水稀释倍数关系的安全排放条件仅有完全敞开和完全密闭两种情况，缺少不同敞开率下对应的稀释用水数据。本次改造使用的计算模型需要更多的实验数据证明。
2）常温下，EO与水的反应速度很慢。大量转移时，与水混合不及时，EO气体逸出。逸出气体不但污染大气环境，人员疏散不及时或采用防护措施不当时，还会造成人员损伤。
参考文献：
[1] 张立军. 环氧乙烷储罐安全设计及安全管理措施[J]. 山东工业技术, 2015, (15)：13
[2] 陈丕尊. 环氧乙烷贮罐安全措施设计[J]. 沈阳化工, 2000, 29(4):205-207.
[3] 高海英. 环氧乙烷的危险性分析及其安全措施[J]. 石油化工设计, 2008, 25(2):62-64.
[4] 于雪燕. 关于环氧乙烷在罐区设计中安全问题的讨论[J]. 山东化工, 2016, 45(10):138-139.
作者简介：
王雪峰（1980-），女，辽宁康平人，工程师，注册公用设备工程师，学士，从事工业给排水消防方面的工作。
论文作者:王雪峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
标签：水池论文; 事故论文; 水量论文; 环氧乙烷论文; 容积论文; 水位论文; 液位论文; 《防护工程》2017年第2期论文;