基于极度危害介质之下的压力管道设计分析

刘程

摘要：管道作为物料输送的一种特种设备在化工行业中起着很重要的作用，然而，实际应用的管道种类很多，使用工况也千差万别，因管道引起的事故时有发生，严重影响着人民的生命和财产的安全。在化工企业生产过程中，涉及的介质物料中多具有不同程度的毒性，在生产过程中如遇泄漏很有可能发生中毒事故，给企业生产、员工人身安全甚至周边环境带来巨大的影响，所以从设计阶段就应该对介质物料的毒性有深刻清晰的认识，并从设计阶段就采取针对性的防护设施设计，如此才能大大提高企业生产的安全性。

关键词：压力管道；危害介质；设计

在化工企业中，管道作为一种输送物料的设备具有重要的作用。其中的压力管道，在生产过程中存在人身伤害的危险性，现实中也多次发生事故，故我国对压力管道的管理设有完善的法规、标准进行监管。因输送介质的不同对压力管道的要求也不同，因此需要对压力管道进行分级。不同等级的压力管道，材质、设计及管理都有所区别，合理地确定压力管道的等级能减少生产事故的发生及生命和财产的损失，并且能够降低工程建设成本和管理运行成本。

一、定义

1、毒物的毒性，毒物的毒性是毒物固有的属性,是指毒物对人体产生有害作用的能力。

2、毒物的危害程度。毒物的危害程度是指毒物在生产和使用条件下对人体产生损害的可能性,它取决于该毒物的毒性及在生产和使用中的接触方式、接触时间、接触量和防护设备的良好程度等因素。

3、职业性接触毒物。职业性接触毒物是指工人在生产中接触以原料、成品、半成品、中间体、反应副产物和杂质等形式存在,并在操作时可经呼吸道、皮肤或经口进入人体而对健康产生危害的物质。

二、特殊性

极度危害介质在输送过程中如有较少量泄漏到环境中,被人吸入或与人体接触时能造成严重的和难以治疗的伤害,即使迅速采取措施也无法挽救。长期以来,在管道设计过程中,对管道材质和压力等级的确定,往往从输送介质的工作温度和工作压力的影响考虑较多,而对输送介质性质的影响考虑较少,即使考虑通常也只是介质的腐蚀性,而忽略了介质的毒性。然而,对于输送极度危害介质的管道,即使压力很低,一旦发生泄漏或损坏,造成的后果却是很严重的。因此对极度危害介质的管道不仅要考虑工作温度和工作压力,而且还要考虑所输送的介质为极度危害介质的这一特殊性。基于此,在进行极度危害介质的压力管道的设计时,应该考虑到极度危害介质条件下工程设计的特殊要求。

三、设计要点

极度危害介质条件下压力管道的设计,应该从压力管道设计的各个方面,如职业安全卫生、工艺系统、设备布置、管道布置、管道材料、管道机械、绝热与防腐、施工与验收等来进行综合考虑。

1、职业安全卫生。对极度危害介质,在工程设计中可以采取以下一些具体的预防措施:采用密闭、负压或湿式的作业,在不能密闭的含有毒物逸散口,必须采取局部通风排毒措施。必须设置通风排毒、净化系统,使作业场所及其周围环境达到卫生标准;必要时应增加机械送风,保证新鲜、洁净的空气送到工人作业点或呼吸带。必须防止工作人员直接接触具有极度危害介质的设备、设施、生产原材料、产品和中间产品。对具有极度危害介质的生产装置必须设置人身防护应急系统。人身防护应急系统包括安全喷淋洗眼、防护面罩、应急氧气呼吸系统、专用药剂等。对具有极度危害介质的生产过程和设备,必须设计可靠的事故处理装置及应急防护措施。在具有极度危害介质的作业环境或生产过程中可能接触极度危害介质的场所,应设置现场人身冲洗设施和洗眼器等卫生防护设施。在具有极度危害介质的生产和使用区内,包括装卸、储存、分析取样点附近,需要设置安全喷淋洗眼器。其位置应设置在离事故发生处(危险处)3～6m,但不得小于3m,并应确保事故发生时能够正常使用。

2、工艺系统。在容易泄漏极度危害介质的场所必须设置监测和报警系统,并设计必要的自动联锁系统。极度危害介质的装卸、输送必须采用密闭操作技术,并加强作业场所通风,配置局部通风和净化系统以及残液回收系统。必须回收或处理易挥发物料储罐排出的极度危害气体。含有极度危害介质的污水必须专设接受罐,并对其进行净化处理。极度危害介质在压力下取样时,必须采用钢瓶取样,同时还应设置人身保护箱或其它防护措施,温度较高时还应设置取样冷却器。对检测报警系统的要求:工艺有特殊需要或在正常运行时人员不得进入的危险场所,应对极度危害介质的气体释放源进行连续检测、指示、报警,并对报警进行记录;极度危害介质的报警信号应发送至操作人员常驻的控制室或操作室;生产或使用极度危害介质的工艺装置和储运设施的区域内,应设置极度危害介质的气体分析检测仪;检测器宜布置在极度危害介质气体释放源的最小频率风向的上风侧;在应设置极度危害介质的气体检测报警仪的场所,应采用固定式;极度危害介质检测报警系统应为相对独立的仪表系统。

3、设备布置。对具有极度危害介质的生产装置内的设备和管道,在满足生产工艺要求的条件下,应集中布置在全封闭建、构筑物内,并设计合理的通风系统,同时采取密闭、负压等综合设施。输送极度危害介质的泵房与其他泵房应分隔设置。对储运系统的要求:极度危害介质的储罐应单独布置在一个罐区内,且储罐周围必须设置围堰并用防渗材料铺砌;输送极度危害介质的泵房应单独布置;储存极度危害介质的场所应设置冲洗设施。

4、管道布置。除有可靠的安全措施外,在不便维修的区域,不得将极度危害介质的管道敷设在地下。工艺要求必须埋地敷设时,应有监测泄漏、防止腐蚀、收集有害流体等可靠的安全措施。设置在安全隔墙或隔板内的管道,其手动阀门应采用阀门伸长杆引至隔墙外操作。极度危害介质的管道应架空或沿地敷设,不应在可通行管沟内布置管道。必须采用管沟敷设时,应采用防止气液在管沟内积聚的严格措施,并在进、出装置及厂房处隔断。管沟内的污水,必须引到专用污水接受槽进行处理。极度危害介质的管道排放点不得直接排入下水道及大气中,而应排入封闭系统。管道穿过为隔离极度危害介质的建筑物隔离墙时应加套管,套管内的空隙应采用非金属柔性材料充填。极度危害介质管道上的焊缝不得在套管内,并距套管端口不小于100mm。极度危害介质的管道不得穿过与其无关的建筑物。

5、施工及验收。输送极度危害介质管道的阀门应逐个进行壳体压力试验和密封试验,不合格者,不得使用。输送极度危害介质的管道焊缝应进行100%射线照相检验,其质量合格等级必须是Ⅱ级。必须对输送极度危害介质的管道系统进行气体泄漏性试验,试验压力为设计压力,试验介质宜采用空气。输送极度危害介质的管道,设计压力≥10MPa,外表面应逐根进行无损检测,不得有线性缺陷;设计压力<10MPa的管子,每批应抽5%,进行外表面磁粉或渗透检测,不得有线性缺陷;其质量证明书中还应有超声检测结果。

通过对化工压力管道的定义、设计级别进行分析探讨，应用到化工行业中各种不同的种类、工况，对各种压力管道进行准确的分类，指导压力管道的安装、无损检测等要求，从而减少化工生产中因压力管道引起的安全事故。

参考文献：

［1］黄宏彪,金伟娅.输送危险化学品压力管道的安全分析和评定[J].石油化工设备，2012．

［2］马连强，陈萍．化工设计中如何确定介质的毒性危害程度［J］．化工设计，2012，20(2)6．

［3］徐海娟，黄汉林．《职业性接触毒物危害程度分级》解读［J］．中国卫生标准管理，2014，1(4)63．