【word】 石化企业设备密封点泄漏检测技术研究

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1、石化企业设备密封点泄漏检测技术研究第7卷第l2期2011年l2月中国安全生产科学技术JournalofSafetyScienceandTechnologyVo1.7No.12Dec.201l文章编号:1673193X(2011)一12019205石化企业设备密封点泄漏检测技术研究邹兵,丁德武,朱胜杰,姜素霞,高少华,张贺(ep国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院/化学品安全控制国家重点实验室,青岛266071)摘要:介绍了国内外泄漏检测技术研究现状及发展趋势.利用专业的泄漏检测仪器设备,依据泄漏检测工作流程,对某石化企业进行了全面的泄漏检测.泄漏检测数据统计分析结果表明,企业密封点的外漏比

2、较严重,内漏较轻;加氢装置,油品车间,气分装置,延迟焦化,重整加氢车间和聚丙烯装置密封点泄漏比较严重;采样口,排凝口,调节阀,阀门,阀杆,火嘴,长明灯和法兰泄漏较为严重;红外热像技术在设备密封点气体泄漏检测方面功能强大,应用前景广阔.同时对检测到的泄漏点和问题给企业提出了建议和措施.关键词:石化设备;密封点;泄漏检测;红外热像仪中图分类号:X924.2文献标识码:AResearchonleakagedetectionforsealedpointsofpetrochemicalequipmentZOUBing,DINGDeWU,ZhUSheng-jie,JIANGSu-xia,GAOShaohu

3、a,ZHANGHe(SINOPECResearchInstituteofSafetyEngineering/StateKeyLaboratoryofSafetyandControlforChemics,Qingdao266071,China)Abstract:Thispaperintroducestheleakagedetectiontechnologysituationanditsdevelopmenttrenddomesticandabroad.Accordingtotheworkprocedureofleakagedetection,thecomprehensiveleakagedete

4、ctioniscarriedoutinapetrochemicalcompanybyusingtheprofessionalleakagedetectionequipment.Thestatisticalanalysisofthede-tecteddatashowsthattheouterleakageismoreserious,whiletheinternalleakageislessserious.Theleakageofsealedpointsinhydrogenationplant,oilplant,gasseparationunit,delayedcokingunit,hydroca

5、talyticreformingplantandthepolypropylenearemoreserious.Theleakageofsamplingport,condensatewateroutlet,regulatingvalve,valve,valve-stem,firenozzle,everburninglampandflangeisrelativelyserious.Theinfraredthermalimagetechnologyisapowerfulinstrumentwhichisspeciallyusedforgasleakagedetectionofequipmentsea

6、ledpoint,andithasabroadapplicationprospectinpetrochemicalcompanies.Meanwhile,inthispaper,proposalsandmeastirestothedetectedleakagepointsandproblemsareputforwardtothecompany.Keywords:petrochemicalequipment;sealedpoints;leakagedetection;infraredthermalimager现代石油化工企业连续生产,设备结构复杂,介质多经管道输送,且具有高温,高压,易燃,易爆,

7、易腐蚀,易中毒等特点.而工艺流程中各类设备及管收稿日期:20110531作者简介:邹兵,男,高级工程师.道大量采用阀门,法兰和螺纹等连接形式,静密封,动密封点多,各类有毒有害介质容易发生泄漏.这既浪费能源,又污染环境,甚至引发火灾爆炸,人身伤亡等重大事故.因此,通过先进专业的泄漏检测技术,开展企业装置设备密封点泄漏检测,查找泄漏源和泄漏隐患,对确保企业安全生产,职工身体健康第12期中国安全生产科学技术?193?意义重大,同时也可以为安全生产监督管理部门提供技术支持.1国内外泄漏检测技术研究现状及发展趋势最早的没备检漏技术是目测,鼻闻和耳听,然后发展到使用皂膜检漏(目前我国的石化企业仍主要使用的

8、这类技术),后来发展到使用便携式的检测器检测,利用超声波或红外光学摄像协助检漏的技术等.国外研究泄漏检测和管理技术已经很多年,并且取得了重要成果,形成了较为完整的泄漏检测管理和维修体系,并制定了相关的法律法规和技术文件.美国环保局(USEPA)已经推行”泄漏探测与维修”(简称LDAR)计划,并且就逸散性泄漏(fugitiveemissions此类泄漏主要来自设备的密封和工艺采样或排放口)检测制定了具体的操作规程.1993年制订了挥发性有机化合物泄漏的测定(简称方法21).方法21提出了VOC泄漏的检测对象,检测仪器种类及其性能指标的基本要求和检测步骤.为了帮助企业达到相应的法规要求,一些专业泄

9、漏检测及维修公司应运而生,这些公司都配有专业的技术人员和各种专业的泄漏检测设备.从开始实施LDAR至今,欧美日炼油企业已经在环境保护,能源节约和安全生产等方面取得显着的经济效益和社会效益.我国石油化工系统十分重视工厂的泄漏问题,开展了大量”无泄漏工厂”的研究工作,国内学者也进行了有关泄漏检测技术的研究.邹兵,朱胜杰等对石化装置苯泄漏检测及危害控制方法进行了研究J,对石化装置苯泄漏的危害,苯泄漏的检测方法进行了评述.姜素霞,严龙等对基于神经网络评估的密封点泄漏检测技术进行了研究J,介绍了运用神经网络评估方法对石化生产装置泄漏风险进行量化评估的主要程序.在某炼油厂柴油加氢精制装置进行了应用.姜素霞

10、,高少华等对石化生产装置微量泄漏检测方法及应用进行了研究,以石化装置为例介绍了生产装置微量泄漏的含义,适用的检测仪器种类以及泄漏检测的具体做法.戴光,王新颖等对承压阀门内漏声学检测方法进行了研究,分析了承压阀门内漏过程中流体流动状态,以及声源产生机理,建立了阀门泄漏产生的声源信号幅度与内漏率的一般关系.张艾萍,金建国对声发射检漏仪在阀门密封性检验中的应用进行了研究J,提出了利用声发射技术检验电厂阀门密封性的方法,而且可以确定阀门的内漏程度,为检修工作提供了依据.王朝晖,张来斌等利用声发射技术对管道泄漏检测进行了试验研究,试验验证了应用声发射技术进行管道泄漏检测的可行性.从国内外泄漏检测工作的发

11、展历程看,泄漏检测的发展趋势是泄漏检测工作逐步规范化和专业化.规范化就是建立相关法律法规,技术规范和标准,要求企业重视泄漏问题,解决泄漏问题.专业化就是泄漏检测工作有专业的检测机构来完成,使用先进科学的泄漏检测仪器设备,对企业泄漏现状进行检测评估,提出解决问题的对策和方案.但目前国内没有相关的泄漏检测技术标准和规范,企业泄漏检测多采用操作工巡检过程中目视,鼻闻,耳听和皂膜检漏的原始方法,或是携带便携式报警仪器,以声光报警的方式来确定设备密封点是否有泄漏.但这些方法都有一定的局限性.同时国内也没有专业的泄漏检测公司为相关企业提供泄漏检测技术服务.2泄漏检测仪器设备本次泄漏检测使用的仪器设备主要包

12、括:气体泄漏检测专用红外热像仪,有毒挥发气体分析仪,便携式气质联用仪,超声波内漏检测仪和复合式气体报警仪.这些仪器能够对设备泄漏密封点进行定位,对泄漏的有害物质进行定性和定量,并且能够对泄漏的挥发性有机物进行录像.3泄漏检测工作的实施通过对某一石化企业的现场调研,主要生产工艺流程分析和泄漏有害物质分析,制定具体的泄漏检测实施方案.对该公司延迟焦化,2#常减压,加氢装置,气分装置,油品车问,联合车间,热电装置,聚丙烯车间,综合车间,重整加氢,催化裂化共计11个车间装置的泄漏情况进行了全面检测.泄漏检测类型包括内漏和外漏两种.检测的重点是车间装置容易发生泄漏的管道阀门,法兰,排凝口,放空口,采样?

13、194?中国安全生产科学技术第7卷口,安全阀等密封点.具体泄漏检测工作流程如图1所示.日常准备(仪器维护,人员培训)接受泄漏检测任务委托现场调研制定泄漏检测方案实施泄漏检测工作泄漏检测数据处理泄漏有害物质危害分析生产工艺流程分析-1竺兰竺兰lL.图1泄漏检测工作流程图4泄漏检测结果分析与讨论4.1泄漏检测结果汇总与分析对某石化企业延迟焦化,2#常减压,加氢装置等11个车间进行泄漏检测,总共检测1579个装置部位,5268个密封点,检测到泄漏点181个,其中外漏146个,内漏35个.泄漏部位多为管道阀门盘根,法兰,放空口,排凝口,采样口和安全阀等.泄漏介质包括瓦斯气,液态烃,气态烃,丙烯,氢气,

14、硫化氢,干气,汽油,尾气等.各个车间泄漏检测数据统计详见表1所示.表1某石化企业泄漏检测数据统计表续表1通过检测数据可以看出,加氢装置,油品车间,气分装置,延迟焦化和重整加氢车间泄漏比较严重,泄漏点数均超过20个.主要原因是这四个车间管道气体介质较多,并且压力较高,容易发生泄漏.尤其是加氢装置,延迟焦化和重整加氢的加热炉长明灯和火嘴软管接口瓦斯泄漏较为严重,气分车间调节阀的气态烃泄漏较为严重,油品车间管线阀门液态烃泄漏较为严重.4.2泄漏率统计与分析泄漏检测包括内漏和外漏两种类型,从图2可以看出,密封点内漏泄漏率为1%,外漏泄漏率为3%,企业密封点的外漏比较严重.不同车间装置密封点泄漏率统计结

15、果如图3所示,可以看出气分装置泄漏最为严重,泄漏率高达12.5%,这主要是因为气分车间调节阀的气态烃泄漏比较严重.其次是聚丙烯装置泄漏较为严重,泄漏率达到10.7%,这主要是因为制氢站氢气泄漏点较多.再次是延迟焦化装置泄漏率为7.4%,这主要是因为加热炉长明灯和火嘴软管接口处瓦斯泄漏比较严重.从图4不同类型设备泄漏率可以看出,采样口泄漏率高达81.8%,这是因为采样口均为开口采样,未使用密闭采样器,同时采样人员对采样阀门关闭不严密所致.其次是排凝口泄漏率达到33.3%,这是因为排凝口未加封堵或阀门关闭不严所致.再次是调节阀泄漏率为20.7%,这是因为调节阀内多为高压气体,容易发生泄漏.阀门,阀

16、杆,法兰,安全阀,长明灯和火嘴的泄漏率均大于5%,泄漏也是比较严重.未漏,5l10,96%图2不同泄漏类型的泄漏率第l2期中国安全生产科学技术?195?褂嘿裂图3不同车间装置的密封点泄漏率,.汹t图4不同类型设备泄漏率4.3不同类型设备泄漏点统计与分析从图5和图6可以看出,根据不同类型设备进行统计,阀门,阀杆泄漏45个,占泄漏总数的24%.其次是火嘴和法兰,泄漏点数均为30个,占泄漏总数比例均为17%.其他长明灯泄漏22个,调节阀泄漏18个,所占比例均在10%以上.由此可以看出阀门,阀杆,火嘴,法兰,长明灯,调节阀是泄漏比较严重的设备类型.,蹲,图5不同类型设备泄漏点数统计4.4泄漏典型实例使

17、用气体泄漏检测专用红外热像仪对泄漏点进行录像,选取泄漏比较严重的典型实例,如图7和图图6不同类型设备泄漏点数及其所占比例8所示.从图像中可以清晰的看到长明灯软管接口瓦斯气体泄漏和调节阀后法兰密封处气态烃泄漏.实际应用表明气体泄漏检测专用红外热成像技术可以观测目视看不到的泄漏点,其在设备密封点泄漏检测方面功能强大,应用前景广阔.图7延迟焦化加热炉30#长明灯软管接口瓦斯泄漏图81饩分FV318调节阀后法兰气态烃泄漏5建议与措施由于泄漏介质易燃易爆,其泄漏带来的安全隐患不容忽视,必须采取措施消除泄漏及其所带来的42O8642O斛爆裂鲫柏的加m0OO0O00O如加m?l96?中国安全生产科学技术第7

18、卷安全隐患.根据企业现场情况和泄漏检测结果,结合企业实际,提出以下建议与措施:(1)全面彻底整改检出的泄漏点,制定应对措施.(2)实行巡检时时观察,定期全面普查的泄漏点检查制度.(3)加强设备密封点和泄漏检测的日常管理.(4)加强企业职工HSE的教育培训.(5)实行奖惩制度,提高职工查漏检漏的积极性.(6)配备个体防护用品,加强使用培训与监督.6结论使用先进,专业的泄漏检测设备,按照泄漏检测工作流程,对某石化企业设备密封点实施泄漏检测,对检测结果综合统计分析,结论如下:(1)企业密封点的外漏比较严重,内漏较轻.(2)加氢装置,油品车间,气分装置,延迟焦化,重整加氢车间和聚丙烯装置密封点泄漏比较

19、严重.(3)采样口,排凝口,调节阀,阀门,阀杆,火嘴,长明灯和法兰泄漏较为严重.(4)红外热像技术在设备密封点气体泄漏检测方面功能强大,应用前景广阔.参考文献1UnitedStateEnvironmentalProtectionAgency.ProtocolforEquipmentLeakEmissionEstimates.19952EPAMethod21,DeterminationofVolatileOrganicCompoundLeaks,CFR40,Part60,19993邹兵,朱胜杰,姜素霞,等.石化装置苯泄漏检测及危害控制方法J.安全,健康和环境,2011,11(4):24-26ZO

20、UBing,ZHUSheng-jie,JIANGSu-xia,eta1.BenzenekakDetectionandDamageControlMethodsforPetrochemicalPlantJ.SafetyHealth&Environment.2011,11(4):24-264姜素霞,严龙,廖永,等.基于神经网络评估的密封点泄漏检测J.安全,健康和环境,2010,10(1):1013JIANGSuxia,YANLong,LIAOYong,eta1.LeakIn-spectionBasedNeuralNetworkJ.SafetyHealth&En-vironment,2

21、010,10(1):10135姜素霞,高少华,严龙,等.石化生产装置微量泄漏检测方法及应用J.安全,健康和环境,2009,9(4):15.17JIANGSuxia,GAOShaohua,YANLong,eta1.ApplicationofFugitiveEmissionDetectionMethodinPetrochemicalUnitsJ.SafetyHealth&Environment,2009,9(4):15-176戴光,王新颖,张颖,等.承压阀门内漏声学检测方法研究J.大庆石油学院,2003,27(3):70-73DAIGuang,WANGXinying,ZHANGYing,e

22、ta1.AcousticstestingmethodforvalveinnerleakageunderpressureJ.JournalofDaqingPetroleumInstitute,2003,27(3):70737张艾萍,金建国.声发射检漏仪在阀门密封性检验中的应用J.阀门,2002,(4):39-41ZHANGAiping,JINJianguo.ApplicationofacousticemissionleakdetectorininspectionofvalvetightnessJ.Valve,2002,(4):39418王朝晖,张来斌,辛若家,等.声发射技术在管道泄漏检测中的应用

23、J.中国石油大学(自然科学版),2007,31(5):87-90WANGZhao-hui,ZHANGLaibin,XINRuejia,eta1.ApplicationofacousticemissiontechniqueinpipelineleakagedetectionJ.JournalofChinaUniversityofPetroleum(EditionofNaturalScience),2007,31(5):87_909关磊,魏利军,吴宗之,等.基于人工神经网络的储罐区泄漏源实时定位技术初步研究J.中国安全生产科学技术,2006,2(4):7983GUANLei,WEILi-jun,W

24、UZongzhi,eta1.StudyonrealtimeleakpositionbasedonartificialneutralnetworkintankareaJ.JournalofSafetyScienceandTechnologY,2006,2(4):79-831O张永健,方来华,关磊.输油管道监控系统设计与开发J.中国安全生产科学技术,2009,5(3):68-72ZHANGYong-jian,FANGLaihua,GUANLei.Developmentanddesignofmonitoringsystemforoiltransportationpipeline.J.JournalofSafetyScienceandTechnology,2009,5(3):68-7211李炜,张美玲,毛海杰,等.基于模糊RBF神经网络的管道泄漏检测方法J.兰州理工大学,2009,35(6):7983LIWei,ZHANGMeiling,MAOHai-jie.DetectionmethodofpipelineleakbasedonfuzzyRBFneuralnetworkJ.JournalofLanzhouUniversityofTechnology,2009,35(6):79.83