5.2、贮槽内槽排液口必须设置重锤式快速切断阀
（1）两起事故的教训
①400m3液氧贮槽液氧外泄事故
2007年11月17日，江西某钢铁公司氧气厂，由400m3液氧贮槽向50m3液氧贮槽用液氧泵倒液氧后，在关闭液氧泵前真空管道上的进口阀时（DN100真空绝热截止阀），突然一声巨响，阀门由于自身设计制造缺陷发生一起化学性爆炸，400m3液氧贮槽内大量液氧外泄，槽区一片白雾茫茫，操作者被炸伤冻伤致残。所幸另一操作者将400m3液氧贮槽下的排液阀门关闭，防止了更多液氧外泄和事故扩大。值得思考的是：如果这个排液阀来不及关，或者这个排液阀发生爆炸，满槽液氧将外泄，这将是灾害性事故。如何避免？！
②1000m3液氧贮槽内约700m3液氧全部外泄灾难
2010年12月5日，湖北某钢气体公司，一外来购买液氧的槽车在充装完液氧后，未卸下输液氧管道接头就将槽车开动，将输液氧管道拉断，阀门损坏，供液氧的1000m3槽内尚存的约700m3液氧全部外泄。液氧大量汽化形成白色雾墙，12小时后现场检验氧气浓度仍超标。事故造成一死一伤，烧毁一辆500余米远的出租车。周围2Km范围被管控，3000余居民被疏散，隔日返家。冻坏设备，停止供氧，钢厂全停，经济损失巨大，社会影响恶劣，已成为波及范围很广的社会事件。深究一步，出了马虎蛮干的槽车司机的误操作，贮槽内约700m3液氧就该全部外泄吗？！如果内槽排液口有快速切断阀，且能就地和远程遥控操作，大量液氧就不会外泄，事故就不会扩大化，形成灾难。
（2）大型液氧液氮贮槽内槽排液口必须设置重锤式快速切断阀
大型液氧、液氮贮槽排液，一般在内槽底靠中心处设置两个排液口，两根排液管垂直向下，穿过内槽底板、负荷分配板、泡沫玻璃砖绝热层，外槽底板和贮槽基础到达槽外空间。两根排液管分别在槽外有阀门控制，阀后联通。连通液体管道再分支去低温液体泵或槽车充装，供用户使用。两个重锤式快速切断阀就分别垂直设置在内槽底两个排液口，关闭靠自身重力，开启靠垂直牵引的钢绳，钢绳垂直穿过内、外槽顶气动控制，给气打开，泄气自动靠重力快速关闭。重锤式快速切断阀和牵引钢绳均为不锈钢材质，抗低温液体冷冻。两个重锤式快速切断阀配两个排液通道，双保险，一个有故障，不影响正常使用。
两个重锤式快速切断阀，除了它的正常工艺功能外，最重要的是安全功能。当贮槽排液管线或阀门发生事故时，可通过现场仪表盘紧急关闭按钮或主控室远程操作，将该阀门紧急快速关闭，防止低温液体大量外泄，避免事故扩大和满槽液体外泄的灾难性事故发生。
武钢氧气公司现有2000m3液氧、液氮贮槽共12台，均在内槽底部设有DN150重锤式快速切断阀两个，系由德国引进，最早投用的至今已近十年，功能完好，安全运行，这在国外已是成熟经验。目前国内大多数液氧、液氮贮槽均未设置该阀，业内设计、制造、使用单位尚未形成共识。鉴于上面介绍两起事故的教训，随着国民经济的发展，尤其是煤化工的飞速发展，大型特大型空分配套的大型液氧、液氮贮槽的应用越来越多，分布越来越广，想要百分之百杜绝排液管道及阀门事故，完全消灭操作失误，过于理想化，均难以做到。因此笔者建议：大型液氧、液氮贮槽在内槽排液口必须设置重锤式快速切断阀，且纳入设计制造规范，以保设备本质化安全。
5.3、贮槽顶盖宜设计为薄弱结构事故时卸压
（1）两起低温液体贮槽掀项事故的启发
①400m3液氧贮槽燃爆掀顶
2002年某日傍晚，安徽某钢铁公司气体厂万立空分配套的400m3液氧贮槽，停用一年多未排空，大量液氧在内不进不出，长时间自然蒸发造成液氧中乙炔等碳氢化合物浓缩、积聚、析出，再投用时未采取安全措施，装槽车时突然发生典型的化学性燃爆，槽顶全掀，外槽顶盖落地，内槽顶盖及部份内槽飞出，外槽摔歪，内槽底仍留在基础上，珠光砂满天飞，内存100多m3液氧全部爆破汽化，贮槽全毁，内槽底未泄漏，幸未伤人。通过鉴定，后在原基础上再建一个350m3液氧贮槽。
②400m3液氮贮槽超压掀顶
2011年1月11日，石家庄某气体公司，3000m3/h全液体空分停产检修一个月后复产，配套的400m3液氮贮槽已基本恢复常温，往里送液氮时操作过急，液氮汽化超压，放空不及，发生了一起典型的物理性超压爆破，顶部爆裂掀翻，贮槽报废，珠光砂满天飞，内外槽底及基础尚好，无液体外流，均向上汽化，幸未伤人。
以上两起事故，损失巨大，设备报废，但均未伤人。事故有一个共同特点：两起爆炸贮槽内、外顶盖全掀飞，内存低温液体均全部爆破汽化，而内槽底部尚完好，无液氧或液氮在下部外泄，未造成周边人员伤害和设备损坏的更大次生灾害。这是否给人们一个启发，大型液氧、液氮贮槽顶盖可以设计成薄弱结构，在爆炸事故时泄压，避免大量低温液体外泄而造成更大灾难性事故。
（2）贮槽顶盖宜设计为薄弱结构事故时卸压
通过对大型液氧、液氮贮槽强度和结构分析，由于贮液静压和防风载的需要，本来就设计成下强上弱，所以才会出现上述两起事故时掀顶而底部尚完好的情况。以武钢氧气公司2000m3贮槽为例，贮液的OCr18Ni9不锈钢内槽底板厚8mm，内槽体有十余带，从下至上的厚度递减，下部10mm，中部8mm，上部6mm，顶盖厚6mm。内槽园周有24条锚带与基础上的24个锚固装置相连。Q235-B碳钢外槽底板厚10mm，外槽体因不贮液上下厚度一致为8mm，顶盖厚6mm。外槽下部有宽140mm的一圈钢带园周包住基础，并与基础内预埋件相连。内、外槽底板与槽体的角焊缝为加强结构。这是一个典型的下强上弱结构，如果设计者在此基础上再作一些文章，有意识地在顶盖作薄弱设计，发生爆炸时可靠卸压是可能的。这不仅不会造成大量液体底部外泄更大灾害，而且事故后贮槽也不会报废，更换或修复顶盖的损失要小得多。
对于大型液氧贮槽，这个设想更为必要。因为液氧中有乙炔等碳氢化合物是会引发化学性爆炸的，如上述第一起事故，威力巨大损失严重，比物理性爆炸更可怕。而且化学性爆炸是连锁、支连锁化学反应，速度非常快，事故瞬间发生，诸如安全阀、呼吸阀、放空阀等安全装置是来不及动作的。如能设计在顶盖某个部位为薄弱部位爆破泄压，保住槽体，液体不在底部大量外泄，只是向上汽化损失，这是安全、经济、合理的措施。笔者的设想可能过于天真，仅供业内专家参考。据了解，国外同行已有这种观点。
5.4 槽区可不设安全围堰
大型液氧、液氮贮槽四周是否应该设计安全围堰，这在业内是研讨不少尚未定论的问题。GB16912-2008《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》国家标准在修订中，曾就此问题作过调研，最终因为意见不统一，回避了这个问题。天津消防研究所的专家也与笔者探讨过此事。主张设安全围堰者认为，液氧是超低温强氧化剂，液氮汽化是超低温窒息性气体，大型液氧、液氮贮槽是重大危险源，大量液氧、液氮外泄会造成人员伤害，设备损坏的灾难性事故，因此其四周应像大型油罐一样设计安全围堰，围堰内容积应容下满槽泄漏量，国外有些案例也是如此设计和实施的。
通过多方研讨和多年的实践经验，笔者认为，槽区可不设安全围堰，原因如下：
①液氧是强氧化剂，它只助燃，本身不是可燃物。液氮汽化是窒息性气体，但能灭火。油类是典型的可燃物。液氧、液氮在可燃性上与油类本质不同，油类危险性更大。
液氧、液氮是超低温液体，漏泄后会很快汽化，一般不会留存，不必设安全围堰。油类漏泄，常温不会汽化，会到处流动且不好收拾，易引发火灾，必须设安全围堰留存，防止事故扩大。
②贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，做好大型液氧、液氮贮槽本质化安全工作。按照前面阐述的要求进行贮槽的设计、施工和运行，特别是在内槽底排液口设置重锤式快速切断阀和顶盖设计为薄弱结构事故卸压，防止液氧、液氮大量外泄事故是有保证的，槽区不设安全围堰也是可行的。
③大型液氧、液氮贮槽往往是大规模氧站的后备系统和集中供气、对外销售的重要设施，槽区经常有低温液体槽车进出，贮槽向槽车充液或槽车向贮槽输液，来往频繁。由于低温液体极易汽化的原因，槽车必须靠近贮槽，若设安全围堰，这些作业将很难甚至无法进行，严重影响生产正常运行。
④槽区围堰占地面积很大，会给氧站总图布置带来很大困难，而且极不经济。
⑤根据国内外实际情况，大型液氧、液氮贮槽设置安全围堰，在国外是少数案例，在国内基本没有。长期实践证明，槽区不设置安全围堰是可行的。
⑥特殊情况下要求槽区作安全围堰，或者考虑在液体外泄时向安全的低处导流避害，这都是个案做法，具体情况，区别对待，但不宜纳入设计规范执行。
6、高压氧气管道安全
氧气管道燃烧爆炸事故比较频繁，时有发生，经济损失巨大，社会影响恶劣。有的设备损坏造成停产，有的群死群伤，血的教训深重。大型特大型煤化工空分设备，容量大、压力高，采用内压缩流程。氧气压力一般4-8MPa，高的达到10MPa，危险性更大。高压氧气管道安全是一个复杂的系统工程，必须严格贯彻执行GB16912-2008《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》第8章“氧气管道”的有关规定。下面对高压氧气管道安全的主要安全措施作简要阐述：
6.1 高标准完善精细化设计是安全的前提
（1）流速控制要严格
氧气管道中最高允许流速的控制，是一个非常重要的安全问题，因流速过高引发燃爆事故很多，应严格控制。最高流速的限定与氧气压力、管道材质和是否“撞击场合”或“非撞击场合”有关。
使氧气流动方向突然改变或产生漩涡的位置，从而引起氧气中夹带的颗粒及异物对管壁的撞击，这样的位置称为“撞击场合”，是易产生激发能源的危险场合，流速控制要严要小。如压制对焊三通（氧气从支管流向主管时），现场焊接三通，螺纹变径管，短半径弯头（弯曲半径小于1.5倍管道直径），缩经大于3的变径管（氧气由大端流向小端时），斜接弯头，放空阀和安全阀的出口管，截止阀、针型阀、止回阀、减压阀、调节阀、旁通阀及其出口端8倍直径管道范围内，球阀或旋塞阀在开启或关闭时，蝶阀的阀板、过滤器、孔板等，均为“撞击场合”。非上述位置即为“非撞击场合”，较安全，氧气最高允许流速控制较宽松。如直管段、工厂制对焊三通（氧气从主管流向支管时），长半径弯头（弯曲半径大于或等于1.5倍管道直径），缩径比小于或等于3的变径管，球阀或旋塞阀在全开时，均为“非撞击场合”。
高压煤化工氧气管道，一般氧压在4-8MPa，有的高达10MPa。设氧压为PMPa，氧气流速为V m/s，根据GB16912-2008的规定，当3.0＜P≤10.0MPa时，不允许使用碳钢管，使用奥氏体不锈钢管时，依据公式：P×V≤45MPa·m/s（撞击场合）和P×V≤80MPa·m/s（非撞击场合），按实际氧压计算出最高允许流速，氧压高则限速低，科学而严谨。
（2）材质选择要慎重
氧气管道材质的选择是一个至关重要的安全因素，随着氧气管道工作压力和流速的提高，管道材质也由碳钢、不锈钢发展到铜及铜基合金或镍及镍基合金等不扩散性燃烧（阻燃）材料。现在在氧气管道设计中，为了节省资金，管道材质选择有向低标准靠的倾向，很不安全，值得警惕。
煤化工高压氧气管道，氧压在4-10MPa之间，根据GB16912的规定，不能采用碳钢管，不锈钢管只能用于一般场所。对于分配主管上阀门频繁操作区阀后，干管阀门、一个系统支管阀门、车间入口阀门后5倍公称管径（并不小于1.5m）范围，调节阀前后各5倍公称管径（各不小于1.5m）范围，氧压车间内部，放散阀后，氧气充装台，汇流排等“撞击场合”、重要场所、危险位置、事故多发源、高压设施等非一般场所，氧气管道材质选择要从严，应采用铜及铜合金或镍及镍基合金等不扩散性燃烧（阻燃）材料。
（3）管件采用视设备
氧气管道上的弯头，变径管及三通，均是容易引起氧气流冲击和剧烈摩擦的地方，有的是“撞击场合”，是燃爆事故多发源，应选用内壁光滑、壁厚均匀、坡口规整的轧（压）制品，以减少事故发生。
氧气管道上的法兰，要确保强度与加工精度，严格按国标选用。法兰垫片忌可燃物，密封性要好，氧压愈高，危险性愈高，对垫片要求愈严，按GB16912规定是3.0MPa＜P≤10MPa，可采用缠绕式垫片，氧压接近上限时最好采用退火软化铜垫片或镍及镍基合金垫片。
氧气管道的连接应采用焊接，以连接牢固，减少漏泄。
氧气调节阀前应设置可定期清洗的过滤器，防止管道内杂物、铁锈、颗粒等高速流过调节阀，摩擦冲击引发燃爆。氧气过滤器壳体应用强度高、不生锈的不锈钢及铜合金，过滤器内件应用摩擦冲击不起火的铜及铜合金。滤网优先选用不起火且强度高的蒙乃尔合金，其次为铜合金，网孔尺寸宜为60-80目（即0.3-0.224mm）。
（4）阀门关键要重视
氧气管道阀门是氧气管网上的重要关键设备，也是事故多发源，其选用应慎之又慎，应选用专用氧气阀门。
煤化工空分高压氧气管道，氧压在4-10MPa之间，严禁采用闸阀，公称直径≥150mm的手动氧气阀门宜选用带旁通阀的阀门，且采用气动遥控输动方式，避免手动操作时发生燃爆伤人。
高压氧气阀门，尤其是易出事故的氧气调节阀的材质，既要考虑技术、经济、强度，更要考虑安全。要按GB16912的规定，氧压在4-10MPa之间，应采用铜合金或镍及镍基合金等不扩散性燃烧（阻燃）材料。
有关氧气管道设计要求，还可参考本文3.2（1）设计是前提——严格安全标准的内容。
6.2 高标准优质可控化制造是安全的基础
（1）氧气管道系统中的各种阀门（尤其是调节阀），过滤器、阻火管、弯头、变径管、三通、法兰及垫片等管件的制造厂，应持有相应的制造许可证或资质，具备合格的制造条件与管理，并应对其出厂的设备质量与安全负责，应出具安全、质量证书和产品合格证，并出具安装、操作、维修等完整的技术文件。有良好的业绩，得到广大用户认可。
（2）产权单位应对上述关键设备进行设计审查与产品监制，尤其是对材质控制，按设计要求制造，做到安全可靠，品质优良，维检方便，操作简易，按技术标准严格验收投用。
6.3 高标准严格洁净化施工是安全的要害
氧气管道的施工安装单位应具备相应的资质，有良好的施工安装业绩。施工安装的全过程要有合格的、有经验的工程监理单位监督管理，氧气管道的施工安装，除严格遵循压力管道施工有关国家标准外，还有其特殊的安全规定，如管道严格除锈、脱脂、焊接、探伤、压力及泄漏性试验、吹扫等，施工完毕还应严格验收，做好安全、质量检查，以保安全。这些环节把关不严，如脱脂不净、焊接质量低下、压力及泄漏性试验不严格，管道吹扫马虎不干净时有发生，甚至还有图简便用氧气吹扫管道，酿成许多氧气管道燃爆事故，造成人员伤亡和重大经济损失，教训惨痛。做到高标准严格洁净化施工非常重要，是当务之急。
有关氧气管道施工要求，还可参考本文3.2（2）施工是关键——加强施工监理的内容
6.4 高标准强力规范化运行是安全的保障
氧气管道使用单位应负责本单位氧气管道的安全管理工作。贯彻执行有关安全法律、法规和氧气管道的技术标准、规程。建立健全本单位的氧气管道安全管理规章制度。指定专职或兼职的专业技术人员负责氧气管道安全管理工作。建立氧气管道技术档案，制定氧气管道定期检验计划，安排附属仪器仪表、安全保护装置的定期检验与检修，进行氧气管道系统隐患检查与整改，对氧气管道实施专业化管理。对氧气管道操作人员和检查维修人员要进行安全技术培训，经考试合格取得证书后持证上岗。
有关氧气管道运行要求，还可参考本文3.2（3）运行是保障——完善运行管理的内容。
7、安全高压设备研制
大型特大型煤化工空分，容量大（单机30000m3/h 以上，许多6万甚至8-10万等级），压力高（氧、氮产品压力一般4-10MPa），一般采用内压缩流程。内压缩流程高压系列设备由于压力高，设计制造困难，要求严，故障多，危险性大，本身就是事故多发源。目前有不少国内尚不能制造或有产品但故障多不能安全可靠运行，需要进口，耗费大量外汇资金，与国外先进水平差距较大，这是我们的软肋。需要加大研发力度，迎头赶上，在国产化道路上迈开大步，高歌猛进。
（1）安全高压力大流量静设备的研制
如大型大尺寸高压力主换热器的研制，一般为铝合金材质，钎焊，重量轻、效率高、用材少，经济合理，钎焊是其技术难点。当压力太高，钎焊难以过关时，国外已有10MPa氧气内压缩主换器用铜管绕制而成，可以借鉴。如高压阀门，尤其是低温阀和氧气调节阀门的研制。如各种特殊用途过滤器，特别是氧气过滤器的研制等。
（2）安全高压力大流量动设备的研制
如高压内压缩流程核心设备增压机的研制。如高中压膨胀机，尤其是液体膨胀机的研制。如高压低温液体泵（液氧泵、液氮泵）的研制等。
（3）大型机组集成化控制安全与高压蒸汽安全的研究
化工企业一般蒸汽较丰富，煤化工大型特大型空分一般优选汽轮机为原动机拖动多台动设备，如一台汽轮机拖空压机和增压机（“一拖二”），一台汽轮机拖空压机、增压机和氮压机（“一拖三”）等，经济高效。但一台设备有问题，会影响全局，造成全停，损失很大。因此，要保证多台机组同步安全运行很重要，自动化水平要高，控制系统要安全可靠，必须进行大型机组集成化控制安全研究。
作为原动机的汽轮机，其动力源是高温高压过热蒸汽，一旦泄漏破坏性很大，设备毁损，人员伤亡，属重大事故。因此，对高压蒸汽安全的研究必须关注，采取措施，确保安全。
为了适应国民经济快速、稳定、健康、可持续发展和国家能源安全的需要，我国煤化工行业风起云湧步入快车道，与之相关联的空分行业也抓住机遇蓬勃发展。煤化工空分设备具有容量大、压力高、等级多、环境差及控制严等特点，稍一不慎，易出事故，损失巨大，因此安全至关重要，应高度重视与防范。本文对空分设备安全的永恒主题——主冷防爆，对空分内压缩液氧泵管系燃爆事故防治，空分扒砂安全，大型液氧液氮贮槽安全和高压氧气管道安全等重大安全课题进行了分析、研究、探讨，并提出了防范措施。以上这些事故，近年来时有发生，损失巨大，影响恶劣，必须高度重视。也对内压缩安全高压设备的研制，提出了希望。其中有一些观点，如大型液氧液氮贮槽的内槽排液口必须设置重锤式快速切断阀，贮槽顶盖宜设计为薄弱结构事故时卸压等，系一管之见，供业内专家参考，希望对安全技术的研究有所禅益。要提高安全意识，将“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针，贯穿空分设备设计、制造、施工和运行的始终，使大型特大型煤化工空分长期、连续、稳定、可靠、经济、安全运行，为国民经济发展作出更大贡献。
