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呼吸阀、阻火器 在化工安全设计中的重要性 以及国 内外先进标准的差距

作者:admin 时间:2017-07-28 来源:未知

呼吸阀、阻火器 在化工安全设计中的重要性 以及国 内外先进标准的差距

1、呼吸阀、阻火器 在化工安全设计中的重要性

1.1呼吸阀、阻火器 最主要的安全保护措施

国家安监总局第45号令第十六条规定“设计单位应当按照《化工建 设项目安全设计管理导则》(AQ/T3033),对建设 项目安全设施进行设计,并编制 建设项目安全设施设计专篇”。按照AQ/T3033要求进 行过程危险源分析(PHA),进行安全设施设计。化工过 程的危险源的后果有超压、火灾、爆炸、中毒及 有害物质泄放等。呼吸阀、阻火器 是防止或减缓这些风险的主要安全设施。

1.2呼吸阀、阻火器 在安全保护层分析(LOPA)中的定位

PHA的方法很多,有HAZOP(定性的)、LOPA(半定量的)和QRA(定量的)等。从典型 的安全保护层图可看出呼吸阀和阻火器是预防事故发生的最后一层保护层。(阻火器 也可作为减轻事故后果的保护层)。

1.3中国石 油化工高速发展的要求

(1)装置大型化,园区综合化

大型石 油化工装置可以达到规模效益,而以产 业链组织的超大型的化工园区更可以达到节约投资、土地和成本的目的。这样同 时也带来了安全和环境问题。例如大型储罐、设备和 物料输送管网系统都可能成为重大的污染源和危险源。为了防止超压、超真空造成储罐破坏,限制VOC排放,以及防止发生火灾、爆炸和 二次爆炸重大事故,必须采用有效的,适用的 呼吸阀和阻火器防止事故和控制事故扩大。呼吸阀 除了常规的重力式和紧急释放阀之外,还有先导式、防爆燃 或防爆轰的全天候阻火呼吸阀,防冻或 防聚合呼吸阀等。阻火器 除了一般的阻爆燃或阻爆轰的管端或管道阻火器之外,还有耐 短时或持久燃烧之分,阻稳定 或不稳定爆轰之分、动力型、水力型 以及液体阻火器等。可以满足不同介质、过程和 使用条件的需要。

(2)国家对 安全和环保的法规日益严格

国家安 全和环保法规要求限制易挥发有机化合物(VolatileOrganicCompound,VOC)的发散,储罐(尤其是大型储罐)是VOC的主要发散源。通常采用呼吸阀控制VOC的发散,但一般 的重力式呼吸阀的超压达到100%,其VOC发散量 相对于自由排放只能减少约1/3,(据估算3000m3的汽油罐发散量约9.78吨/年),若采用 先导型或高性能重力式呼吸阀,超压可减至≤10%,按10%超压计,发散量可降至5.31吨/年,即减少约46%。若将罐 区的发散物用总管系统收集处理(火炬,焚烧或洗涤、回收),进一步限制VOC发散。则要考 虑呼吸阀出口的背压问题。就需要 采用先导型呼吸阀,或者设置风机,同时要考虑设置、管道阻火器。

2、国内标 准与国际标准的差距

国内标准技术滞后,更新周期长,体系不完善(不配套产品标准多、应用标准少)甚至还有矛盾。

2.1呼吸阀

2.1.1有关呼吸阀的国内、外标准

2.1.2呼吸阀 和紧急泄放装置选用规定

1)在90年代出版的手册资料(如:《石油库管理手册》,1990;《油库设计与管理》,1991;《炼油厂油品储运》,1999等),简单的仅根据“油罐的进、出油量”选用呼吸阀的规格(型号、尺寸)和个数。

2)SH/T3007-2007《石油化 工储运系统罐区设计规范》规定,只根据“储罐的 热呼吸量及最大进(出)液体量 选用呼吸阀的个数、公称直径,没有考 虑火灾工况的紧急泄放。

3)在王松汉主编《石油化工设计手册第4卷,《工艺系统设计》(2002);以及张德姜等主编《石油化 工装置工艺管道安装设计手册》第1篇“设计与计算”(2009)中,引用APIstd2000-1982第3版,较全面 地考虑热呼吸和物料进、出量,也考虑 了火灾工况的紧急泄放量,选用呼 吸阀和紧急泄放装置。

现在有 些工程公司和设计院已采用APIstd2000-1998,第5版。

4)在选用呼吸阀时,往往没 有考虑呼吸阀产品的超压性能。国内一 般重力式呼吸阀厂家也不标注超压值(实际上大多超压高达≥100%)。超压大,不仅增加VOC发散量,影响环境污染,而且不 利于储罐的超压保护;或者当 呼吸阀达不到泄放量时,使紧急泄放阀打开。

2.1.3气封和 设置阻火器的规定

GB50160-2008《石油化 工企业设计防火规范》6.2.19条规定:“甲B、乙类液 体的固定顶罐应设阻火器和呼吸阀;对于采 用氮气或其他气体气封的甲B、乙类液 体的储罐还应设置事故泄放设备”。

这条规定表述不完善,会使人产生疑问:

1)甲B、乙类液 体的内浮顶罐是否应设置阻火器和呼吸阀?若采用 气封是否要设置事故泄压设备?

2)气封是 否是设置事故泄压设备的必要条件?设置事 故泄压设备的条件应为火灾工况及其他事故工况?如1NG储罐的翻滚(Rollover)工况。

2.1.4呼吸阀 排放气体总管和回收、处理系统设计。国内标 准没有提供这方面的设计准则。

2.2阻火器

2.2.1有关阻火器的国内、外标准

2.2.2阻火器类型少

国内标 准都是阻爆燃或阻爆轰的管端或管道阻火器。ISO168522008中的阻火器有:

(1)管端阻爆燃阻火器(耐短时 间燃烧或耐持久燃烧)

(2)管道阻爆轰阻火器(耐短时 间燃烧或耐持久燃烧)

(3)予置空间阻火器

(4)无节流 的阻稳定爆轰阻火器(耐短时 间燃烧或耐持久燃烧)

(5)有节流 的阻稳定爆轰阻火器(耐短时 间燃烧或耐持久燃烧)

(6)无节流 的阻不稳定爆轰阻火器(耐短时 间燃烧或耐持久燃烧)

(7)有节流 的阻不稳定爆轰阻火器(耐短时 间燃烧或耐持久燃烧)

(8)动力型阻火器(高速放空阀)

(9)水力型阻火器

(10)液体产品阻火器(水封或底阀)

ISO标准包 含的阻火器可满足各种石油化工产品和过程工业的不同需要。

2.2.3阻火器 分级规定不合理,甚至不分级

在2010年以前 发布的阻火器产品,阻火性 能国家和行业标准,对于管端阻火器(不分阻爆燃或阻爆轰)只有一 种试验混合气体(石脑油蒸汽1.9±1%或丙烷蒸汽4.3±0.215%)进行阻燃试验;也只用一种混合气体(石脑油蒸汽3±0.2%或丙烷蒸汽4±0.4%)进行耐燃试验。亦即管 端阻火器没有分级,只有一 种阻火及耐燃性能。

管道阻 火器只分为两种,阻爆燃 型采用一种混合气体(丙烷4.3±0.2%)进行阻火试验,阻爆轰 型也采用一种混合气体(丙烷7.2±0.2%)进行阻火试验,也没有细分。而且在2006年实施的TSGD7002-2006《压力管 道元件型式试验规则》规定所有阻火器(不论管端、管道、阻爆燃、阻爆轰)都用一种气体(溶解乙炔气)做阻火试验(这个强 制性法规还规定了试验的单位)。不知其 试验的依据是什么。

有少数标准(HG/T20570.19-95,SH/T3413-1999,GB/T20801.6-2006)提出接 电器间隙隔爆原理的MESG值可分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级,但没有规定测试气体、装置和方法。由此可 见国内阻火器标准是混乱的,大大落 后于国际先进标准。按照这 样的标准检测的阻火器如何确保其阻火性能?阻火器 可能成为一个安全的“陷阱”。

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