上海申弘閥門有限公司
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石油化工儲罐阻火器 |
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石油化工儲罐阻火器 上海申弘閥門有限公司 石油化工儲罐阻火器言 之前介紹三臺氣體減壓閥串聯(lián)減壓，現(xiàn)在介紹石油化工儲罐阻火器本標(biāo)準(zhǔn)等同采用API RP 2210：2000《石油產(chǎn)品儲罐通風(fēng)口阻火器》(英文版)。本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為評價在石油產(chǎn)品儲罐通風(fēng)口使用阻火器的必要性提供指導(dǎo)。本標(biāo)準(zhǔn)供設(shè)計新儲罐或進(jìn)行主體擴(kuò)建的時候使用，無意追溯應(yīng)用到在用儲罐上。如果對在用儲罐進(jìn)行檢查，可以以本標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)。基于原油儲罐通風(fēng)口阻火器的應(yīng)用及發(fā)展歷史和國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對比，重點探討了原油儲罐呼吸閥配不配阻火器的問題，通過搜集原油儲罐通風(fēng)口阻火器生產(chǎn)使用過程中存在的問題和實踐經(jīng)驗，得出安裝原油儲罐通風(fēng)口阻火器的必要性，對油氣儲運(yùn)站庫原油儲罐通風(fēng)口阻火器的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。儲罐呼吸系統(tǒng)是保障儲罐安全運(yùn)行和減少油料蒸發(fā)損耗的安全系統(tǒng)，定期對呼吸系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)是保證儲罐正常工作的重要措施。本文重點介紹儲罐呼吸系統(tǒng)的組成及工作原理，全面闡述了儲罐呼吸系統(tǒng)的呼吸閥、液壓安全閥、阻火器的檢查與維護(hù)。儲罐阻火器是防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設(shè)備、管道內(nèi)或阻止火焰在設(shè)備、管道間蔓延。阻火器是應(yīng)用火焰通過熱導(dǎo)體的狹小孔隙時，由于熱量損失而熄滅的原理設(shè)計制造。阻火器的阻火層結(jié)構(gòu)有礫石型、金屬絲網(wǎng)型儲罐阻火器是防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設(shè)備、管道內(nèi)或阻止火焰在設(shè)備、管道間蔓延。阻火器是應(yīng)用火焰通過熱導(dǎo)體的狹小孔隙時，由于熱量損失而熄滅的原理設(shè)計制造。阻火器的阻火層結(jié)構(gòu)有礫石型、金屬絲網(wǎng)型或波紋型。適用于可燃?xì)怏w管道，如汽油、煤油、輕柴油、笨、甲笨、原油等油品的儲灌或火炬系統(tǒng)、氣體凈化通化系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、煤礦瓦斯排放系統(tǒng)、加熱爐燃料氣的管網(wǎng)上、也可用在乙炔、氧氣、氮?dú)狻⑻烊粴獾墓艿烙闷贰１鹃y可與呼吸閥配套使用，亦可單獨(dú)使用。儲罐阻火器是用于安裝原油、汽油、煤油、柴油、芳烴、硫等固定頂式儲罐上的重要安全設(shè)備。儲罐阻火器是利用器壁效應(yīng)和溫度效應(yīng)，將火花的活性中心淬滅，以防止火焰繼續(xù)向儲罐內(nèi)部蔓延，維持油罐安全正常的運(yùn)行。我公司生產(chǎn)的儲罐阻火器具有結(jié)構(gòu)緊湊、阻火效果明顯，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點，阻火芯件的防爆、防腐、阻火性能強(qiáng)，而且便于清洗，使用簡單方便，適合于大多數(shù)易燃易爆的氣體，與全天候呼吸閥配套使用。 防爆級別：BS 5501；IIA、IIB、IIC。
1 范圍 2 規(guī)范性引用文件 3 背景 4 阻火器 5 阻火器的代用品——壓力真空閥門 6 總結(jié) 7 結(jié)論 一、主要性能 1、阻爆性能合格，連續(xù)13次阻爆性能試驗每次均能阻火。2、耐燒性能合格，耐燒試驗1小時無回火現(xiàn)象。3、殼體水壓試驗合格。本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，重量輕、耐腐蝕。易檢修，安裝方便。阻火器芯子采用不銹鋼材料， 耐腐蝕易于清洗。 二、工作原理 大多數(shù)阻火器是由能夠通過氣體的許多細(xì)小、均勻或不均勻的通道或孔隙的固體材質(zhì)所組成，對這些通道或孔隙要求盡量的小，小到只要能夠通過火焰就可以。這樣，火焰進(jìn)入阻火器后就分成許多細(xì)小的火焰流被熄滅。火焰能夠被熄滅的機(jī)理是傳熱作用和器壁效應(yīng)。 （1） 傳熱作用 管道阻火器能夠阻止火焰繼續(xù)傳播并迫使火焰熄滅的因素之一是傳熱作用。我們知道，阻火器是由許多細(xì)小通道或孔隙組成的，當(dāng)火焰進(jìn)入這些細(xì)小通道后就形成許多細(xì)小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積很大，火焰通過通道壁進(jìn)行熱交換后，溫度下降，到一定程度時火焰即被熄滅。進(jìn)行的試驗表明，當(dāng)把阻火器材料的導(dǎo)熱性提高460倍時，其熄滅直徑僅改變2。6％。這說明材質(zhì)問題是次要的。即傳熱作用是熄滅火焰的一種原因，但不是主要的原因。因此，對于作為阻爆用的阻火器來說，其材質(zhì)的選擇不是太重要的。但是在選用材質(zhì)時應(yīng)考慮其機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕等性能。 （2） 器壁效應(yīng) 根據(jù)燃燒與爆炸連鎖反應(yīng)理論，認(rèn)為燃燒炸現(xiàn)象不是分子間直接作用的結(jié)果，而是在外來能源（熱能、輻射能、電能、化學(xué)反應(yīng)能等）的激發(fā)下，使分子分裂為十分活潑而壽命短促的自由基。化學(xué)反應(yīng)是靠這些自由基進(jìn)行的。自由基與另一分子作用，作用的結(jié)果除了生成物之外還能產(chǎn)生新的自由基。這樣自由基又消耗又生新的如此不斷地進(jìn)行下去。可知易燃混合氣體自行燃燒（在開始燃燒后，沒有外界能源的作用）的條件是：新產(chǎn)生的自由基數(shù)等于或大于消失的自由基數(shù)。當(dāng)然，自行燃燒與反應(yīng)系統(tǒng)的條件有關(guān)，如溫度、壓力、氣體濃度、容器的大小和材質(zhì)等。隨著阻火器通道尺寸的減小，自由基與反應(yīng)分子之間碰撞幾率隨之減少，而自由基與通道壁的碰幾率反而增加，這樣就促使自由基反應(yīng)減低。當(dāng)通道尺寸減小到某一數(shù)值時，這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)進(jìn)行的條件，火焰即被阻止。由此可知，器壁效應(yīng)是阻火器阻火焰作的主要機(jī)理。由此點出發(fā)，可以設(shè)計出知種結(jié)構(gòu)形式的阻火器，滿足工業(yè)上的需要。
三、分類 儲罐阻火器一般分為兩類： 一類是用于大型氫氣管道的阻火器。這種阻火器采用法蘭連接。按管道的內(nèi)徑來命名規(guī)格：DN15，DN20，DN25，DN40，DN50，DN80，DN100，DN150，DN200，DN250等幾種規(guī)格。 第二類是用于氫氣瓶的阻火器。一般有三種： *種是接氫氣瓶的（一頭是螺紋M16*1。5，一頭是Φ8或Φ10皮接頭); 第二種是兩端帶螺紋(M16*1。5)的;氫氣瓶阻火器 第三種是兩端均帶皮接頭（Φ8或Φ10)
四、維修與保養(yǎng) 1、 為了確保阻火器的性能達(dá)到使用目的，在安裝阻火器前，必須認(rèn)真閱讀廠家提供的說明書，并仔細(xì)核對標(biāo)牌與所裝管線要求是否一致。 2、 阻火器上的流向標(biāo)記必須與介質(zhì)流向一致。 3、 每隔半年應(yīng)檢查一次。檢查阻火層是否有堵塞、變形或腐蝕等缺陷。 4、 被堵塞的阻火層應(yīng)清洗干凈，保證每個孔眼暢通，對于變形或腐蝕的阻火層應(yīng)更換。 5、 清洗阻火器芯件時，應(yīng)采用高壓蒸汽、非腐蝕性溶劑或壓縮空氣吹掃，不得采用鋒利的硬件刷洗。 6、 重新安裝阻火層時，應(yīng)更新墊片并確認(rèn)密封面已清潔和無損傷，不得漏氣。 ZGB-1 波紋儲罐阻火器，又名ZGB-1型石油儲罐阻火器，用于安裝原油，汽油、煤油、柴油、芳烴，硫等固定頂式儲罐上的重要安全設(shè)備。它的功能是允許易燃易爆氣體通過，對火焰有阻止窒息作用。ZGB-1新型波紋石油儲罐阻火器廣泛用于石油儲罐，是防止意外火種侵入罐內(nèi)，防止意外事故，是儲罐防火的理想產(chǎn)品。ZGB-1型波紋阻火器ZGB-1新型波紋石油儲罐阻火器是中國石化總公司北京設(shè)計院的科研成果。并獲得國家經(jīng)*部天津消防科學(xué)研究所檢測符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5908-86的規(guī)定。
結(jié)構(gòu)特點 1、結(jié)構(gòu)合理、重量輕，耐腐蝕。 2、易檢修，安裝方便、檢查時不用拆卸呼吸閥。 3、阻火器芯子采用不銹鋼材料，耐腐蝕，易于清洗。 性能 1、阻爆性能合格，連續(xù)13次阻爆性能試驗每次都能阻火。 2、耐燒性能合格，耐燒試驗1小時無回火現(xiàn)象。 3、水壓試驗合格。
適用范圍 1、ZGB-1新型波紋石油儲罐阻火器適用于儲存閃點低于28℃的甲類油品和閃點低于60℃的乙類油品。如：汽油、煤油、輕柴油、苯、甲苯、原。油等油品的儲罐。 2、可與呼吸閥配套使用，又可單獨(dú)使用。 3、內(nèi)浮頂油罐通氣管上。加油站地下油罐通氣管上。 保養(yǎng)與維修： 為了確保阻火器的性能達(dá)到安全使用目的，對阻火器應(yīng)定期進(jìn)行檢查、保養(yǎng)。 4、阻火器每半年檢查一次，檢查阻火芯子是否堵塞，變形，腐蝕等。 5、發(fā)現(xiàn)被堵塞的阻火層芯子應(yīng)清洗干凈，確保芯子上的每個孔眼暢通，對于變形和腐蝕的阻火層應(yīng)更換。 6、重新安裝阻火層芯子時，應(yīng)保證結(jié)合面嚴(yán)密不得漏氣。 產(chǎn)品規(guī)格： 石油儲罐阻火器 產(chǎn)品特性： 1、結(jié)構(gòu)合理、用材考究，重量輕、易檢修、安全方便。 2、阻火層采用不銹鋼材料，耐腐蝕性強(qiáng)。 波紋儲罐阻火器零部件材料： 閥體材料 碳鋼WCB、不銹鋼304、316、 阻火芯件材料 不銹鋼防爆阻火波紋板 密封件材料 耐油石棉橡膠、四氟PTFE 環(huán)境溫度 ℃≤480 公稱壓力 (MPa)0。6~5。0 防爆級別 BS5501:ⅡA、ⅡB、ⅡC
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥石油產(chǎn)品儲罐通風(fēng)口阻火器推薦作法 1 范圍 1.1 本標(biāo)準(zhǔn)涉及了在API Std 650中定義的地面常壓鋼制儲油罐通風(fēng)口的阻火器的應(yīng)用問題。 1.2 特別指出的是，本標(biāo)準(zhǔn)不包括所有的在線阻火器，如API Publ 2028列出的或船舶蒸氣控制系統(tǒng)的阻火器。API RP 12N規(guī)定了阻火器的操作、維護(hù)和測試。API Publ 2028討論了火焰速度分別在爆燃(火焰速度為亞音速)和爆炸(火焰蔓延速度大于音速)時對阻火器性能的影響。在爆炸時，儲罐通風(fēng)口的阻火器不起保護(hù)作用。 2 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
API Publ 2028 管道系統(tǒng)的阻火器 API RP 12N 燃燒室阻火器操作、維護(hù)和測試的推薦作法 API Std 650 鋼制焊接儲油罐 API Std 2000：1998 常壓和低壓儲罐的通風(fēng) NFPA 30：1993 可燃和易燃液體規(guī)范 UL 525 阻火器
3 背景 3.1 在石油工業(yè)的早期，使用木材或鍛鐵制造儲罐，頂蓋是木制的，因此由于儲罐火災(zāi)而造成的損失是很大的。閃電或其他點火源引燃了儲罐內(nèi)或溢出的氣體造成儲罐火災(zāi)。木制頂蓋的滲透性和可燃性容易產(chǎn)生火災(zāi)并造成火勢蔓延。 3.2 由于火災(zāi)以及原油和汽油木頂罐的揮發(fā)造成的損失等原因，導(dǎo)致了鉚接鋼制頂蓋儲罐的應(yīng)用，鉚接鋼制頂蓋儲罐的密閉性又引發(fā)了儲罐受控通風(fēng)的需要。當(dāng)儲罐內(nèi)部壓力在限定范圍內(nèi)時，閥門保持緊閉，而當(dāng)壓力或真空超過限定范圍時，閥門能及時打開，以防止儲罐損壞和減少火災(zāi)損失。這種閥門開始叫做呼氣閥，現(xiàn)在一般叫做限壓通氣閥或壓力真空閥(PV)。 3.3 在鋼制頂蓋的儲罐開始替代木制頂蓋的儲罐的過程中，人們注意到木制頂蓋的儲罐由于閃電而導(dǎo)致火災(zāi)，而鋼制頂蓋的儲罐卻能避免閃電火災(zāi)。基于這點，選用鋼制頂蓋的儲罐用于不穩(wěn)定油類的儲存。這樣的儲罐通常都安裝壓力真空閥作為減少蒸發(fā)損失的手段。美國石油學(xué)會1925年的一份報告中記錄這樣一個事實，就是密閉的鋼制頂蓋的儲罐與壓力真空閥的結(jié)合使用能*防止閃電火災(zāi)。該報告的觀點在后來的使用中得到了進(jìn)一步的證實。
4 阻火器 4.1 阻火器是一種裝置或構(gòu)造的組合，它允許氣體或氣體混合物自由通過，但能阻斷或阻止火焰的通過。它可以通過安裝在火焰必須通過的一組細(xì)小通道的上部表面來熄滅火焰，防止火焰接觸可燃?xì)馀c空氣的混合物。流經(jīng)阻火器的氣體被冷卻到足夠低的溫度以防止受保護(hù)一側(cè)被點燃。針對多種具體情況設(shè)計了相應(yīng)有效和可靠的阻火裝置，如礦工在礦井中用的安全燈的金屬篩網(wǎng)和可燃?xì)怏w檢測器里燒結(jié)金屬粉末的細(xì)小通道就是熄火裝置的范例。 4.2 用于儲存汽油和類似易燃液體儲罐的阻火器可以由多種金屬絲篩網(wǎng)、金屬管組、鉆孔組件，或金屬平板和波紋板之間的通道制成。這樣的裝置已通過美國保險商實驗室測試并接受，或得到工廠互助保險公司批準(zhǔn)。批準(zhǔn)目錄提到的試驗是以能產(chǎn)生zui大爆炸力的烴蒸氣和空氣混合物的濃度為基礎(chǔ)按照限定的安裝方式進(jìn)行測試的。例如，阻火器暴露在大氣外的管子的長度如果長于測試時阻火器的長度就違反了目錄規(guī)定而無效(見美國保險商實驗室的油氣設(shè)備目錄和工廠互助保險公司的許可原則)。對于其他揮發(fā)性氣體和石油氣或未按目錄中所規(guī)定的方式進(jìn)行安裝，阻火器則難以保證有效工作。
4.3 儲罐阻火器的使用和維護(hù)中遇到的主要問題及原因： a) 儲罐蒸氣必須通過阻火器的狹窄通道，由于摩擦損失會降低流量，這樣其流量就比同等尺寸的敞開管道或安裝了壓力真空閥的通氣管道小。所以，選用阻火器時必須考慮壓降。 b) 狹窄通道可能被灰塵、垢、聚合物或氣體中的雜質(zhì)阻塞。必須制定嚴(yán)格的維護(hù)程序以避免阻塞導(dǎo)致的壓力或真空對儲罐頂部造成損壞。 c) 在某些石油儲罐底部的積水能使揮發(fā)氣的濕度增大。在結(jié)冰的天氣，冰會堆積并阻塞阻火器，危及儲罐。外部的結(jié)冰環(huán)境也能引起阻火器阻塞。為了對結(jié)冰情況進(jìn)行補(bǔ)救，必須對阻火器進(jìn)行加熱或拆掉阻火器。由于拆除阻火器會使保護(hù)作用失效，因此可能需要伴熱。 d) 由于需要對阻火器進(jìn)行周期性檢查和清潔，也會增加在重新組裝時產(chǎn)生錯誤的可能性，可能會使阻火器阻斷火焰的作用失效。 e) 即使在理想的條件下，阻火器也不是*可靠的。雖然在美國保險商實驗室測試中使用的烴蒸氣和空氣的混合物是一種zui可能在狹窄通道閃燃的混合物，但有證據(jù)顯示濃度更高的混合物在阻火器入口可能產(chǎn)生燃燒，并對裝置產(chǎn)生熱損壞，致使阻火器失去阻止火焰蔓延的作用。美國保險商實驗室的UL 525包括了“持久燃燒的測試”和“連續(xù)的火焰測試”來測試潛在的回火。阻火器分類Ⅰ是按照“持久燃燒的測試”進(jìn)行測試的，要求在阻火器出口至少燃燒2h不產(chǎn)生回火；分類Ⅱ是按照“持續(xù)的火焰測試”來設(shè)計抗回火能力的，測試是在阻火器出口處每隔1h進(jìn)行10 min的燃燒來進(jìn)行的。 f) 維護(hù)人員應(yīng)能安全接近阻火器，以避免人員風(fēng)險，提高工作效率。
5 阻火器的代用品——壓力真空閥門 5.1 美國國家防火協(xié)會的NFPA 30許可在某些環(huán)境下，壓力真空閥門可以作為阻火器的替代。這個許可是基于自1920年開始的測試而作出的，并由許多年的經(jīng)驗作為補(bǔ)充。 5.2 即使是在具有zui大易燃性的混合物中，如果流速超過臨界值，火焰就不能通過出口產(chǎn)生回火。由美國礦產(chǎn)局(the Bureau of Mines)和其他部門所作的有關(guān)汽油和空氣的混合物通過儲罐敞開通風(fēng)口的試驗表明，其臨界值大約為3m/s(10ft/s)。在一個即將關(guān)閉的閥門中，當(dāng)上游壓力降低到低于19mm(3/4in)水壓時，通過閥瓣底座的速度超過臨界值的兩倍。火焰的蔓延不可能與氣體的流向相反，即不可能從低壓流向高壓方向。在這些試驗中，閥門被關(guān)閉后，上游壓力也按實驗中設(shè)定的減小，火焰也就熄滅了。 5.3 試驗表明在某些環(huán)境下在閥門出口長時間的燃燒會損壞閥門以至閥門不能關(guān)閉。在這樣的情況下，如果流速小于臨界值，且罐內(nèi)存在易燃混合物，就可能產(chǎn)生回火。 6 總結(jié) 6.1 理論上儲罐通風(fēng)口產(chǎn)生回火需要有下面兩種情況同時發(fā)生，即通風(fēng)口附近有點火源，同時從通風(fēng)口處排出的易燃混合物可以傳送火焰。 6.2 通常明火當(dāng)然是不準(zhǔn)接近儲罐通風(fēng)口附近的。對于飄落余燼，除非仍在燃燒，否則對于石油蒸氣來說不算明火。閃電是潛在的火源，這已經(jīng)被有不斷釋放揮發(fā)氣的煙囪被閃電引燃的事件所證實。然而這些煙囪通常比儲罐通風(fēng)口更高，且更容易成為被閃電擊中的目標(biāo)。 6.3 必須考慮混合物產(chǎn)生回火能力的有效性。油品儲存在低于它們閃點的溫度時在蒸氣空間里不會產(chǎn)生可燃混合物。原油和汽油產(chǎn)生的混合物一般都很濃不能使火焰蔓延。而排放出的蒸氣如果點燃了就會像火把一樣燃燒直到它的流動停止時火焰才會熄滅。如果儲罐里儲存了有揮發(fā)性餾分的原油、汽油或相似的碳?xì)浠衔锊⑶椅肓舜罅康目諝猓瑑拚魵饪臻g的混合物就可能被沖淡而達(dá)到可燃的濃度。然而，這樣的狀態(tài)可能是短暫的。當(dāng)然，少量油品在正常的大氣條件下產(chǎn)生可燃混合物，對于這樣的情況應(yīng)作為例外對待，并加以特別的考慮。 6.4 必須檢查儲罐排氣條件。無論是由于充裝還是周圍環(huán)境情況發(fā)生變化，排氣的時間不大可能超過總時間的一半。 6.5 在恰好的位置和時間上有兩個不太可能同時發(fā)生的事件，即易燃混合物的流出和火源的存在(如閃電同時出現(xiàn)了)，就可能通過開放的儲罐通風(fēng)口產(chǎn)生回火。有關(guān)記錄證實這兩種情況同時發(fā)生的可能性很低。 6.6 大多數(shù)公司接受了密閉的鋼制罐頂和壓力真空閥門能提供保護(hù)的結(jié)論。除壓力真空閥之外，不一定要安裝阻火器提供額外的保護(hù)。美國石油學(xué)會的API Std 2000：2000的4.4.1.2和美國國家防火協(xié)會的NFPA 30的2.3.5.6表明，安裝壓力真空閥門后，除通風(fēng)外儲罐始終處于關(guān)閉狀態(tài)的情況下，沒有必要再考慮安裝阻火器。
7 結(jié)論 由實際經(jīng)驗證實的，基于工程分析和試驗的系統(tǒng)評估表明：無論從技術(shù)上還是經(jīng)驗上都沒有要求室外地面原油儲罐必須在安裝壓力真空閥門后再安裝阻火器。從實際安全考慮，并不鼓勵在通風(fēng)口上使用阻火器以防止可能出現(xiàn)新的失效形式而造成儲罐損失，除非用戶能對阻火器進(jìn)行必要的維護(hù)以確保所要求的通風(fēng)能力。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組 |
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