1  背景

近年來(lái)，我國(guó)化學(xué)品罐區(qū)多次發(fā)生泄漏、火災(zāi)或爆炸事故，2015 年山東日照“7•16”液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)爆燃、2017 年臨沂金譽(yù)石化“6•5”液化氣罐車泄漏重大爆炸著火等事故一再發(fā)生，石化行業(yè)液態(tài)烴球罐的安全防范更是罐區(qū)隱患治理內(nèi)容的重中之重。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，從以下幾個(gè)方面采取措施 [1]。

 

2  安全儀表系統(tǒng)

安監(jiān)總管三〔2014〕68 號(hào)文要求根據(jù)規(guī)范設(shè)置儲(chǔ)罐高低液位報(bào)警，采用高高液位聯(lián)鎖關(guān)閉罐進(jìn)料閥，停止輸送物料?？扇加卸疚镔|(zhì)泄漏報(bào)警監(jiān)測(cè)設(shè)施要好用?！栋脖O(jiān)總局令第 40 號(hào)）第 13 條也要求涉毒或液化氣一二級(jí)重大危險(xiǎn)源配備獨(dú)立 SIS 系統(tǒng)?！妒突?chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007—2014）：6.3.4 壓力儲(chǔ)罐應(yīng)另設(shè)一套專用于高高液位報(bào)警并聯(lián)鎖切斷儲(chǔ)罐進(jìn)料管道閥門(mén)的液位測(cè)量?jī)x表或液位開(kāi)關(guān)。本次隱患治理主要工程內(nèi)容為增設(shè)安全儀表系統(tǒng)（SIS）；更換不符合 SIL2 等級(jí)的罐區(qū)遠(yuǎn)傳液位計(jì)與高高液位開(kāi)關(guān) ；聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)閥按規(guī)范均選用單作用側(cè)裝磁翻板液位計(jì) FC 型，閥體改造為防火型，側(cè)裝磁翻板液位計(jì)及附件加裝防火罩，電磁閥符合SIL2 等級(jí)。每個(gè)液化氣罐的遠(yuǎn)傳液位計(jì)與高高液位開(kāi)關(guān)報(bào)警二取二后，聯(lián)鎖關(guān)閉罐根閥。并將原罐區(qū)可燃及有毒氣體檢測(cè)器由 SCADA 系統(tǒng)移入 SIS 系統(tǒng)。進(jìn)、出SIS 的儀表電纜均更換為防火電纜 ZR-NH-DJYPVR[2]。

 

3  液位儀表

所選用的伺服液位計(jì)為 SIL2 等級(jí)，基于阿基米德原理，采用高精度伺服馬達(dá)，磁耦合傳動(dòng)元件，而非采用齒輪式。安裝簡(jiǎn)易、調(diào)校方便，確?？煽窟\(yùn)行?？蓜?dòng)部件少，不受振動(dòng)影響。溫度的變化對(duì)伺服液位計(jì)的影響小。伺服液位計(jì)變送器內(nèi)的參數(shù)可提供多種功能，伺服液位計(jì)可進(jìn)行靈活、方便的組態(tài)，且?guī)Ч夼燥@示儀表。另一液位選用 SIL2 等級(jí)音叉液位開(kāi)關(guān) [3]。

 

4  緊急切斷閥

大型、液化氣體及劇毒化學(xué)品等重點(diǎn)儲(chǔ)罐要設(shè)置緊急切斷閥。緊急切斷閥主要用于火災(zāi)、泄漏等事故時(shí)的緊急物料切斷，一般安裝在球罐的進(jìn)出口管道上。當(dāng)液位高高聯(lián)鎖時(shí)，能防止物料溢罐。緊急切斷閥和球罐管口之間不能安裝其他任何閥門(mén)或管件，其間距應(yīng)符合相關(guān)工藝、配管、維修藝要求。緊急切斷閥還要同時(shí)具備手動(dòng)和自動(dòng)遠(yuǎn)程關(guān)閉功能。緊急切斷閥的防火要求應(yīng)符合 GB 50160—2008 的相關(guān)規(guī)定，緊急切斷閥應(yīng)選用符合 API607 或 API6FA 標(biāo)準(zhǔn)的火災(zāi)安全（fire-safe）型閥門(mén)，信號(hào)電纜應(yīng)做電纜耐火保護(hù)或選用耐火型電纜（符合 GB/T 19666—2005 標(biāo)準(zhǔn)）。

 

（1）閥體。球閥、閘閥和蝶閥均可用于緊急切斷閥，但不得選用截止閥（Globe Valve）。公稱通徑 DN 不大于 200 時(shí)宜選用閘閥或球閥，對(duì)于 DN 大于 200 的閥門(mén)宜選用雙偏心高性能蝶閥、閘閥或三偏心蝶閥。閥體的壓力等級(jí)不應(yīng)低于 300Lb，閥體及配件的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)和耐腐蝕性能不得低于配管材料等級(jí)規(guī)定，不需要進(jìn)行口徑計(jì)算和噪音計(jì)算，閥體的公稱通徑應(yīng)與工藝管道相同。緊急切斷閥應(yīng)選用金屬密封閥座及閥內(nèi)件，帶防火墊片及增強(qiáng)型柔性石墨填料，金屬密封的要求也可以通過(guò)使用特殊設(shè)計(jì)的軟閥座實(shí)現(xiàn)，保證軟閥座在火災(zāi)時(shí)（燒化）閥門(mén)為金屬對(duì)金屬密封。閥座及閥內(nèi)件應(yīng)能承受 API 607 或 API 6FA 標(biāo)準(zhǔn)的耐火試驗(yàn)。在同時(shí)作為進(jìn)出口總管緊急切斷閥時(shí)，應(yīng)選用雙向密封型閥內(nèi)件，閥門(mén)泄漏等級(jí)應(yīng)至少達(dá)到 FCI 70-2 等級(jí) V（Class 

V）標(biāo)準(zhǔn)。緊急切斷閥的密封填料及填料函結(jié)構(gòu)應(yīng)選用雙層密封填料結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用增強(qiáng)型柔性石墨填料（密度≥ 1 360 kg/m3）并配有上下密封環(huán)，選用其他密封填料應(yīng)滿足 API 607 或 API 6FA 標(biāo)準(zhǔn) [4]。 

 

（2）側(cè)裝磁翻板液位計(jì)。在有可靠?jī)x表氣源的場(chǎng)合應(yīng)選用氣動(dòng)側(cè)裝磁翻板液位計(jì)，在沒(méi)有儀表氣源的場(chǎng)合應(yīng)選用電動(dòng)或電液側(cè)裝磁翻板液位計(jì)驅(qū)動(dòng)的緊急切斷閥，但負(fù)荷分級(jí)必須為一級(jí)負(fù)荷的電力電源系統(tǒng)，且設(shè)計(jì)應(yīng)符合 SH 3038-2000 規(guī)范。側(cè)裝磁翻板液位計(jì)應(yīng)能夠保證緊急切斷閥在各種工況下都能緊急關(guān)閉和平穩(wěn)開(kāi)啟，輸出力矩要保留至少 50% 的安全系數(shù)，即輸出力矩應(yīng)為閥門(mén)zui大扭矩的 1.5 倍，且不會(huì)對(duì)閥門(mén)造成損壞，側(cè)裝磁翻板液位計(jì)應(yīng)有限位保護(hù)功能。閥門(mén)制造廠應(yīng)提供閥門(mén)zui大破壞扭矩，閥軸的強(qiáng)度應(yīng)至少按側(cè)裝磁翻板液位計(jì)zui大扭矩的 1.15 倍選定。緊急切斷閥的全行程關(guān)斷時(shí)間不應(yīng)超過(guò) 1 s /英寸閥門(mén)通徑（如：DN=6" 的閥門(mén)，關(guān)斷時(shí)間≤ 6 s）。在球罐火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)外還應(yīng)設(shè)置用于緊急切斷的現(xiàn)場(chǎng)操作開(kāi)關(guān)。緊急切斷閥應(yīng)首選儀表空氣故障關(guān)型（FC），選用彈簧返回型單作用氣缸側(cè)裝磁翻板液位計(jì)，彈簧表面應(yīng)做防腐處理。當(dāng)工藝特別要求閥門(mén)為儀表空氣故障保持型（FL）時(shí)，應(yīng)選用雙作用氣缸側(cè)裝磁翻板液位計(jì)并配有儀表空氣儲(chǔ)罐，閥門(mén)保位時(shí)間不應(yīng)低于 48 h。在氣動(dòng)側(cè)裝磁翻板液位計(jì)的氣缸上應(yīng)能加裝易熔塞，易熔塞的熔點(diǎn)一般為 250 ℃，確保當(dāng)氣缸超溫時(shí)易熔塞熔化，以便氣缸壓力泄放，使氣缸內(nèi)另一側(cè)的彈簧或儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣推動(dòng)活塞關(guān)閉閥門(mén) [5]。

 

5  防火罩

《液態(tài)烴球罐緊急切斷閥選型設(shè)計(jì)規(guī)定》4.6.14 要求氣動(dòng)側(cè)裝磁翻板液位計(jì)及其附件應(yīng)有防火措施，首選安裝防火保護(hù)罩，防火保護(hù)罩應(yīng)符合 UL1709 標(biāo)準(zhǔn)，能夠在 1 093 ℃下，抵抗烴類火災(zāi) 30 min。4.7.11 電動(dòng)側(cè)裝磁翻板液位計(jì)及其附件同樣要求應(yīng)有防火措施，首選安裝防火罩。防火罩分為柔性防火罩和剛性防火罩，主要用于石油化工企業(yè)危化品罐區(qū)和海洋鉆井平臺(tái)上，保證閥門(mén)側(cè)裝磁翻板液位計(jì)在烴類池火或噴射火的環(huán)境下能夠堅(jiān)持 30 min 左右不超過(guò)其失效溫度，在火災(zāi)情況盡量爭(zhēng)取時(shí)間，以緊急關(guān)斷切斷閥切斷物料，避免事態(tài)擴(kuò)大。由于防火罩很難通過(guò)實(shí)際工況來(lái)檢驗(yàn)其性能，國(guó)際上通常以符合 UL1709/ISO22899-1 的 船 級(jí) 社 產(chǎn) 品 型 批 證 書(shū)（Type Approval Certificate）作為其產(chǎn)品品質(zhì)的保證。

 

目前使用英國(guó) LIoyd’s Register 勞氏船級(jí)社認(rèn)證zui為主流和廣泛，其公正權(quán)威性受到業(yè)界普遍認(rèn)可，其他船級(jí)社還有 DNV、ABS 等。勞氏有兩類證書(shū)型批證書(shū)（Type Approval） 和 見(jiàn) 證 證 書(shū)（Witness Certificate/Inspection Certificate），一般型批證書(shū)是符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)后開(kāi)出的證書(shū)，相當(dāng)于國(guó)內(nèi)的合格證，而見(jiàn)證證書(shū)只是對(duì)具體某一事件或物品的見(jiàn)證聲明，不確保符合任何標(biāo)準(zhǔn)。只有獲得產(chǎn)品型批證書(shū)的防火罩廠家才能提供具體該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)評(píng)估合格證書(shū)（DAD），確保具體項(xiàng)目防火罩應(yīng)用的可靠性。防火罩選型通常需要考慮火災(zāi)類型、保護(hù)時(shí)長(zhǎng)、側(cè)裝磁翻板液位計(jì)類型、防火罩類型、防護(hù)設(shè)備的環(huán)境 / 工作zui高溫度及失效溫度、防護(hù)范圍、防護(hù)設(shè)備重量及尺寸、是否包含檢查門(mén)和散熱窗等要素，閥門(mén)防火罩是箱式結(jié)構(gòu)（Enclusure System），如果證書(shū)中有 Structure Steel、Cylinder Vessle、Pipe or Tubular 字樣，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)時(shí)不是通過(guò)箱式結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，而是選擇結(jié)構(gòu)鋼、圓筒、管式或棒材進(jìn)行的測(cè)試，并且UL1709 要求的是用烴類火實(shí)際燃燒測(cè)試（Hydrocarbon Fire Exposures），不接受加熱爐溫度測(cè)試（Heating /Fire Temperature Curve），不可混淆。

 

6  結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工程項(xiàng)目中，可能受限于現(xiàn)場(chǎng)安裝空間位置、工藝無(wú)法退料吹掃等因素?zé)o法增加新的根部切斷閥，需要在原有工藝操作用切斷閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行防火改造并接入 SIS 系統(tǒng)，要嚴(yán)格按技術(shù)要求進(jìn)行。建議先做罐區(qū)HAZOP/LOPA 分析和 SIL 評(píng)估與定級(jí)，以便 SIS 系統(tǒng)、電磁閥、伺服液位計(jì)、液位開(kāi)關(guān)等設(shè)備的設(shè)計(jì)選型。