兩種注水流程方案及緊急切斷閥在防火設(shè)計選型上的異同點及其注意事項

      球形儲罐是液態(tài)烴儲存常用的壓力容器, 是工廠危險性較高的輔助生產(chǎn)單元之一。近年來, 隨著人們安全環(huán)保意識的提高, 用于安全環(huán)保方面的投資越來越大。針對球形罐區(qū)緊急切斷閥系統(tǒng)采取的防火措施越來越多, 哪些是必需的, 哪些是可以簡化的, 哪些又是可有可無的, 也成為廣大設(shè)計人員討論越來越多的話題。

本文以近期設(shè)計的某石化公司大型液態(tài)烴球形罐區(qū)為例, 介紹了兩種注水流程方案及緊急切斷閥在防火設(shè)計選型上的異同點及其注意事項。

      1) 常見液態(tài)烴球形儲罐進(jìn)出料及注水工藝管道儀表流程如圖1所示, 該項目設(shè)計液態(tài)烴球形儲罐進(jìn)出料及注水工藝管道儀表流程如圖2所示。液態(tài)烴物料自球形儲罐底部進(jìn)出料, 管道上一般設(shè)總切斷球閥EBV-01, 根據(jù)相關(guān)安全規(guī)范, 為阻止事故狀態(tài)下大量液態(tài)烴物料的泄漏, 罐底應(yīng)采取緊急注水措施, 其注水管道上一般設(shè)緊急聯(lián)鎖球閥EBV-02。為保證安全, 球閥EBV-01, EBV-02應(yīng)采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣源中斷時關(guān)閉型 (FC) 閥門。

       2) 流程方案2與流程方案1的區(qū)別。流程方案2與流程方案1相比較, 不同點在于: 一是在EBV-01前后增加了手動隔離閥V₁, V₂;二是注水點由EBV-01之前移到了EBV-01與球罐之間。

        3) 流程方案2在日常操作上的優(yōu)點。由于在EBV-01前后增設(shè)了手動隔離閥V₁, V₂, 增加了操作上的靈活性, 所以流程方案2最大的優(yōu)點是閥門故障需要維修時可以隨時移出更換。由于罐區(qū)各儲罐都設(shè)有備用罐, 對各單體罐來講, 都不屬于嚴(yán)格意義上的連續(xù)生產(chǎn)過程, 因此EBV-01閥門沒有設(shè)置旁通閥。

       1) 方案1的注水點設(shè)計分析。該流程下, 非正常生產(chǎn)情況時, 由于某種原因, 當(dāng)確認(rèn)出現(xiàn)液態(tài)烴物料從罐底管道處泄漏或著火時, 為避免液態(tài)烴的泄漏形成爆炸性氣體云團(tuán), 進(jìn)而引起爆炸等次生災(zāi)害的發(fā)生, 將要求緊急停車系統(tǒng) (ESD) 緊急啟動注水系統(tǒng)并打開緊急聯(lián)鎖球閥EBV-02, 將水經(jīng)切斷閥EBV-01注入球罐內(nèi), 在球罐內(nèi)形成一定的水位, 從而阻止液態(tài)烴的進(jìn)一步泄漏。由于切斷閥EBV-01在工藝事故狀態(tài) (需要閥門打開) 與氣源故障狀態(tài) (氣源故障時閥門關(guān)閉) 時的閥門開關(guān)位置不一致, 故切斷閥EBV-01除了要求閥體、密封件應(yīng)具有防火結(jié)構(gòu)外 (如閥體應(yīng)采用金屬硬密封, 密封材料采用石墨材料等) , 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其附件、電纜等也應(yīng)采取防火保護(hù)措施, 并配帶儀表風(fēng)罐。

       2) 流程方案2的注水點設(shè)計分析。該流程下, 非正常生產(chǎn)情況時, 由于某種原因, 當(dāng)確認(rèn)出現(xiàn)液態(tài)烴物料從罐底泄漏或著火時, 為避免液態(tài)烴的泄漏形成爆炸性氣體云團(tuán), 進(jìn)而引起爆炸等次生災(zāi)害的發(fā)生, 將要求ESD緊急關(guān)閉切斷閥EBV-01, 并緊急啟動注水系統(tǒng)及打開EBV-02閥。從注水流程看, 水不經(jīng)過切斷閥EBV-01, 而是經(jīng)過EBV-02閥直接注入球罐內(nèi)。對切斷閥EBV-01來講, 工藝事故狀態(tài)下的閥位 (關(guān)閉) 與其氣源故障時的閥位 (關(guān)閉) 狀態(tài)是一致的, 故切斷閥EBV-01僅要求閥體、密封件等應(yīng)具有防火結(jié)構(gòu)外, 閥門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其附件等并無強(qiáng)制防火要求, 也不必配帶儀表風(fēng)罐。

       1) 液態(tài)烴球形儲罐緊急注水點方案設(shè)置的不同, 對緊急聯(lián)鎖閥門防火結(jié)構(gòu), 特別是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu), 其要求也不同, 因此, 緊急聯(lián)鎖閥門選型設(shè)計時應(yīng)具體問題具體分析。應(yīng)采用防火結(jié)構(gòu)的場合就必須設(shè)計防火結(jié)構(gòu), 而對于沒有必要采用防火結(jié)構(gòu)的閥門, 也應(yīng)盡量避免不必要的浪費。

       2) 實際上, 無論采用注水點1的方案, 還是采用注水點2的方案, 從安全角度考慮, 注水管道上的EBV-02閥安裝在防火堤內(nèi)時, 建議選用防火型結(jié)構(gòu), 即要求EBV-02閥體、閥門密封件應(yīng)具有防火結(jié)構(gòu), 應(yīng)符合API 607或API 6FA耐火試驗標(biāo)準(zhǔn)要求, 且閥門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其附件、電纜等應(yīng)采取防火保護(hù)措施, 并配帶儀表風(fēng)罐。

       3) 如果有條件, 建議將EBV-02閥安裝在球形液態(tài)烴儲罐的防火堤外, 該情況下, 閥門就可以不必采用防火保護(hù)措施。

       4) 儀表風(fēng)罐的容積應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作2個全行程所需的風(fēng)量。推薦的儀表風(fēng)罐容積計算公式如下:

V=2C (p₁+0.1) V₁/ (p-p₁)

式中: V——儀表風(fēng)罐最小凈體積, 單位L或m³均可;V₁——氣動閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸的最小凈體積, 單位與儀表風(fēng)罐相同;C——安全系數(shù), 根據(jù)相關(guān)資料推薦, 可取1.2;p₁——氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的最小儀表風(fēng)壓力, MPa (G) ;p——儀表風(fēng)罐最低工作壓力, MPa (G) 。

       5) 緊急切斷閥EBV-01, 應(yīng)在防火堤外設(shè)置現(xiàn)場手動關(guān)閥按鈕或開關(guān), 用于危險情況時現(xiàn)場手動操作。建議EBV-02閥的緊急開閥按鈕或開關(guān)設(shè)置在注水泵附近, 以縮短注水閥啟動時間。

      6) 緊急切斷/聯(lián)鎖閥EBV-01和EBV-02的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁閥不應(yīng)帶現(xiàn)場手動復(fù)位裝置, 應(yīng)采用控制室邏輯復(fù)位。

      7) 液態(tài)烴球形儲罐用緊急切斷閥的全行程時間不應(yīng)大于5 s。

      8) 在氣動緊急切斷閥儀表氣源故障位置與安全聯(lián)鎖位置一致時, 在氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣路上設(shè)置易熔塞是一種簡單可靠的火災(zāi)安全措施。

      9) 防火堤內(nèi)的多臺緊急聯(lián)鎖閥相鄰布置安裝時, 建議采用防火堤外共用儀表風(fēng)罐等的措施, 以降低項目投資。