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                                              关于炼厂罐区磁翻板液位计安全措施的探讨

                                               摘要 :近期随着国家、地方政府及总部对安全生产的要求越来越高,罐区隐患治理成了炼油和化工行业一项热门课题和迫在眉睫的整改任务,很多企业只是被动的应对各项安全检查和不断整改,甚至不清楚任务来源、治理措施及依据,本文从多个方面介绍了某大型炼厂在 2017 年液态烃罐区隐患治理项目的成功经验,供兄弟企业参考。

                                               
                                              1  背景
                                              近年来,我国化学品罐区多次发生泄漏、火灾或爆炸事故,2015 年山东日照“7•16”液化石油气储罐区爆燃、2017 年临沂金誉石化“6•5”液化气罐车泄漏重大爆炸着火等事故一再发生,石化行业液态烃球罐的安全防范更是罐区隐患治理内容的重中之重。根据相关规范要求,从以下几个方面采取措施 [1]。
                                               
                                              2  安全仪表系统
                                              安监总管三〔2014〕68 号文要求根据规范设置储罐高低液位报警,采用高高液位联锁关闭罐进料阀,停止输送物料??扇加卸疚镏市孤┍ň嗖馍枋┮糜??!栋布嘧芫至畹?40 号)第 13 条也要求涉毒或液化气一二级重大危险源配备独立 SIS 系统?!妒突ご⒃讼低彻耷杓乒娣丁罚⊿H/T 3007—2014):6.3.4 压力储罐应另设一套专用于高高液位报警并联锁切断储罐进料管道阀门的液位测量仪表或液位开关。本次隐患治理主要工程内容为增设安全仪表系统(SIS);更换不符合 SIL2 等级的罐区远传液位计与高高液位开关 ;联锁开关阀按规范均选用单作用侧装磁翻板液位计 FC 型,阀体改造为防火型,侧装磁翻板液位计及附件加装防火罩,电磁阀符合SIL2 等级。每个液化气罐的远传液位计与高高液位开关报警二取二后,联锁关闭罐根阀。并将原罐区可燃及有毒气体检测器由 SCADA 系统移入 SIS 系统。进、出SIS 的仪表电缆均更换为防火电缆 ZR-NH-DJYPVR[2]。
                                               
                                              3  液位仪表
                                              所选用的伺服液位计为 SIL2 等级,基于阿基米德原理,采用高精度伺服马达,磁耦合传动元件,而非采用齿轮式。安装简易、调校方便,确??煽吭诵???啥考?,不受振动影响。温度的变化对伺服液位计的影响小。伺服液位计变送器内的参数可提供多种功能,伺服液位计可进行灵活、方便的组态,且带罐旁显示仪表。另一液位选用 SIL2 等级音叉液位开关 [3]。
                                               
                                              4  紧急切断阀
                                              大型、液化气体及剧毒化学品等重点储罐要设置紧急切断阀。紧急切断阀主要用于火灾、泄漏等事故时的紧急物料切断,一般安装在球罐的进出口管道上。当液位高高联锁时,能防止物料溢罐。紧急切断阀和球罐管口之间不能安装其他任何阀门或管件,其间距应符合相关工艺、配管、维修艺要求。紧急切断阀还要同时具备手动和自动远程关闭功能。紧急切断阀的防火要求应符合 GB 50160—2008 的相关规定,紧急切断阀应选用符合 API607 或 API6FA 标准的火灾安全(fire-safe)型阀门,信号电缆应做电缆耐火?;せ蜓∮媚突鹦偷缋拢ǚ?GB/T 19666—2005 标准)。
                                               
                                              (1)阀体。球阀、闸阀和蝶阀均可用于紧急切断阀,但不得选用截止阀(Globe Valve)。公称通径 DN 不大于 200 时宜选用闸阀或球阀,对于 DN 大于 200 的阀门宜选用双偏心高性能蝶阀、闸阀或三偏心蝶阀。阀体的压力等级不应低于 300Lb,阀体及配件的设计压力、设计温度、材质和耐腐蚀性能不得低于配管材料等级规定,不需要进行口径计算和噪音计算,阀体的公称通径应与工艺管道相同。紧急切断阀应选用金属密封阀座及阀内件,带防火垫片及增强型柔性石墨填料,金属密封的要求也可以通过使用特殊设计的软阀座实现,保证软阀座在火灾时(烧化)阀门为金属对金属密封。阀座及阀内件应能承受 API 607 或 API 6FA 标准的耐火试验。在同时作为进出口总管紧急切断阀时,应选用双向密封型阀内件,阀门泄漏等级应至少达到 FCI 70-2 等级 V(Class 
                                              V)标准。紧急切断阀的密封填料及填料函结构应选用双层密封填料结构,应选用增强型柔性石墨填料(密度≥ 1 360 kg/m3)并配有上下密封环,选用其他密封填料应满足 API 607 或 API 6FA 标准 [4]。 
                                               
                                              (2)侧装磁翻板液位计。在有可靠仪表气源的场合应选用气动侧装磁翻板液位计,在没有仪表气源的场合应选用电动或电液侧装磁翻板液位计驱动的紧急切断阀,但负荷分级必须为一级负荷的电力电源系统,且设计应符合 SH 3038-2000 规范。侧装磁翻板液位计应能够保证紧急切断阀在各种工况下都能紧急关闭和平稳开启,输出力矩要保留至少 50% 的安全系数,即输出力矩应为阀门zui大扭矩的 1.5 倍,且不会对阀门造成损坏,侧装磁翻板液位计应有限位?;すδ?。阀门制造厂应提供阀门zui大破坏扭矩,阀轴的强度应至少按侧装磁翻板液位计zui大扭矩的 1.15 倍选定。紧急切断阀的全行程关断时间不应超过 1 s /英寸阀门通径(如:DN=6" 的阀门,关断时间≤ 6 s)。在球罐火灾危险区外还应设置用于紧急切断的现场操作开关。紧急切断阀应首选仪表空气故障关型(FC),选用弹簧返回型单作用气缸侧装磁翻板液位计,弹簧表面应做防腐处理。当工艺特别要求阀门为仪表空气故障保持型(FL)时,应选用双作用气缸侧装磁翻板液位计并配有仪表空气储罐,阀门保位时间不应低于 48 h。在气动侧装磁翻板液位计的气缸上应能加装易熔塞,易熔塞的熔点一般为 250 ℃,确保当气缸超温时易熔塞熔化,以便气缸压力泄放,使气缸内另一侧的弹簧或储气罐内的压缩空气推动活塞关闭阀门 [5]。
                                               
                                              5  防火罩
                                              《液态烃球罐紧急切断阀选型设计规定》4.6.14 要求气动侧装磁翻板液位计及其附件应有防火措施,首选安装防火?;ふ?,防火?;ふ钟Ψ?UL1709 标准,能够在 1 093 ℃下,抵抗烃类火灾 30 min。4.7.11 电动侧装磁翻板液位计及其附件同样要求应有防火措施,首选安装防火罩。防火罩分为柔性防火罩和刚性防火罩,主要用于石油化工企业?;饭耷秃Q笞昃教ㄉ?,保证阀门侧装磁翻板液位计在烃类池火或喷射火的环境下能够坚持 30 min 左右不超过其失效温度,在火灾情况尽量争取时间,以紧急关断切断阀切断物料,避免事态扩大。由于防火罩很难通过实际工况来检验其性能,国际上通常以符合 UL1709/ISO22899-1 的 船 级 社 产 品 型 批 证 书(Type Approval Certificate)作为其产品品质的保证。
                                               
                                              目前使用英国 LIoyd’s Register 劳氏船级社认证zui为主流和广泛,其公正权威性受到业界普遍认可,其他船级社还有 DNV、ABS 等。劳氏有两类证书型批证书(Type Approval) 和 见 证 证 书(Witness Certificate/Inspection Certificate),一般型批证书是符合行业标准的检测后开出的证书,相当于国内的合格证,而见证证书只是对具体某一事件或物品的见证声明,不确保符合任何标准。只有获得产品型批证书的防火罩厂家才能提供具体该项目的设计评估合格证书(DAD),确保具体项目防火罩应用的可靠性。防火罩选型通常需要考虑火灾类型、?;な背?、侧装磁翻板液位计类型、防火罩类型、防护设备的环境 / 工作zui高温度及失效温度、防护范围、防护设备重量及尺寸、是否包含检查门和散热窗等要素,阀门防火罩是箱式结构(Enclusure System),如果证书中有 Structure Steel、Cylinder Vessle、Pipe or Tubular 字样,说明实验时不是通过箱式结构进行测试,而是选择结构钢、圆筒、管式或棒材进行的测试,并且UL1709 要求的是用烃类火实际燃烧测试(Hydrocarbon Fire Exposures),不接受加热炉温度测试(Heating /Fire Temperature Curve),不可混淆。
                                               
                                              6  结语
                                              在实际工程项目中,可能受限于现场安装空间位置、工艺无法退料吹扫等因素无法增加新的根部切断阀,需要在原有工艺操作用切断阀的基础上进行防火改造并接入 SIS 系统,要严格按技术要求进行。建议先做罐区HAZOP/LOPA 分析和 SIL 评估与定级,以便 SIS 系统、电磁阀、伺服液位计、液位开关等设备的设计选型。