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關于煉廠罐區磁翻板液位計安全措施的探討

 摘要 :近期隨著國家、地方政府及總部對安全生產的要求越來越高,罐區隱患治理成了煉油和化工行業一項熱門課題和迫在眉睫的整改任務,很多企業只是被動的應對各項安全檢查和不斷整改,甚至不清楚任務來源、治理措施及依據,本文從多個方面介紹了某大型煉廠在 2017 年液態烴罐區隱患治理項目的成功經驗,供兄弟企業參考。

 
1  背景
近年來,我國化學品罐區多次發生泄漏、火災或爆炸事故,2015 年山東日照“7•16”液化石油氣儲罐區爆燃、2017 年臨沂金譽石化“6•5”液化氣罐車泄漏重大爆炸著火等事故一再發生,石化行業液態烴球罐的安全防范更是罐區隱患治理內容的重中之重。根據相關規范要求,從以下幾個方面采取措施 [1]。
 
2  安全儀表系統
安監總管三〔2014〕68 號文要求根據規范設置儲罐高低液位報警,采用高高液位聯鎖關閉罐進料閥,停止輸送物料??扇加卸疚镔|泄漏報警監測設施要好用?!栋脖O總局令第 40 號)第 13 條也要求涉毒或液化氣一二級重大危險源配備獨立 SIS 系統?!妒突\系統罐區設計規范》(SH/T 3007—2014):6.3.4 壓力儲罐應另設一套專用于高高液位報警并聯鎖切斷儲罐進料管道閥門的液位測量儀表或液位開關。本次隱患治理主要工程內容為增設安全儀表系統(SIS);更換不符合 SIL2 等級的罐區遠傳液位計與高高液位開關 ;聯鎖開關閥按規范均選用單作用側裝磁翻板液位計 FC 型,閥體改造為防火型,側裝磁翻板液位計及附件加裝防火罩,電磁閥符合SIL2 等級。每個液化氣罐的遠傳液位計與高高液位開關報警二取二后,聯鎖關閉罐根閥。并將原罐區可燃及有毒氣體檢測器由 SCADA 系統移入 SIS 系統。進、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為 SIL2 等級,基于阿基米德原理,采用高精度伺服馬達,磁耦合傳動元件,而非采用齒輪式。安裝簡易、調校方便,確??煽窟\行??蓜硬考?,不受振動影響。溫度的變化對伺服液位計的影響小。伺服液位計變送器內的參數可提供多種功能,伺服液位計可進行靈活、方便的組態,且帶罐旁顯示儀表。另一液位選用 SIL2 等級音叉液位開關 [3]。
 
4  緊急切斷閥
大型、液化氣體及劇毒化學品等重點儲罐要設置緊急切斷閥。緊急切斷閥主要用于火災、泄漏等事故時的緊急物料切斷,一般安裝在球罐的進出口管道上。當液位高高聯鎖時,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或管件,其間距應符合相關工藝、配管、維修藝要求。緊急切斷閥還要同時具備手動和自動遠程關閉功能。緊急切斷閥的防火要求應符合 GB 50160—2008 的相關規定,緊急切斷閥應選用符合 API607 或 API6FA 標準的火災安全(fire-safe)型閥門,信號電纜應做電纜耐火保護或選用耐火型電纜(符合 GB/T 19666—2005 標準)。
 
(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 時宜選用閘閥或球閥,對于 DN 大于 200 的閥門宜選用雙偏心高性能蝶閥、閘閥或三偏心蝶閥。閥體的壓力等級不應低于 300Lb,閥體及配件的設計壓力、設計溫度、材質和耐腐蝕性能不得低于配管材料等級規定,不需要進行口徑計算和噪音計算,閥體的公稱通徑應與工藝管道相同。緊急切斷閥應選用金屬密封閥座及閥內件,帶防火墊片及增強型柔性石墨填料,金屬密封的要求也可以通過使用特殊設計的軟閥座實現,保證軟閥座在火災時(燒化)閥門為金屬對金屬密封。閥座及閥內件應能承受 API 607 或 API 6FA 標準的耐火試驗。在同時作為進出口總管緊急切斷閥時,應選用雙向密封型閥內件,閥門泄漏等級應至少達到 FCI 70-2 等級 V(Class 
V)標準。緊急切斷閥的密封填料及填料函結構應選用雙層密封填料結構,應選用增強型柔性石墨填料(密度≥ 1 360 kg/m3)并配有上下密封環,選用其他密封填料應滿足 API 607 或 API 6FA 標準 [4]。 
 
(2)側裝磁翻板液位計。在有可靠儀表氣源的場合應選用氣動側裝磁翻板液位計,在沒有儀表氣源的場合應選用電動或電液側裝磁翻板液位計驅動的緊急切斷閥,但負荷分級必須為一級負荷的電力電源系統,且設計應符合 SH 3038-2000 規范。側裝磁翻板液位計應能夠保證緊急切斷閥在各種工況下都能緊急關閉和平穩開啟,輸出力矩要保留至少 50% 的安全系數,即輸出力矩應為閥門zui大扭矩的 1.5 倍,且不會對閥門造成損壞,側裝磁翻板液位計應有限位保護功能。閥門制造廠應提供閥門zui大破壞扭矩,閥軸的強度應至少按側裝磁翻板液位計zui大扭矩的 1.15 倍選定。緊急切斷閥的全行程關斷時間不應超過 1 s /英寸閥門通徑(如:DN=6" 的閥門,關斷時間≤ 6 s)。在球罐火災危險區外還應設置用于緊急切斷的現場操作開關。緊急切斷閥應首選儀表空氣故障關型(FC),選用彈簧返回型單作用氣缸側裝磁翻板液位計,彈簧表面應做防腐處理。當工藝特別要求閥門為儀表空氣故障保持型(FL)時,應選用雙作用氣缸側裝磁翻板液位計并配有儀表空氣儲罐,閥門保位時間不應低于 48 h。在氣動側裝磁翻板液位計的氣缸上應能加裝易熔塞,易熔塞的熔點一般為 250 ℃,確保當氣缸超溫時易熔塞熔化,以便氣缸壓力泄放,使氣缸內另一側的彈簧或儲氣罐內的壓縮空氣推動活塞關閉閥門 [5]。
 
5  防火罩
《液態烴球罐緊急切斷閥選型設計規定》4.6.14 要求氣動側裝磁翻板液位計及其附件應有防火措施,首選安裝防火保護罩,防火保護罩應符合 UL1709 標準,能夠在 1 093 ℃下,抵抗烴類火災 30 min。4.7.11 電動側裝磁翻板液位計及其附件同樣要求應有防火措施,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?;饭迏^和海洋鉆井平臺上,保證閥門側裝磁翻板液位計在烴類池火或噴射火的環境下能夠堅持 30 min 左右不超過其失效溫度,在火災情況盡量爭取時間,以緊急關斷切斷閥切斷物料,避免事態擴大。由于防火罩很難通過實際工況來檢驗其性能,國際上通常以符合 UL1709/ISO22899-1 的 船 級 社 產 品 型 批 證 書(Type Approval Certificate)作為其產品品質的保證。
 
目前使用英國 LIoyd’s Register 勞氏船級社認證zui為主流和廣泛,其公正權威性受到業界普遍認可,其他船級社還有 DNV、ABS 等。勞氏有兩類證書型批證書(Type Approval) 和 見 證 證 書(Witness Certificate/Inspection Certificate),一般型批證書是符合行業標準的檢測后開出的證書,相當于國內的合格證,而見證證書只是對具體某一事件或物品的見證聲明,不確保符合任何標準。只有獲得產品型批證書的防火罩廠家才能提供具體該項目的設計評估合格證書(DAD),確保具體項目防火罩應用的可靠性。防火罩選型通常需要考慮火災類型、保護時長、側裝磁翻板液位計類型、防火罩類型、防護設備的環境 / 工作zui高溫度及失效溫度、防護范圍、防護設備重量及尺寸、是否包含檢查門和散熱窗等要素,閥門防火罩是箱式結構(Enclusure System),如果證書中有 Structure Steel、Cylinder Vessle、Pipe or Tubular 字樣,說明實驗時不是通過箱式結構進行測試,而是選擇結構鋼、圓筒、管式或棒材進行的測試,并且UL1709 要求的是用烴類火實際燃燒測試(Hydrocarbon Fire Exposures),不接受加熱爐溫度測試(Heating /Fire Temperature Curve),不可混淆。
 
6  結語
在實際工程項目中,可能受限于現場安裝空間位置、工藝無法退料吹掃等因素無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上進行防火改造并接入 SIS 系統,要嚴格按技術要求進行。建議先做罐區HAZOP/LOPA 分析和 SIL 評估與定級,以便 SIS 系統、電磁閥、伺服液位計、液位開關等設備的設計選型。
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