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阻火器在燃燒爐和火炬系統(tǒng)中的安全防范措施

2017/9/11 8:16:11 點(diǎn)擊:

阻火器通常被安裝在裝置進(jìn)、出口處或管道上,它允許介質(zhì)流通,但是阻止火焰通過(guò)。近年來(lái),歐盟加強(qiáng)了可燃?xì)怏w、易燃液體及蒸汽的儲(chǔ)存、加工和運(yùn)輸?shù)陌踩?guī)范,并從19963月份開(kāi)始施行了新的歐洲標(biāo)準(zhǔn)94/9/EG(通常稱(chēng)之為ATEX100a)。對(duì)燃燒爐/火炬系統(tǒng),新標(biāo)準(zhǔn)在安全防范措施和限制氣體排放上提出了更高的要求。對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)者而言,就意味著必須建立擁有廢氣處理系統(tǒng)的一體化裝置來(lái)符合安全和環(huán)保要求。

一、燃燒爐/火炬系統(tǒng)的安全因素及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在使用燃燒爐/火炬系統(tǒng)過(guò)程中,易燃、易爆氣體以及火源是我們要面臨的主要問(wèn)題?;鹧婵梢酝ㄟ^(guò)管道系統(tǒng)傳播,進(jìn)而引發(fā)生產(chǎn)裝置或者儲(chǔ)罐爆炸造成巨大損失。尤其危險(xiǎn)的是:當(dāng)火焰沿管道傳播時(shí),火焰的傳播速度和沖擊波壓力將在短時(shí)間內(nèi)急劇升高。當(dāng)管道足夠長(zhǎng)時(shí),爆炸可以由爆燃階段(火焰?zhèn)鞑ニ俣葹閬喴羲?,沖擊波瞬間壓力11000kPa)發(fā)展到爆轟階段(火焰?zhèn)鞑ニ俣却笥谝羲?,沖擊波瞬間壓力2000--10000kPa)?;瘜W(xué)工業(yè)中許多裝置,比如大型油罐,基于造價(jià)原因是不具備防爆功能的,一旦遇到爆炸沖擊,災(zāi)難難以避免。這時(shí)候就必須采用安全措施,抵御來(lái)自爆炸的威脅,保證裝置安全。

不同燃燒類(lèi)型下的火焰?zhèn)鞑ニ俣群蜎_擊波壓力表

 

爆燃

爆轟

火焰?zhèn)鞑ニ俣?/span>/m·s-1

1300

1800

沖擊波壓力(瞬間)/kpa

11000

200010000

歐洲標(biāo)準(zhǔn)94/9/EG(通常稱(chēng)之為ATEXlOOa)以及EN11271詳細(xì)闡述了保護(hù)化工設(shè)備/裝置安全的基本方案。此方案有2個(gè)要素:①怎樣劃分化工設(shè)備/裝置的危險(xiǎn)程度;②怎樣劃分可燃?xì)怏w的危險(xiǎn)級(jí)別。歐洲標(biāo)準(zhǔn)借鑒原德國(guó)國(guó)家防爆安全標(biāo)準(zhǔn)ExRL以及TRbF100,根據(jù)爆炸混合物發(fā)生爆炸的概率,將化工設(shè)備/裝置劃分為3個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域:區(qū)域0、區(qū)域1和區(qū)域2。依照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN11271,把氣體的爆炸威力(火焰擊穿能力)根據(jù)其“最大實(shí)驗(yàn)安全間隙值”(MESGMaximumExplosionSafeGap)分為ⅡA、ⅡB、ⅡB1、ⅡB2、ⅡB3和ⅡC等級(jí)另U,見(jiàn)表2J。最大實(shí)驗(yàn)安全間隙值與溫度和壓力相關(guān),和其他一些常數(shù)(比如密度、閃點(diǎn)等)一樣是描述物質(zhì)基本化學(xué)性質(zhì)的常數(shù)。隨著溫度和壓力的升高,物質(zhì)的最大實(shí)驗(yàn)安全間隙值將隨之降低。所以我們對(duì)使用在高溫和高壓下的阻火器要求更為嚴(yán)格。如果在生產(chǎn)過(guò)程中遇到易燃、易爆氣體(有MESG值),同時(shí)生產(chǎn)設(shè)備/裝置按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)劃分在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi),就要根據(jù)火源的類(lèi)型來(lái)決定相應(yīng) 的安全措施,安全措施的首要素即為選擇持久耐用的阻火器。

在歐洲還要求阻火器必須通過(guò)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12874測(cè)試打上CE標(biāo)志。為確保安全我們通常還使用監(jiān)測(cè)手段對(duì)阻火器本身進(jìn)行監(jiān)控(比如監(jiān)測(cè)阻火盤(pán)上的溫度,阻火器進(jìn)、出口端壓差等)。

可燃?xì)怏w分類(lèi)表

爆炸級(jí)別

(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))

MESG

/mm

典型氣體

混合氣體

體積分?jǐn)?shù)/%

A

B1

B2

B3

B

C

0.9

0.85

0.75

0.65

0.50

0.50

丙烷

乙烯

乙烯

乙烯

氫氣

氫氣

4.2

5.0

5.5

6.5

45

28.5

二、阻火設(shè)備

可燃?xì)怏w放空管道在接入火炬或燃燒爐前,應(yīng)設(shè)置阻火器。通常我們使用的是管道型阻爆燃/爆轟阻火器或者液壓阻火器。

1、液壓阻火器

液壓阻火器針對(duì)不同爆炸類(lèi)型(在液面發(fā)生的持續(xù)穩(wěn)定燃燒,爆燃以及爆轟)的阻火能力與可燃?xì)怏w的流量和爆炸物級(jí)別相關(guān)。為保證液壓阻火器正常運(yùn)行我們必須:

(1)對(duì)氣相區(qū)進(jìn)行溫度監(jiān)控所設(shè)置的溫度上限為80℃,目的是為檢測(cè)可能發(fā)生在液體表面上的持續(xù)燃燒。一旦探測(cè)到溫度上限值立即要切換阻火器。

(2)對(duì)液相區(qū)進(jìn)行溫度監(jiān)控 所設(shè)置的溫度下限為10℃,目的是為了避免阻火器被封凍。

(3)液位檢測(cè)液壓阻火器內(nèi)液位可因水分蒸發(fā)等諸多因素下降,為避免阻火器內(nèi)液位偏低,我們必須設(shè)置監(jiān)控手段。

(4)流量監(jiān)控液壓阻火器對(duì)介質(zhì)流量有嚴(yán)格的限制,為避免流量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值,我們必須采用檢測(cè)手段,一旦達(dá)到臨界值,阻火器將被自動(dòng)切換。液壓阻火器與干燥型阻火器(不銹鋼波紋板阻火器)相比有一定的優(yōu)點(diǎn),比如對(duì)介質(zhì)中雜質(zhì)含量要求不高等,但是它的缺點(diǎn)也很明顯:①對(duì)介質(zhì)的流量控制要求很高;②阻火器內(nèi)的污水要定期替換并進(jìn)行環(huán)保處理,為此要投入相當(dāng)?shù)娜肆Α⑽锪Α?

2、管道型爆燃/爆轟阻火器

管道型爆燃/爆轟阻火器相對(duì)液壓阻火器有以下優(yōu)點(diǎn):可大大減少對(duì)阻火器的監(jiān)控要求,檢修方便無(wú)需考慮污水處理壓降小等。干燥型阻火器的核心部件是不銹鋼波紋板阻火器盤(pán),它由平滑和波紋鋼帶交替纏繞而成,二者問(wèn)所形成的微小空隙既為介質(zhì)或火焰的通道,空隙尺寸即為阻火盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的重要參數(shù)?;鹧嬉坏┑诌_(dá)阻火盤(pán),即被切割成無(wú)數(shù)小塊,通過(guò)火焰和鋼帶間的熱傳導(dǎo)作用,火焰被冷卻、熄滅,達(dá)到滅火目的。根據(jù)阻火器的安裝位置離火源的距離,即所謂管道長(zhǎng)與直徑比(L/D),我們可選擇阻爆轟型或者阻爆燃型阻火器。阻爆燃型阻火器適用于L/D<50,阻爆轟型阻火器則可安裝在管道任何位置,無(wú)需顧及L/D值。朝向火焰的阻火盤(pán)上通常要安插一溫度探測(cè)計(jì),以探測(cè)可能發(fā)生在阻火

盤(pán)上的穩(wěn)定燃燒。

3、安全噴嘴一防止回火

當(dāng)火炬或者燃燒爐正常運(yùn)行時(shí),燃燒氣體的外噴速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于火焰回竄速度,燃燒爐/火炬系統(tǒng)所使用的高速?lài)娮?,本身就能起到阻止回火的作用。但是在燃燒爐/火炬系統(tǒng)裝置開(kāi)工或者停工階段,當(dāng)物料流量低于要求值時(shí),既存在回火的可能性。所以,單是高速?lài)娮觳荒馨俜种俦WC裝置安全,必須要結(jié)合阻火器。

阻火器是阻止火焰蔓延和防止因回火而引起爆炸的安全設(shè)備。它廣泛運(yùn)用在化學(xué)工業(yè)當(dāng)中,是確保安全生產(chǎn)、保護(hù)人 民生命財(cái)產(chǎn)安全的忠誠(chéng)衛(wèi)士。德國(guó)早在20世紀(jì)5O年代即開(kāi)始對(duì)阻火器進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)和研究,并制定了一系列測(cè)試和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)建立在德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,近年來(lái)更是得到不斷加強(qiáng)和完善。隨著環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)日益受到國(guó)人重視,怎樣借鑒和吸取現(xiàn)有的歐洲安全標(biāo)準(zhǔn),增強(qiáng)安全意識(shí)確保阻火器的正確選型、安裝和維護(hù),是我們?cè)谠O(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中必須思考的問(wèn)題。