石油產品儲罐通風口阻火器推薦作法

作者:本站發布機構:本站發布日期:2018-11-24

石油產品儲罐通風口阻火器推薦作法

Recommended practice of flame arresters for vents of tanks storing petroleum products(API RP 22102000 Flame arresters for vents of tanks storing petroleum productsIDT)

目次

前言

范圍

規范性引用文件

背景

阻火器

阻火器的代用品——壓力真空閥門

總結

結論

 

前言

本標準等同采用API RP 22102000《石油產品儲罐通風口阻火器》(英文版)

本標準的目的是為評價在石油產品儲罐通風口使用阻火器的必要性提供指導。本標準供設計新儲罐或進行主體擴建的時候使用,無意追溯應用到在用儲罐上。如果對在用儲罐進行檢查,可以以本標準作為指導。

本標準刪去了API RP 22102000中的與標準主題內容無關的內容,包括標準的扉頁、特別聲明、第1章“介紹”等內容。

本標準由石油工業安全專業標準化技術委員會提出并歸口。

本標準起草單位:中國石化集團勝利石油管理局安全環保處。

本標準主要起草人:張勇、劉瑞霞、尚志勇、張亞男、鞏亞明。

 

石油產品儲罐通風口阻火器推薦作法

1  范圍

1.1  本標準涉及了在API Std 650中定義的地面常壓鋼制儲油罐通風口的阻火器的應用問題。

1.2  特別指出的是,本標準不包括所有的在線阻火器,如API Publ 2028列出的或船舶蒸氣控制系統的阻火器。API RP 12N規定了阻火器的操作、維護和測試。API Publ 2028討論了火焰速度分別在爆燃(火焰速度為亞音速)和爆炸(火焰蔓延速度大于音速)時對阻火器性能的影響。在爆炸時,儲罐通風口的阻火器不起保護作用。

2  規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。

API Publ 2028  管道系統的阻火器

API RP 12N  燃燒室阻火器操作、維護和測試的推薦作法

API Std 650  鋼制焊接儲油罐

API Std 20001998  常壓和低壓儲罐的通風

NFPA 301993  可燃和易燃液體規范

UL 525  阻火器

3  背景

3.1  在石油工業的早期,使用木材或鍛鐵制造儲罐,頂蓋是木制的,因此由于儲罐火災而造成的損失是很大的。閃電或其他點火源引燃了儲罐內或溢出的氣體造成儲罐火災。木制頂蓋的滲透性和可燃性容易產生火災并造成火勢蔓延。

3.2  由于火災以及原油和汽油木頂罐的揮發造成的損失等原因,導致了鉚接鋼制頂蓋儲罐的應用,鉚接鋼制頂蓋儲罐的密閉性又引發了儲罐受控通風的需要。當儲罐內部壓力在限定范圍內時,閥門保持緊閉,而當壓力或真空超過限定范圍時,閥門能及時打開,以防止儲罐損壞和減少火災損失。這種閥門開始叫做呼氣閥,現在一般叫做限壓通氣閥或壓力真空閥(PV)

3.3  在鋼制頂蓋的儲罐開始替代木制頂蓋的儲罐的過程中,人們注意到木制頂蓋的儲罐由于閃電而導致火災,而鋼制頂蓋的儲罐卻能避免閃電火災。基于這點,選用鋼制頂蓋的儲罐用于不穩定油類的儲存。這樣的儲罐通常都安裝壓力真空閥作為減少蒸發損失的手段。美國石油學會1925年的一份報告中記錄這樣一個事實,就是密閉的鋼制頂蓋的儲罐與壓力真空閥的結合使用能完全防止閃電火災。該報告的觀點在后來的使用中得到了進一步的證實。

4  阻火器

4.1  阻火器是一種裝置或構造的組合,它允許氣體或氣體混合物自由通過,但能阻斷或阻止火焰的通過。它可以通過安裝在火焰必須通過的一組細小通道的上部表面來熄滅火焰,防止火焰接觸可燃氣與空氣的混合物。流經阻火器的氣體被冷卻到足夠低的溫度以防止受保護一側被點燃。針對多種具體情況設計了相應有效和可靠的阻火裝置,如礦工在礦井中用的安全燈的金屬篩網和可燃氣體檢測器里燒結金屬粉末的細小通道就是熄火裝置的范例。

4.2  用于儲存汽油和類似易燃液體儲罐的阻火器可以由多種金屬絲篩網、金屬管組、鉆孔組件,或金屬平板和波紋板之間的通道制成。這樣的裝置已通過美國保險商實驗室測試并接受,或得到工廠互助保險公司批準。批準目錄提到的試驗是以能產生最大爆炸力的烴蒸氣和空氣混合物的濃度為基礎按照限定的安裝方式進行測試的。例如,阻火器暴露在大氣外的管子的長度如果長于測試時阻火器的長度就違反了目錄規定而無效(見美國保險商實驗室的油氣設備目錄和工廠互助保險公司的許可原則)。對于其他揮發性氣體和石油氣或未按目錄中所規定的方式進行安裝,阻火器則難以保證有效工作。

4.3  儲罐阻火器的使用和維護中遇到的主要問題及原因:

a) 儲罐蒸氣必須通過阻火器的狹窄通道,由于摩擦損失會降低流量,這樣其流量就比同等尺寸的敞開管道或安裝了壓力真空閥的通氣管道小。所以,選用阻火器時必須考慮壓降。

b) 狹窄通道可能被灰塵、垢、聚合物或氣體中的雜質阻塞。必須制定嚴格的維護程序以避免阻塞導致的壓力或真空對儲罐頂部造成損壞。

c) 在某些石油儲罐底部的積水能使揮發氣的濕度增大。在結冰的天氣,冰會堆積并阻塞阻火器,危及儲罐。外部的結冰環境也能引起阻火器阻塞。為了對結冰情況進行補救,必須對阻火器進行加熱或拆掉阻火器。由于拆除阻火器會使保護作用失效,因此可能需要伴熱。

d) 由于需要對阻火器進行周期性檢查和清潔,也會增加在重新組裝時產生錯誤的可能性,可能會使阻火器阻斷火焰的作用失效。

e) 即使在理想的條件下,阻火器也不是完全可靠的。雖然在美國保險商實驗室測試中使用的烴蒸氣和空氣的混合物是一種最可能在狹窄通道閃燃的混合物,但有證據顯示濃度更高的混合物在阻火器入口可能產生燃燒,并對裝置產生熱損壞,致使阻火器失去阻止火焰蔓延的作用。美國保險商實驗室的UL 525包括了“持久燃燒的測試”和“連續的火焰測試”來測試潛在的回火。阻火器分類Ⅰ是按照“持久燃燒的測試”進行測試的,要求在阻火器出口至少燃燒2h不產生回火;分類Ⅱ是按照“持續的火焰測試”來設計抗回火能力的,測試是在阻火器出口處每隔1h進行10 min的燃燒來進行的。

f) 維護人員應能安全接近阻火器,以避免人員風險,提高工作效率。

5  阻火器的代用品——壓力真空閥門

5.1  美國國家防火協會的NFPA 30許可在某些環境下,壓力真空閥門可以作為阻火器的替代。這個許可是基于自1920年開始的測試而作出的,并由許多年的經驗作為補充。

5.2  即使是在具有最大易燃性的混合物中,如果流速超過臨界值,火焰就不能通過出口產生回火。由美國礦產局(the Bureau of Mines)和其他部門所作的有關汽油和空氣的混合物通過儲罐敞開通風口的試驗表明,其臨界值大約為3m/s(10ft/s)。在一個即將關閉的閥門中,當上游壓力降低到低于19mm(3/4in)水壓時,通過閥瓣底座的速度超過臨界值的兩倍。火焰的蔓延不可能與氣體的流向相反,即不可能從低壓流向高壓方向。在這些試驗中,閥門被關閉后,上游壓力也按實驗中設定的減小,火焰也就熄滅了。

5.3  試驗表明在某些環境下在閥門出口長時間的燃燒會損壞閥門以至閥門不能關閉。在這樣的情況下,如果流速小于臨界值,且罐內存在易燃混合物,就可能產生回火。

6  總結

6.1  理論上儲罐通風口產生回火需要有下面兩種情況同時發生,即通風口附近有點火源,同時從通風口處排出的易燃混合物可以傳送火焰。

6.2  通常明火當然是不準接近儲罐通風口附近的。對于飄落余燼,除非仍在燃燒,否則對于石油蒸氣來說不算明火。閃電是潛在的火源,這已經被有不斷釋放揮發氣的煙囪被閃電引燃的事件所證實。然而這些煙囪通常比儲罐通風口更高,且更容易成為被閃電擊中的目標。

6.3  必須考慮混合物產生回火能力的有效性。油品儲存在低于它們閃點的溫度時在蒸氣空間里不會產生可燃混合物。原油和汽油產生的混合物一般都很濃不能使火焰蔓延。而排放出的蒸氣如果點燃了就會像火把一樣燃燒直到它的流動停止時火焰才會熄滅。如果儲罐里儲存了有揮發性餾分的原油、汽油或相似的碳氫化合物并且吸入了大量的空氣,儲罐蒸氣空間的混合物就可能被沖淡而達到可燃的濃度。然而,這樣的狀態可能是短暫的。當然,少量油品在正常的大氣條件下產生可燃混合物,對于這樣的情況應作為例外對待,并加以特別的考慮。

6.4  必須檢查儲罐排氣條件。無論是由于充裝還是周圍環境情況發生變化,排氣的時間不大可能超過總時間的一半。

6.5  在恰好的位置和時間上有兩個不太可能同時發生的事件,即易燃混合物的流出和火源的存在(如閃電同時出現了),就可能通過開放的儲罐通風口產生回火。有關記錄證實這兩種情況同時發生的可能性很低。

6.6  大多數公司接受了密閉的鋼制罐頂和壓力真空閥門能提供保護的結論。除壓力真空閥之外,不一定要安裝阻火器提供額外的保護。美國石油學會的API Std 200020004.4.1.2和美國國家防火協會的NFPA 302.3.5.6表明,安裝壓力真空閥門后,除通風外儲罐始終處于關閉狀態的情況下,沒有必要再考慮安裝阻火器。

7  結論

由實際經驗證實的,基于工程分析和試驗的系統評估表明:無論從技術上還是經驗上都沒有要求室外地面原油儲罐必須在安裝壓力真空閥門后再安裝阻火器。

從實際安全考慮,并不鼓勵在通風口上使用阻火器以防止可能出現新的失效形式而造成儲罐損失,除非用戶能對阻火器進行必要的維護以確保所要求的通風能力。

【發布日期】20060710

【實施日期】20070101


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