摘要:本文為石油化工企業(yè)設計防火標準 GB50160-2008(2018年版):5.5 泄壓排放和火炬系統(tǒng),內(nèi)容詳情如下,如需查看更多消防工程師消防規(guī)范標準,敬請關注希賽網(wǎng)消防工程師頻道。
5.5.1 在非正常條件下,可能超壓的下列設備應設安全閥:
1.頂部較高操作壓力大于等于0.1MPa的壓力容器;
2.頂部較高操作壓力大于0.03MPa的蒸餾塔、蒸發(fā)塔和汽提塔(汽提塔頂蒸汽通入另一蒸餾塔者除外);
3.往復式壓縮機各段出口或電動往復泵、齒輪泵、螺桿泵等容積式泵的出口(設備本身已有安全閥者除外);
4.凡與鼓風機、離心式壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵出口連接的設備不能承受其較高壓力時,鼓風機、離心式壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵的出口;
5.可燃氣體或液體受熱膨脹,可能超過設計壓力的設備;
6.頂部較高操作壓力為0.03~0.1MPa的設備應根據(jù)工藝要求設置。
5.5.2 單個安全閥的開啟壓力(定壓),不應大于設備的設計壓力。當一臺設備安裝多個安全閥時,其中一個安全閥的開啟壓力(定壓)不應大于設備的設計壓力;其他安全閥的開啟壓力可以提高,但不應大于設備設計壓力的1.05倍。
5.5.3 下列的工藝設備不宜設安全閥:
1.加熱爐爐管;
2.在同一壓力系統(tǒng)中,壓力來源處已有安全閥,則其余設備可不設安全閥;
3.對掃線蒸汽不宜作為壓力來源。
5.5.4 可燃氣體、可燃液體設備的安全閥出口連接應符合下列規(guī)定:
1.可燃液體設備的安全閥出口泄放管應接入儲罐或其他容器,泵的安全閥出口泄放管宜接至泵的入口管道、塔或其他容器;
2.可燃氣體設備的安全閥出口泄放管應接至火炬系統(tǒng)或其他安全泄放設施;
3.泄放后可能立即燃燒的可燃氣體或可燃液體應經(jīng)冷卻后接至放空設施;
4.泄放可能攜帶液滴的可燃氣體應經(jīng)分液罐后接至火炬系統(tǒng)。
5.5.5 有可能被物料堵塞或腐蝕的安全閥,在安全閥前應設爆破片或在其出入口管道上采取吹掃、加熱或保溫等防堵措施。
5.5.6 兩端閥門關閉且因外界影響可能造成介質(zhì)壓力升高的液化烴、甲B、乙A類液體管道應采取泄壓安全措施。
5.5.7 甲、乙、丙類的設備應有事故緊急排放設施,并應符合下列規(guī)定:
1.對液化烴或可燃液體設備,應能將設備內(nèi)的液化烴或可燃液體排放至安全地點,剩余的液化烴應排入火炬;
2.對可燃氣體設備,應能將設備內(nèi)的可燃氣體排入火炬或安全放空系統(tǒng)。
5.5.8 常減壓蒸餾裝置的初餾塔頂、常壓塔頂、減壓塔頂?shù)牟荒龤獠粦苯优湃氪髿狻?br/>5.5.9 較高濃度環(huán)氧乙烷設備的安全閥前應設爆破片。爆破片入口管道應設氮封,且安全閥的出口管道應充氮。
5.5.10 氨的安全閥排放氣應經(jīng)處理后放空。
5.5.11 受工藝條件或介質(zhì)特性所限,無法排入火炬或裝置處理排放系統(tǒng)的可燃氣體,當通過排氣筒、放空管直接向大氣排放時,排氣筒、放空管的高度應符合下列規(guī)定:
1.連續(xù)排放的排氣筒頂或放空管口應高出20m范圍內(nèi)的平臺或建筑物頂3.5m以上,位于排放口水平20m以外斜上45°的范圍內(nèi)不宜布置平臺或建筑物(圖5.5.11);
2.間歇排放的排氣筒頂或放空管口應高出10m范圍內(nèi)的平臺或建筑物頂3.5m以上,位于排放口水平10m以外斜上45°的范圍內(nèi)不宜布置平臺或建筑物(圖5.5.11);
3.安全閥排放管口不得朝向鄰近設備或有人通過的地方,排放管口應高出8m范圍內(nèi)的平臺或建筑物頂3m以上。
圖5.5.11 可燃氣體排氣筒、放空管高度示意圖
注:陰影部分為平臺或建筑物的設置范圍。5.5.12 有突然超壓或發(fā)生瞬時分解爆炸危險物料的反應設備,如設安全閥不能滿足要求時,應裝爆破片或爆破片和導爆管,導爆管口必須朝向無火源的安全方向;必要時應采取防止二次爆炸、火災的措施。
5.5.13 因物料爆聚、分解造成超溫、超壓,可能引起火災、爆炸的反應設備應設報警信號和泄壓排放設施,以及自動或手動遙控的緊急切斷進料設施。
5.5.14 嚴禁將混合后可能發(fā)生化學反應并形成爆炸性混合氣體的幾種氣體混合排放。
5.5.15 液體、低熱值可燃氣體、含氧氣或鹵元素及其化合物的可燃氣體、毒性為極度和高度危害的可燃氣體、惰性氣體、酸性氣體及其他腐蝕性氣體不得排入全廠性火炬系統(tǒng),應設獨立的排放系統(tǒng)或處理排放系統(tǒng)。
5.5.16 可燃氣體放空管道在接入火炬前,應設置分液和阻火等設備。
5.5.17 可燃氣體放空管道內(nèi)的凝結(jié)液應密閉回收,不得隨地排放。
5.5.17A 可燃氣體排放系統(tǒng)中的分液罐或凝縮液罐距離明火地點、重要設施及工藝裝置內(nèi)的變配電、機柜間等的防火間距不應小于15m。
5.5.18 攜帶可燃液體的低溫可燃氣體排放系統(tǒng)應設置氣化器,低溫火炬管道選材應考慮事故排放時可能出現(xiàn)的最低溫度。
5.5.19 裝置的主要泄壓排放設備宜采用適當?shù)拇胧?,以降低事故工況下可燃氣體瞬間排放負荷。
5.5.20 火炬應設常明燈和可靠的點火系統(tǒng)。
5.5.21 裝置內(nèi)高架火炬的設置應符合下列規(guī)定:
1. 嚴禁排入火炬的可燃氣體攜帶可燃液體;
2. 火炬的輻射熱不應影響人身及設備的安全;
3. 距火炬筒30m范圍內(nèi),不應設置可燃氣體放空。
5.5.22 封閉式地面火炬的設置除按明火設備考慮外,還應符合下列規(guī)定:
1. 排入火炬的可燃氣體不應攜帶可燃液體;
2. 火炬的輻射熱不應影響人身及設備的安全;
3. 火炬應采取有效的消煙措施。
5.5.23 火炬設施的附屬設備可靠近火炬布置。
條文說明
5.5泄壓排放和火炬系統(tǒng)
5.5.1 需要設置安全閥的設備如下:
1 根據(jù)現(xiàn)行法規(guī)規(guī)定,操作壓力大于等于0.1MPa(表)的設備屬于壓力容器,因此應設置安全閥。
2 氣液傳質(zhì)的塔絕大部分是有安全閥的,因為停電、停水、?;亓?、氣提量過大、原料帶水(或輕組分)過多等原因,都可能促使氣相負荷突增,引起設備超壓,所以塔頂操作壓力大于0.03MPa(表)者,都應設安全閥。
3 壓縮機和泵的出口都設有安全閥,有的安全閥附設在機體上,有的則安裝在管道上,是因為機泵出口管道可能因故堵塞,造成系統(tǒng)超壓,出口閥可能因誤操作而關閉。
5.5.2本條規(guī)定與《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》第146條“固定式壓力容器上只安裝一個安全閥時,安全閥的開啟壓力不應大于壓力容器的設計壓力。”和“固定式壓力容器上安裝多個安全閥時,其中一個安全閥的開啟壓力不應大于壓力容器的設計壓力,其余安全閥的開啟壓力可適當提高,但不得超過設計壓力的1.05倍。”相協(xié)調(diào)。
5.5.3 一般不需要設置安全閥的設備如下:
1 加熱爐出口管道如設置安全閥容易結(jié)焦堵塞,而且熱油一旦泄放出來也不好處理。入口管道如設置安全閥則泄放時可能造成爐管進料中斷,引起其他事故。關于預防加熱爐超壓事故一般采用加強管理來解決。
2 同一壓力系統(tǒng)中,如分餾塔頂油氣冷卻系統(tǒng),分餾塔的頂部已設安全閥,則分餾塔頂油氣換熱器、油氣冷卻器、油氣分離器等設備可不再設安全閥。
3 工藝裝置中,常用蒸汽作為設備和管道的吹掃介質(zhì),雖然有時蒸汽壓力高于被吹掃的設備和管道的設計壓力,但在吹掃過程中由于蒸汽降溫、冷凝、壓力降低,且掃線的后部系統(tǒng)為開放式的,不會產(chǎn)生超壓現(xiàn)象,因此掃線蒸汽不作為壓力來源。
5.5.4 本條為安全閥出口連接的規(guī)定。
1 安全閥出口流體的放空:
1)應密閉泄放。安全閥起跳后,若就地排放,易引起火災事故。例如:某廠常減壓裝置初餾塔頂安全閥起跳后,輕汽油隨油氣沖出并噴灑落下,在塔周圍引起火災。
2)應安全放空。安全放空應滿足本規(guī)范第5.5.11條的規(guī)定。
2安全閥出口接入管道或容器的理由如下:
1)可燃氣體如就地排放,既不安全,又污染周圍環(huán)境。
2)延遲焦化裝置的焦炭塔、減粘裂化裝置的反應塔等的高溫可燃介質(zhì)泄放后可能立即燃燒,因此,泄放時需排至專門設備并緊急冷卻。
3)氫氣在室內(nèi)泄放可能發(fā)生爆炸事故,大量氫氣泄放排至火炬,少量氫氣泄放應接至壓縮機廠房外的上空,以便于氣體擴散。
4)安全閥出口的放空管可不設阻火器。
5)當可燃氣體安全閥泄放有可能攜帶少量可燃液體時,可不增加氣液分離設施(如旋風分離器)。
6)大量可燃液體的泄放管,一般先接入儲罐回收或者排入帶加熱設施的儲罐、氣化器或分液罐,這些設備宜遠離工藝設備密集區(qū),經(jīng)氣化或分液后再去火炬系統(tǒng),以盡量減少液體的排放量。
5.5.5有壓力的聚合反應器或類似壓力設備內(nèi)的液體物料中,有的含有固體淤漿液或懸浮液,有的是高粘度和易凝固的可燃液體,有的物料易自聚,在正常情況下會堵塞安全閥,導致在超壓事故時安全閥超過定壓而不能開啟。根據(jù)調(diào)查,有些裝置的設備,在安全閥前安裝爆破片,或者用惰性氣體或蒸汽吹掃。對于易凝物料設備上的安全閥應采取保溫措施或帶有保溫套的安全閥。
5.5.6對輕質(zhì)油品而言,一般封閉管段的液體接近或達到其閃點時,每上升1℃,則壓力增加0.07~0.08MPa以上。所以,對不排空的液化烴、汽油、煤油等管道均需考慮停用后的安全措施,如設置管道排空閥或管道安全閥。
5.5.7當發(fā)生事故時,為防止事故的進一步擴大,應將事故區(qū)域內(nèi)甲、乙、丙類設備內(nèi)的可燃氣體、可燃液體緊急泄放。
1大量液化烴、可燃液體的泄放管,一般先排至遠離事故區(qū)域的儲罐回收或經(jīng)分液 罐分液后氣體排放至火炬。低溫液體(如液化乙烯、液化丙烯等)經(jīng)氣化器氣化后再排入火炬系統(tǒng),以盡量減少液體的排放量。
2將可燃氣體設備內(nèi)的可燃氣體排入火炬或安全放空系統(tǒng),當采用安全放空應滿足本規(guī)范第5.5.11條的規(guī)定。
5.5.8塔頂不凝氣直接排向大氣很不安全,目前多排入不凝氣回收系統(tǒng)回收。
5.5.9在緊急排放環(huán)氧乙烷的地方,為防止環(huán)氧乙烷聚合,安全閥前應設爆破片。爆破片入口管道設氮封,以防止其自聚堵塞管道;安全閥出口管道上設氮氣,以稀釋所排出環(huán)氧乙烷的濃度,使其低于爆炸極限。
5.5.10氨氣就地排放達到一定濃度易發(fā)生燃燒爆炸,并使人員中毒,故應經(jīng)處理后再排放。常見氨排放氣處理措施有:用水或稀酸吸收以降低排放氣濃度。
5.5.11原則上可燃氣體不允許就地放空,應排入火炬系統(tǒng)或裝置的處理排放系統(tǒng)。條文中連續(xù)排放的可燃氣體、間歇排放的可燃氣體是指受工藝條件或介質(zhì)特性所限,無法排入火炬或裝置的處理排放系統(tǒng)的可燃氣體,可直接向大氣排放。如低熱值可燃氣體、由惰性氣體置換出的可燃氣體、停工時輕污油罐排放的可燃氣體等。含氧氣、鹵元素及其化合物或極度危害、高度危害的介質(zhì)(如丙烯腈)的可燃氣體不允許排入火炬系統(tǒng),其排放氣應接入本裝置的處理排放系統(tǒng)。只有在工藝條件不允許接入火炬系統(tǒng)或裝置的處理排放系統(tǒng)時,可燃氣體才能直接向大氣排放。
5.5.12 可能突然超壓的反應設備,設備內(nèi)的可燃液體因溫度升高而壓力急劇升高;放熱反應的反應設備,因在事故時不能全部撤出反應熱,突然超壓;反應物料有分解爆炸危險的反應設備,在高溫、高壓下因催化劑存在會發(fā)生分解放熱,壓力突然升高不可控制。上述這些設備設有安全閥是不可能安全泄壓排放的,應裝設爆破片并裝導爆筒來解決突然超壓或分解爆炸超壓事故時的安全泄壓排放。
5.5.15 低熱值可燃氣體排入火炬系統(tǒng)會破壞火炬穩(wěn)定燃燒狀態(tài)或?qū)е禄鹁嫦ɑ穑缓鯕獾目扇細怏w排入火炬系統(tǒng)會使火炬系統(tǒng)和火炬設施內(nèi)形成爆炸性氣體,易導致回火引起爆炸,損壞管道或設備;酸性氣體及其他腐蝕性氣體會造成大氣污染、管道和設備的腐蝕,宜設獨立的酸性氣火炬。毒性為極度和高度危害或含有腐蝕性介質(zhì)的氣體獨立設置處理和排放系統(tǒng),有助于安全生產(chǎn)。毒性分級應根據(jù)現(xiàn)行標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》GB 5044和《高毒物品目錄》(衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[2003]142號)確定。但是,石油化工企業(yè)中排放的苯、一氧化碳經(jīng)過火炬系統(tǒng)充分燃燒后失去毒性,因此上述介質(zhì)或含此類介質(zhì)的可燃氣體仍允許排至公用火炬系統(tǒng)。
5.5.18 液化烴全冷凍或半冷凍式儲存時,儲存溫度較低。液化乙烯儲存溫度為-104℃,事故排放時,液化乙烯由液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w時大量吸熱,因此,設置能力足夠的氣化器使液體完全氣化,防止進入火炬的氣體帶液。
5.5.19據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗,限制火炬氣體瞬間排放負荷的主要措施有:
1在主要泄壓設備上設置緊急切斷熱源聯(lián)鎖,減少安全閥的排放或采用分級排放,如:在主要塔器等設備上設置高安全級別的聯(lián)鎖,在安全閥啟跳前快速切斷重沸器熱源,防止設備繼續(xù)超壓,減緩安全閥的排放;
2與減少火炬氣事故排放負荷措施相關的系統(tǒng)應具有較高的安全可靠性;
3設置必要的其他聯(lián)鎖,減少發(fā)生緊急泄放的可能性或降低火炬氣緊急泄放量的可能性。
5.5.21 據(jù)調(diào)查,引進的石油化工裝置內(nèi)火炬的設置情況是:蘭化石油化工廠砂子裂解爐制乙烯裝置的裂解反應系統(tǒng),裝置內(nèi)火炬高出框架上部砂子儲斗10m以上;上海石化總廠乙醛裝置的裝置內(nèi)火炬高出較高設備5m以上;遼陽石油化纖公司懸浮法聚乙烯裝置的裝置內(nèi)火炬設在廠房上部,高出廠房10m以上。這些裝置內(nèi)火炬燃燒可燃氣體量較小,有足夠高度,輻射熱對人身及設備影響較小。裝置內(nèi)火炬系統(tǒng)應有氣液分離設備、“長明燈”或可靠的電點火措施。在裝置內(nèi)距火炬30m范圍內(nèi),不應有可燃氣體放空。
據(jù)調(diào)查,曾有一個裝置內(nèi)火炬因“下火雨”而引起火災事故,因此,裝置內(nèi)火炬必須有非??煽康姆忠涸O施。
火炬的輻射熱影響見本規(guī)范第4.1.9條文說明。
5.5.22封閉式地面火炬(或稱地面燃燒器)在國內(nèi)已開始應用,與高架火炬所不同的是排放的可燃氣體在地面燃燒,設備平面布置時應按明火設施考慮;并要充分考慮燃燒時排放的高溫煙氣的輻射熱對人體及設備的影響,還要考慮重組分易沉積的影響。
5.5.23 火炬設施的附屬設備如分液罐、水封罐等是火炬系統(tǒng)的常用設備,靠近火炬布置有利于火炬系統(tǒng)的安全操作,其位置應根據(jù)人或設備允許的輻射熱強度確定,以保證人和設備的安全。在事故放空時,操作人員可及時撤離,且在短時間內(nèi)可承受較高的輻射熱強度?;鹁嬖O施的附屬設備可承受比人更高的輻射熱強度。