液態(tài)烴球形儲罐防火設(shè)計中緊急切斷閥的選型探討

胡玉臣

（中石油華東設(shè)計院有限公司，山東青島266071）

球形儲罐是液態(tài)烴儲存常用的壓力容器，是工廠危險性較高的輔助生產(chǎn)單元之一。近年來，隨著人們安全環(huán)保意識的提高，用于安全環(huán)保方面的投資越來越大。針對球形罐區(qū)緊急切斷閥系統(tǒng)采取的防火措施越來越多，哪些是必需的，哪些是可以簡化的，哪些又是可有可無的，也成為廣大設(shè)計人員討論越來越多的話題。

本文以近期設(shè)計的某石化公司大型液態(tài)烴球形罐區(qū)為例，介紹了兩種注水流程方案及緊急切斷閥在防火設(shè)計選型上的異同點及其注意事項。

1 液態(tài)烴球形儲罐

1）常見液態(tài)烴球形儲罐進出料及注水工藝管道儀表流程如圖1所示，該項目設(shè)計液態(tài)烴球形儲罐進出料及注水工藝管道儀表流程如圖2所示。液態(tài)烴物料自球形儲罐底部進出料，管道上一般設(shè)總切斷球閥EBV-01，根據(jù)相關(guān)安全規(guī)范，為阻止事故狀態(tài)下大量液態(tài)烴物料的泄漏，罐底應(yīng)采取緊急注水措施，其注水管道上一般設(shè)緊急聯(lián)鎖球閥EBV-02。為保證安全，球閥EBV-01，EBV-02應(yīng)采用氣動執(zhí)行機構(gòu)、氣源中斷時關(guān)閉型（FC）閥門。

2）流程方案2與流程方案1的區(qū)別。流程方案2與流程方案1相比較，不同點在于：一是在EBV-01前后增加了手動隔離閥V1，V2；二是注水點由EBV-01之前移到了EBV-01與球罐之間。

圖1 液態(tài)烴球形儲罐進出料及注水工藝管道儀表流程方案1

圖2 液態(tài)烴球形儲罐進出料及注水工藝管道儀表流程方案2

3）流程方案2在日常操作上的優(yōu)點。由于在EBV-01前后增設(shè)了手動隔離閥V1，V2，增加了操作上的靈活性，所以流程方案2最大的優(yōu)點是閥門故障需要維修時可以隨時移出更換。由于罐區(qū)各儲罐都設(shè)有備用罐，對各單體罐來講，都不屬于嚴格意義上的連續(xù)生產(chǎn)過程，因此EBV-01閥門沒有設(shè)置旁通閥。

2 注水點位置對緊急切斷閥選型的影響

1）方案1的注水點設(shè)計分析。該流程下，非正常生產(chǎn)情況時，由于某種原因，當確認出現(xiàn)液態(tài)烴物料從罐底管道處泄漏或著火時，為避免液態(tài)烴的泄漏形成爆炸性氣體云團，進而引起爆炸等次生災(zāi)害的發(fā)生，將要求緊急停車系統(tǒng)（ESD）緊急啟動注水系統(tǒng)并打開緊急聯(lián)鎖球閥EBV-02，將水經(jīng)切斷閥EBV-01注入球罐內(nèi)，在球罐內(nèi)形成一定的水位，從而阻止液態(tài)烴的進一步泄漏。由于切斷閥EBV-01在工藝事故狀態(tài)（需要閥門打開）與氣源故障狀態(tài)（氣源故障時閥門關(guān)閉）時的閥門開關(guān)位置不一致，故切斷閥EBV-01除了要求閥體、密封件應(yīng)具有防火結(jié)構(gòu)外（如閥體應(yīng)采用金屬硬密封，密封材料采用石墨材料等），氣動執(zhí)行機構(gòu)及其附件、電纜等也應(yīng)采取防火保護措施，并配帶儀表風罐。

2）流程方案2的注水點設(shè)計分析。該流程下，非正常生產(chǎn)情況時，由于某種原因，當確認出現(xiàn)液態(tài)烴物料從罐底泄漏或著火時，為避免液態(tài)烴的泄漏形成爆炸性氣體云團，進而引起爆炸等次生災(zāi)害的發(fā)生，將要求ESD緊急關(guān)閉切斷閥EBV-01，并緊急啟動注水系統(tǒng)及打開EBV-02閥。從注水流程看，水不經(jīng)過切斷閥EBV-01，而是經(jīng)過EBV-02閥直接注入球罐內(nèi)。對切斷閥EBV-01來講，工藝事故狀態(tài)下的閥位（關(guān)閉）與其氣源故障時的閥位（關(guān)閉）狀態(tài)是一致的，故切斷閥EBV-01僅要求閥體、密封件等應(yīng)具有防火結(jié)構(gòu)外，閥門氣動執(zhí)行機構(gòu)及其附件等并無強制防火要求，也不必配帶儀表風罐。

3 結(jié)論和建議

1）液態(tài)烴球形儲罐緊急注水點方案設(shè)置的不同，對緊急聯(lián)鎖閥門防火結(jié)構(gòu)，特別是氣動執(zhí)行機構(gòu)，其要求也不同，因此，緊急聯(lián)鎖閥門選型設(shè)計時應(yīng)具體問題具體分析。應(yīng)采用防火結(jié)構(gòu)的場合就必須設(shè)計防火結(jié)構(gòu)，而對于沒有必要采用防火結(jié)構(gòu)的閥門，也應(yīng)盡量避免不必要的浪費。

2）實際上，無論采用注水點1的方案，還是采用注水點2的方案，從安全角度考慮，注水管道上的EBV-02閥安裝在防火堤內(nèi)時，建議選用防火型結(jié)構(gòu)，即要求EBV-02閥體、閥門密封件應(yīng)具有防火結(jié)構(gòu)，應(yīng)符合API 607或API 6FA耐火試驗標準要求，且閥門氣動執(zhí)行機構(gòu)及其附件、電纜等應(yīng)采取防火保護措施，并配帶儀表風罐。

3）如果有條件，建議將EBV-02閥安裝在球形液態(tài)烴儲罐的防火堤外，該情況下，閥門就可以不必采用防火保護措施。

4）儀表風罐的容積應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)動作2個全行程所需的風量。推薦的儀表風罐容積計算公式如下：

式中：V——儀表風罐最小凈體積，單位L或m3均可；V1——氣動閥門執(zhí)行機構(gòu)氣缸的最小凈體積，單位與儀表風罐相同；C——安全系數(shù)，根據(jù)相關(guān)資料推薦，可取1.2；p1——氣動執(zhí)行機構(gòu)所需要的最小儀表風壓力，MPa（G）；p——儀表風罐最低工作壓力，MPa（G）。

5）緊急切斷閥EBV-01，應(yīng)在防火堤外設(shè)置現(xiàn)場手動關(guān)閥按鈕或開關(guān)，用于危險情況時現(xiàn)場手動操作。建議EBV-02閥的緊急開閥按鈕或開關(guān)設(shè)置在注水泵附近，以縮短注水閥啟動時間。

6）緊急切斷/聯(lián)鎖閥EBV-01和EBV-02的氣動執(zhí)行機構(gòu)的電磁閥不應(yīng)帶現(xiàn)場手動復(fù)位裝置，應(yīng)采用控制室邏輯復(fù)位。

7）液態(tài)烴球形儲罐用緊急切斷閥的全行程時間不應(yīng)大于5 s。

8）在氣動緊急切斷閥儀表氣源故障位置與安全聯(lián)鎖位置一致時，在氣動執(zhí)行機構(gòu)的氣路上設(shè)置易熔塞是一種簡單可靠的火災(zāi)安全措施。

9）防火堤內(nèi)的多臺緊急聯(lián)鎖閥相鄰布置安裝時，建議采用防火堤外共用儀表風罐等的措施，以降低項目投資。