淺談合成氨裝置中的閥門防火措施

王冬，劉念，張政

(1. 中國(guó)五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223；2. 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司 第七一六研究所，江蘇 連云港 222000)

根據(jù)API RP 553有關(guān)緊急切斷閥的定義，用于緊急切斷的閥門，其設(shè)計(jì)的目的是為了阻止易燃或有毒物質(zhì)不受控制的釋放。防火分區(qū)是指在泄漏源半徑7.6 m(300 in)最小范圍內(nèi)的不安全區(qū)域。如果緊急切斷閥設(shè)置在防火分區(qū)內(nèi)，閥門應(yīng)該選用防火閥門[1]。API RP 553中定義的緊急切斷閥有四種類別及對(duì)應(yīng)的安裝位置，見(jiàn)表1所列。

根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，平常接觸的緊急切斷閥一般采用D型的隔離要求，防火分區(qū)內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制電纜、電力管路等均應(yīng)采用防火設(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)成火災(zāi)情況時(shí)操作不會(huì)失效，配管配線的支架也應(yīng)采用防火設(shè)計(jì)。盡管API對(duì)緊急切斷閥和防火分區(qū)的定義很明確，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員對(duì)緊急切斷閥與防火分區(qū)之間關(guān)系的了解還僅僅停留在感性認(rèn)識(shí)中，國(guó)內(nèi)石油化工的設(shè)計(jì)文件中，也很少看到類似的設(shè)計(jì)和要求。因此，本文試圖通過(guò)國(guó)外某項(xiàng)目合成氨裝置中防火閥門的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，供工程設(shè)計(jì)人員參考與探討。

表1 緊急切斷閥的類別及對(duì)應(yīng)的安裝位置

1 閥門防火的標(biāo)準(zhǔn)

到目前為止，雖然還沒(méi)有一種單一的試驗(yàn)或定義能夠確定1臺(tái)閥門是否能防火，在工業(yè)上也缺乏防火閥門的確切規(guī)定，但是很多工業(yè)學(xué)會(huì)、石油公司、保險(xiǎn)公司、閥門制造廠家，以及英國(guó)、美國(guó)的有關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)規(guī)定了各種閥門的防火測(cè)試方法，常用的防火設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有API 607: 2010Firetestforquarter-turnvalveandvalvesequippedwithnonmetallicseats， API 6FA: 1993Specificationforfiretestforvalves， API 6FD: 2008Specificationforfiretestforcheckvalves， ISO 10497: 2010Testingofvalves—firetype-testingrequirements， UL 1709: 2007Rapidrisefiretestsofprotectionmaterialsforstructuralsteel， ISO 22899: 2007Determinationoftheresistancetojetfiresofpassivefireprotectionmaterials， GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，SH/T 3005—2016《石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》等。其中， API 607: 2010提出了“旋轉(zhuǎn)90°閥門和非金屬閥座閥門的耐火試驗(yàn)”[2]，一般用于如球閥、旋塞閥、蝶閥等只能旋轉(zhuǎn)90°的閥門，而且是針對(duì)軟閥座閥門的耐火試驗(yàn)，不能用于金屬密封的閥門。API 6FA： 1993是閥門耐火試驗(yàn)規(guī)范，是通用標(biāo)準(zhǔn)，可以用于軟密封和硬密封閥門[3]；API 6FD： 2008是關(guān)于止回閥耐火的測(cè)試規(guī)范[4]；ISO 10497： 2010是關(guān)于手動(dòng)操作閥門的耐火測(cè)試規(guī)范，提出了 “不包括除手動(dòng)傳動(dòng)箱或其他類似的來(lái)自閥門裝配的部分機(jī)械外的傳動(dòng)裝置的耐火實(shí)驗(yàn)要求”[5]。

控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分組成，在SH/T 3005—2016中分別對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分進(jìn)行了防火設(shè)計(jì)要求的說(shuō)明，并提出“在工藝對(duì)調(diào)節(jié)閥有防火要求時(shí)，應(yīng)選用符合API 607或API 6FA的火災(zāi)安全型調(diào)節(jié)閥”[6]，同時(shí)還提出開關(guān)閥的防火要求應(yīng)符合GB 50160—2008的相關(guān)規(guī)定和工藝要求，如“液化石油氣設(shè)備抽出管道應(yīng)在靠近設(shè)備根部設(shè)置切斷閥，容積超過(guò)50 m3的液化石油氣設(shè)備與其抽出泵的防火間距小于15 m時(shí)，該切斷閥應(yīng)為帶手動(dòng)功能的遙控閥，遙控閥就地操作按鈕距抽出泵的防火間距不應(yīng)小于15 m”[7]。

在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)程序中，并沒(méi)有針對(duì)電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)提出耐火實(shí)驗(yàn)要求，API 607： 2010更是明確表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)被排除在標(biāo)準(zhǔn)范圍之外，而對(duì)于需要通過(guò)安裝防火罩等方法達(dá)到防火目標(biāo)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，岸上閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是符合UL 1709： 2007《烴類池火標(biāo)準(zhǔn)》，即“在1 093 ℃下，抵抗烴類火災(zāi)30 min”[8]，海上閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等主要是符合ISO 22899： 2007《烴類噴射火標(biāo)準(zhǔn)》，即“在1 300 ℃以及爆炸產(chǎn)生的超壓0.29 MPa下，抵抗烴類噴射火”[9]。

工業(yè)應(yīng)用在大多數(shù)情況下，閥門不會(huì)受到火災(zāi)或其他超高溫條件的影響，在正常操作中，閥門的閥體和關(guān)閉部件之間的接口處，應(yīng)該能夠密封關(guān)閉，用戶會(huì)要求閥門在正常操作時(shí)既具有良好的密封性，同時(shí)又具有防火性。很多廠家為解決該類復(fù)雜問(wèn)題，研制出了各種各樣的“軟”“硬”密封組件，所有這兩類組件著火后都能保持金屬面接觸的密封，其中硬密封一般采用金屬或硬合金制成，本身具有耐高溫性；軟密封用橡皮、塑料或熔點(diǎn)低于370 ℃的彈性材料，軟密封組件在火災(zāi)后銷毀，可以憑借系統(tǒng)的壓力、閥板的旋轉(zhuǎn)力或彈簧力、自身重力等的作用保持金屬面接觸，但很多軟閥座在燃燒后的安全性不甚理想，這時(shí)就需要選用更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)閥門防火性能進(jìn)行測(cè)試、分析和對(duì)比。SH/T 3005—2016中提出“開關(guān)閥應(yīng)選用金屬密封閥座及閥內(nèi)件，帶防火墊片及增強(qiáng)型柔性石墨填料，金屬密封的要求也可以通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的軟閥座實(shí)現(xiàn)，保證軟閥座在火災(zāi)時(shí)(燒化)閥門為金屬對(duì)金屬密封”[6]。

閥門具有耐火性能可以理解為閥門在高溫火焰中保持正常工作的能力，閥門的耐火實(shí)驗(yàn)是確定其耐火性能的唯一實(shí)施方法。不同制造廠家所提供的閥門只能符合1個(gè)或2個(gè)防火標(biāo)準(zhǔn)，例如洛克威爾公司提供的防火柱塞閥符合API RP 6HT的規(guī)定，沃泰克公司提供的防火法蘭球閥符合API 607： 2010的規(guī)定，另一些公司提供的閥門只能符合另一些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定等。耐火性能的測(cè)試不僅僅有API和ISO的規(guī)定，還有其他國(guó)家和組織的標(biāo)準(zhǔn)，例如歐洲BS標(biāo)準(zhǔn)，在工程實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加以區(qū)別對(duì)待。

2 閥門防火的措施

化工企業(yè)一般都是封閉化生產(chǎn)，在火災(zāi)危險(xiǎn)性較高的化工控制系統(tǒng)中，閥門作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置，是化工管道系統(tǒng)的重要組成部分，接受手動(dòng)或自動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)化工流程的控制，具有調(diào)節(jié)壓力、防止逆流、穩(wěn)壓穩(wěn)泄等功能。當(dāng)超壓時(shí)，能把過(guò)剩易燃、易爆介質(zhì)緊急排放出去，保證壓力容器和管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防止火災(zāi)事故的發(fā)生；當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，使用特定耐火性能的閥門可以在高溫火焰中保持正常運(yùn)行，避免易燃、易爆介質(zhì)泄漏，保障生產(chǎn)設(shè)備和人身安全。因此，為閥門制訂相應(yīng)的防火措施，具有非常重要的意義。

雖然不同的閥門具有不同的規(guī)格，防火試驗(yàn)方法也不相同，但是可以通過(guò)分析閥門結(jié)構(gòu)和防火安全故障產(chǎn)生的原因，分別針對(duì)閥體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)制訂具體防火措施。一般閥門的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 閥門結(jié)構(gòu)示意

2.1 閥體的密封

從圖1可以看到，閥門需要密封的位置主要如下：

1)閥蓋與閥體的法蘭連接密封面，一般采用墊片密封。

2)閥桿與閥體的密封，一般采用填料密封。

3)閥芯與閥體的密封，主要通過(guò)閥芯與閥體的加工精度及密封材料特性密封，如硬質(zhì)合金等。

4)具有上密封結(jié)構(gòu)的密封，是指閥門開啟后閥芯與上密封座的密封，一般采用填料密封。

5)具有波紋管密封結(jié)構(gòu)的密封，阻斷了介質(zhì)由波紋管和支座之間的間隙流入上閥蓋的通路，起到密封作用，進(jìn)而提高了閥桿與閥體間的密封效果。

6)閥體前后與管道之間法蘭連接密封面，一般采用墊片密封。

因此，通過(guò)對(duì)閥門密封性能的了解，可以知道易泄漏點(diǎn)，從而提出不同的防漏措施，這對(duì)閥門的整體防火設(shè)計(jì)具有重大的指導(dǎo)意義。

2.2 閥體的防火

閥體部件是控制閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)其發(fā)生位移而改變節(jié)流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，與閥芯和閥座密封圈一起形成密封后能夠有效承受介質(zhì)壓力。因此，根據(jù)閥體的性能特點(diǎn)可以采取以下三種防火措施：

1)在火災(zāi)時(shí)閥門內(nèi)部泄漏量達(dá)到最小。在閥門正常的工作壓力下，閥芯與閥體密封面處發(fā)生超過(guò)允許程度的泄漏時(shí)，容易導(dǎo)致介質(zhì)的不斷流失。此外，常用的控制閥的密封面都是金屬材料對(duì)金屬材料，介質(zhì)的不斷泄漏還會(huì)導(dǎo)致硬的密封材料遭到破壞，在介質(zhì)帶壓情況下想做到零泄漏是非常困難的。因此，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，無(wú)論閥門的密封結(jié)構(gòu)如何以及彈簧力和外加壓力如何變化，首要考慮的應(yīng)是保證閥芯與閥體的金屬面接觸，最大限度地降低閥門內(nèi)部的泄漏量，從而避免可燃性介質(zhì)流入大火之中。

為了盡量減少閥門在火災(zāi)時(shí)的內(nèi)部泄漏，主要考慮的方法有： 定期對(duì)閥門進(jìn)行檢修，保證密封面的質(zhì)量，提升密封面材質(zhì)從而降低密封面損傷，合理選型避免閥芯和閥體的侵蝕和氣蝕等。

2)在火災(zāi)時(shí)外部泄漏量達(dá)到最小。閥門的外部泄漏一般分為三種情況：

a)結(jié)合面的螺栓緊力不夠或偏緊，造成結(jié)合面密封不好。解決辦法： 通過(guò)調(diào)整螺栓緊力，在緊螺栓時(shí)使用對(duì)角把緊的方式，最好是邊扭緊邊測(cè)量各處間隙，直到達(dá)到預(yù)定的力矩為止，并使結(jié)合面各處間隙一致。

b)結(jié)合面的齒形密封墊不符合標(biāo)準(zhǔn)。例如，齒形密封墊徑向有輕微溝痕，平行度差，齒形過(guò)尖或過(guò)坡等缺陷都會(huì)造成密封失效，從而使閥體結(jié)合面滲漏。在檢修時(shí)把好備件質(zhì)量關(guān)，采用合乎標(biāo)準(zhǔn)的齒形密封墊以避免該現(xiàn)象的發(fā)生。

c)結(jié)合面的平面度太差或被硬的雜質(zhì)墊住造成密封失效。對(duì)由于閥體結(jié)合面的平面度太差而引起閥體結(jié)合面滲漏的，通常將閥門解體重新研磨結(jié)合面直至符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在閥門組裝時(shí)應(yīng)清理結(jié)合面從而避免雜質(zhì)落入。

為了盡量減少閥門在火災(zāi)時(shí)的外部泄漏，應(yīng)采用能防火的閥桿密封材料，避免使用較大的墊片式閥體連接，提升各材質(zhì)的耐火性能等。

3)在火災(zāi)時(shí)具有連續(xù)穩(wěn)定的操作性。只有保證閥門在燃燒后仍能正常連續(xù)穩(wěn)定工作，滿足工藝連續(xù)正常操作的需求，才有可能避免火災(zāi)險(xiǎn)情朝著大面積火災(zāi)、連鎖性爆炸發(fā)展，也為其他滅火消防措施創(chuàng)造有利條件。

在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，為了保證閥門具有穩(wěn)定的操作性，僅僅是閥體部件滿足防火要求還不夠，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其配管配線采用防火設(shè)計(jì)，以達(dá)到閥門整體防火設(shè)計(jì)的要求。

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防火

執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其他能源能夠通過(guò)電機(jī)、氣缸或其他裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用。工業(yè)中最常用的是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收氣動(dòng)控制器或閥門定位器輸出的氣壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的推桿直線位移以推動(dòng)閥門動(dòng)作，主要有薄膜式和活塞式兩種類型。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用電源做驅(qū)動(dòng)能源，對(duì)于大尺寸閥門一般選用三相電源，對(duì)于小尺寸閥門可選用單相電源。

工業(yè)應(yīng)用中，閥門通常選用彈簧式氣動(dòng)膜片的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，膜片熔點(diǎn)低并能很快損壞，彈簧移動(dòng)使得閥門處于安全位置；當(dāng)選用活塞式往復(fù)彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，如果氣缸溫度達(dá)到或超過(guò)易熔塞的熔點(diǎn)時(shí)，易熔塞熔化可以使氣缸內(nèi)壓力卸放掉，活塞在另一側(cè)彈簧或儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓縮空氣的推力作用下使閥門處于安全位置；也有少量閥門選用帶彈簧復(fù)位功能的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，閥門外部溫度達(dá)到熔斷部件的允許熔斷極限值導(dǎo)致熔斷部件斷裂，力矩控制機(jī)構(gòu)內(nèi)的活動(dòng)件在彈性元件的彈性力作用下相對(duì)固定件移動(dòng)，從而啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)閥門到安全位置。

因此，只有保護(hù)好彈性結(jié)構(gòu)，使它在火災(zāi)中免受火焰退火的影響，才能保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)著火后仍能正常運(yùn)行，保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方法主要有三種： 用防火涂層、用灑水器或用絕熱材料。

1)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上涂膨脹防火涂層，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在遇到火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠正常運(yùn)行。在一個(gè)燃燒試驗(yàn)中，由于涂料的保護(hù)，雖然火溫高達(dá)760～927 ℃，執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍能工作42 min，試驗(yàn)結(jié)果也表明彈簧并不受燃燒火焰的影響，活塞與連桿的密封也依然良好。但是需要注意涂層涂抹的過(guò)程中，避免封住密封部位導(dǎo)致維修不便，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體的熔點(diǎn)也有較高要求，不宜使用鑄鋁材質(zhì)外殼。

目前國(guó)內(nèi)普遍在室外或潮濕環(huán)境下，特別是在有烴類火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)合中使用厚重型防火涂料，該涂料存在自重大、易脫落、對(duì)機(jī)械撞擊敏感、不耐化學(xué)腐蝕等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的丙烯酸類膨脹型防火涂料耐烴類火災(zāi)和爆炸的效果較環(huán)氧基類差很多，環(huán)氧防火涂料具有極佳的封閉性，阻燃成分不會(huì)遷移到涂層面，因此能使執(zhí)行機(jī)構(gòu)防火性能受時(shí)間和環(huán)境的影響較小，固化后的環(huán)氧樹脂，具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐酸堿性及良好的電絕緣性，用它來(lái)配制的防火涂料具有良好的附著力、防腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度[10]。

2)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂部安裝灑水機(jī)構(gòu)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通過(guò)灑水機(jī)構(gòu)自動(dòng)噴水滅火和降溫，但是因?yàn)榛馂?zāi)時(shí)供水系統(tǒng)經(jīng)常遭受破壞，所以灑水器的使用存在很大的隱患，這種灑水機(jī)構(gòu)還需要較大的安裝空間和維護(hù)成本，無(wú)形中又增加了投資費(fèi)用。

3)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外部安裝絕熱材料制作的防火罩。防火罩的本質(zhì)是在火災(zāi)發(fā)生時(shí)控制防火罩內(nèi)部執(zhí)行機(jī)構(gòu)的溫度變化，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在30 min內(nèi)升溫不超過(guò)30～40 ℃(一般環(huán)境最高溫度40 ℃左右，70～80 ℃為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的失效溫度)。防火罩安裝靈活、便于維護(hù)操作，特別適用于化工現(xiàn)場(chǎng)的閥門，其大小可以根據(jù)閥門的形狀而設(shè)計(jì)，采用多層具有高熱絕緣性能的礦棉或其他材質(zhì)構(gòu)成，外部包裹有專用的金屬框架，能夠有效隔離。同時(shí)，防火罩占據(jù)空間較大，并且需要專門定制，每次停運(yùn)時(shí)都需要專業(yè)人員拆卸檢修。

隨著化工項(xiàng)目中防火罩的應(yīng)用逐漸增多，作為一種新型防火設(shè)備，能達(dá)到化工行業(yè)的防火標(biāo)準(zhǔn)，為包括閥門在內(nèi)的化工設(shè)備的安全運(yùn)行提供了保障，現(xiàn)已成為保障企業(yè)安全可靠運(yùn)行的必備設(shè)備之一。

3 閥門防火應(yīng)用案例

3.1 項(xiàng)目介紹

某項(xiàng)目采用天然氣制合成氨(2.050 kt/d)和尿素(3.250 kt/d)，主裝置包括： 3臺(tái)150 t/h燃?xì)忮仩t和發(fā)電機(jī)，配套有原水、除鹽水、循環(huán)水、污水、罐區(qū)、廢水汽提、空壓站、火炬、原料儲(chǔ)運(yùn)等裝置，環(huán)境最高溫度60 ℃。

合成氨裝置采用CASALE低壓氨合成技術(shù)，合成氨裝置主要包括以下工序： 天然氣脫硫及轉(zhuǎn)化、一氧化碳變換及甲烷化、二氧化碳脫除、合成氣壓縮、氨合成及冷凍、氫回收、氨回收、冷凝液汽提系統(tǒng)等，工藝流程如圖2所示[11]。

圖2 合成氨工藝流程示意

3.2 合成氨裝置的火災(zāi)危險(xiǎn)分析

合成氨生產(chǎn)工藝流程具有高溫、高壓、有毒、易燃并且易爆的特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中使用和處理的主要化學(xué)品有液氨，NH3，CO2，CO，H2，H2S，CH4等，具體火災(zāi)危險(xiǎn)情況分析如下：

1)原料氣、生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)物及最終產(chǎn)品均是易燃易爆氣體，與空氣混合能形成爆炸性混合氣體，遭遇明火或高熱能時(shí)極易導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。

2)燃料氣管線系統(tǒng)在向一段爐、輔助鍋爐、開工加熱爐、開工鍋爐等工序輸送燃料的過(guò)程中，燃?xì)夤芫€中會(huì)充滿易燃易爆的氣體，如果發(fā)生泄漏，容易導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。

3)合成氨裝置包括合成氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、工藝空氣壓縮機(jī)以及一些大型泵設(shè)備，這些設(shè)備都帶有油站，油路系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障導(dǎo)致儲(chǔ)存的油泄漏，也很容易導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。

4)用電設(shè)備因漏電或靜電發(fā)生短路，其他載有易燃易爆物質(zhì)的設(shè)備、管線泄漏等也能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。

3.3 合成氨裝置閥門防火的設(shè)計(jì)

在工程實(shí)踐中，一般設(shè)置在防火分區(qū)的閥門都應(yīng)進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，如果工藝要求該閥應(yīng)具有“防火、防靜電、防噴出”的要求時(shí)，也可認(rèn)為該閥門需要進(jìn)行防火設(shè)計(jì)。工藝對(duì)閥門防火的需求一般分為兩種情況： 一種是用于緊急切斷的閥門，可以及時(shí)將物料隔離，進(jìn)而第一時(shí)間控制火情的蔓延；另一種是用于能夠連續(xù)正常操作的閥門，為了滿足在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠連續(xù)操作的工藝需求。

該項(xiàng)目合成氨裝置通過(guò)對(duì)相關(guān)位置的火災(zāi)危險(xiǎn)分析和工藝提出的防火需求，對(duì)如下閥門進(jìn)行了防火設(shè)計(jì)，見(jiàn)表2所列。

表2 合成氨裝置的防火閥門

從閥門用途可以得知，這些均是布置在易燃、易爆場(chǎng)合中的管線或設(shè)備上的閥門，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠連續(xù)正常工作或?qū)ξ锪线M(jìn)行緊急隔離，無(wú)論氣動(dòng)閥門還是電動(dòng)閥門均采用了加裝防火罩的防火措施。除此之外，還需要同時(shí)采用耐火電纜，對(duì)氣源管線、電纜橋架進(jìn)行防火包裹等措施，以達(dá)到整體防火的目的。

防火罩的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求確定： 首先，根據(jù)環(huán)境最高溫度和閥門內(nèi)流通介質(zhì)的最高溫度推算執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作溫度;其次，滿足電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效溫度為70 ℃、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的失效溫度為80 ℃的要求;最后，結(jié)合閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體的詳細(xì)尺寸和布置條件，最終確定了防火罩的設(shè)計(jì)方案。防火罩從外向內(nèi)使用玻璃纖維、不銹鋼網(wǎng)、多層高密度陶瓷棉、玻璃纖維四層材質(zhì)結(jié)構(gòu)，金屬框架使用Fe360并進(jìn)行防腐涂層處理的材質(zhì)制作，所有管件進(jìn)出防火罩的連接口都安裝了特殊的防火膨脹墊片，確定了包括防火罩外形尺寸、窗口尺寸及位置、電纜及氣源預(yù)留孔的尺寸及位置等參數(shù)。

使用防火罩作為閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防火措施有很多優(yōu)點(diǎn)，比如： 用于鎖緊的繃帶在不需要特定的工具或人員時(shí)就可以保證簡(jiǎn)單和安全地進(jìn)行拆裝維護(hù)，當(dāng)需要維護(hù)時(shí)外殼可容易地拆除并重新安裝，不需要移走設(shè)備或切斷儀表，也不需要移動(dòng)防火罩就可以手動(dòng)操作閥門和儀表。根據(jù)UL 1709： 2007，在1 100 ℃火焰情況下進(jìn)行了120 min的性能測(cè)試，并最終通過(guò)了勞氏認(rèn)證。

4 結(jié)束語(yǔ)

閥門防火設(shè)計(jì)是為了滿足化工項(xiàng)目日益嚴(yán)格的安全要求，能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)有效隔離危險(xiǎn)源或滿足工藝連續(xù)正常操作的要求，第一時(shí)間控制火災(zāi)險(xiǎn)情，進(jìn)而為下一步的消防滅火創(chuàng)造有利的條件，避免惡性安全事故的發(fā)生。同時(shí)通過(guò)防火閥門在合成氨裝置中的工程應(yīng)用實(shí)例的介紹，引起相關(guān)企業(yè)和人員的重視，給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供了設(shè)計(jì)參考，并對(duì)其他化工項(xiàng)目具有很好的借鑒意義。