石化企業(yè)防爆安全裝置詳解全套

石化企業(yè)防爆安全裝置詳解全套防爆安全裝置是為阻止火災(zāi)蔓延和爆炸，預(yù)防火災(zāi)事故所設(shè)置的各種防護、檢測、控制、聯(lián)鎖、報警等儀表和裝置的總稱。從作用上對其進行分類可以分為檢測儀器（如壓力表、真空計、物位計、溫度計、流量計、酸度計、密度計及超壓報警裝置等）、阻火裝置（如阻火器、安全液封、回火防止器、蒸汽幕、水幕、惰性氣體幕等）、防爆泄壓裝置（如安全閥、呼吸閥、爆破片、放空管、通氣孔等）、聯(lián)鎖裝置（如緊急切斷閥、止逆閥等）、緊急制動、組分控制裝置（如氣體組分控制裝置、危險氣體自動檢測裝置等）等。防爆安全裝置是保證安全生產(chǎn)、正常運行的關(guān)鍵。一、阻火裝置阻火裝置包括安全液封、水封井、阻火器、單向閥等，其作用是防止外部火焰躥入有著火爆炸危險的設(shè)備、管道、容器內(nèi)或防止火焰在設(shè)備和管道間擴展蔓延。1．安全液封安全液封阻止火災(zāi)蔓延的原理是讓液體在進出氣管之間，此時在液封兩側(cè)的任意一側(cè)著火后，火焰無法繼續(xù)傳播，會在液封處被熄滅。通常安全液封分為兩種，分別是敞開式和封閉式。安全液封的管理使用要求：（1）液封介質(zhì)在冬季有可能結(jié)凍，應(yīng)采取防凍措施，如加設(shè)保溫管、添加防凍液等方法。止逆閥要采用防銹蝕金屬制造，且材質(zhì)不能與液體反應(yīng)，水封外殼表面也應(yīng)防止銹蝕。（2）安全液封內(nèi)的液位應(yīng)根據(jù)設(shè)備內(nèi)的壓力保持規(guī)定高度，使用中要經(jīng)常檢查液位。（3）在封閉式安全液封中的氣體流動與敞開式安全液封大概相同，只是與大氣不相互連通。2.水封井水封井的原理是利用介質(zhì)密度不同或封隔區(qū)域內(nèi)外壓力差異達到隔離目的，其作用主要有兩方面；其一是隔離封堵，防止隔離介質(zhì)漫流或外部介質(zhì)混入，以達到防止環(huán)境污染或防火防爆作用：其二是起到安全保護的作用，相當于安全閥。為防止火勢在工業(yè)下水道內(nèi)蔓延擴大，各生產(chǎn)車間、裝置、單元、建構(gòu)筑物、罐組、管溝及電纜溝等下水道出口處，工業(yè)生產(chǎn)裝置的圍堰下水道出口及下水道的支管與干管連接處均應(yīng)設(shè)置安全水封井：油罐組的水封井應(yīng)設(shè)在防火堤外；建筑物內(nèi)由于防火防爆的要求不同而分隔開不同的房間時，每個房間的下水道出口應(yīng)單獨設(shè)置水封井。3.阻火器阻火器是用來阻止易燃氣體和易燃液體蒸氣火焰蔓延的一種安全裝置。一般安裝在輸送可燃氣體的管道中，或者通風(fēng)的槽端上。主要是由能夠通過氣體的許多細小、均勻（或不均勻）的通道（或孔隙）的不燃性固體材料組成，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，造價低廉，因此應(yīng)用比較廣泛。阻火器主要由殼體和濾芯兩部分組成。殼體應(yīng)具有足夠的強度，以承受爆炸產(chǎn)生的沖擊壓力。濾芯是阻止火焰?zhèn)鞑サ闹饕獦?gòu)件，常用的有金屬網(wǎng)型濾芯和波紋型濾芯兩種。金屬網(wǎng)型濾芯用直徑0.23～0.315mm的不銹鋼網(wǎng)或銅網(wǎng)多層重疊組成。國內(nèi)的阻火器通常采用16~22目金屬網(wǎng)，有4～12層。陰火器一般采用鑄鐵和含鐵量不大于0.5%的鑄鋁合金制成，也可按設(shè)計要求采用其他材料：安裝于管道中的阻火器殼體應(yīng)采用鑄鋼焊接，阻火器芯件和安裝于管道中的阻火器芯殼及芯件壓環(huán)應(yīng)采用不銹鋼材料；安裝于管端的阻火器芯殼及芯件壓環(huán)，宜采用鑄鐵或鑄鋁。阻火器的工作原理：（1）傳熱作用燃燒所需要的必要條件之一就是要達到一定的溫度，即著火點。低于著火點，燃燒就會停止。依照這一原理，只要將燃燒物質(zhì)的溫度降到其著火點以下，就可以阻止火焰的蔓延。當火焰通過阻火元件的許多細小通道之后將變成若干細小的火焰。設(shè)計阻火器內(nèi)部的阻火元件時，則盡可能擴大細小火焰和通道壁的接觸面積，強化傳熱，使火焰溫度降到著火點以下，從而阻止火焰蔓延。（2）器壁效應(yīng)燃燒與爆炸并不是分子間直接反應(yīng)，而是受外來能量的激發(fā)，分子鍵遭到破壞，產(chǎn)生活化分子，活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基，自由基與其他分子相撞，生成新的產(chǎn)物，同時也產(chǎn)生新的自由基再繼續(xù)與其他分子發(fā)生反應(yīng)。當燃燒的可燃氣通過陽火元件的狹窄通道時，自由基與通道壁的碰撞概率增大，參加反應(yīng)的活性自由基數(shù)量將會減少。阻火器通道尺寸減小，自由基與反應(yīng)分子之間的碰撞概率隨之減小，而自由基與通道壁的碰撞概率反而增大，這樣就促使自由基反應(yīng)減弱。當通道尺寸減小到某一數(shù)值時，這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)傳播的條件，火焰即被阻止。因此，器壁效應(yīng)是防止火焰的主要機理。阻火器按照的結(jié)構(gòu)形式分類，具體如表3-1所示。二、防爆泄壓裝置防爆泄壓裝置主要包括安全閥、爆破片、防爆門、防爆球閥等。它們的作用是及時緩解由于各種原因所產(chǎn)生的超壓現(xiàn)象，減小設(shè)備內(nèi)部壓力、迅速泄壓，無明顯的滯后現(xiàn)象，這就要求裝置的排氣量大于安全泄放量。這幾種設(shè)備有時單獨使用，也有時集中共同使用，應(yīng)該根據(jù)實際情況和實際工作中的物料反應(yīng)特性、物理化學(xué)性質(zhì)、設(shè)備的重要性等情況來確定。1.安全閥閥門的種類很多，一般是起到開關(guān)的作用，安全閥是閥門里較特殊的一種，不僅起到開關(guān)的作用，同時也是防止壓力設(shè)備和容器或易引起壓力升高的設(shè)備或容器內(nèi)部壓力超過限度而發(fā)生爆裂的安全裝置。其功能主要是排放泄壓，在系統(tǒng)中起安全保護作用，當系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體或流體排入大氣或管道外，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。安全閥的分類方式有很多種，按其整體結(jié)構(gòu)及加載機構(gòu)的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧微啟式和脈沖式三種。按照介質(zhì)排放方式的不同，安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式三種。按照閥瓣開啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來劃分，安全閥又可分為彈簧微啟封閉高壓式和彈簧全啟式兩種。按作用原理分類，可以分為直接作用式和非直接作用式。按壓力是否能調(diào)節(jié)分類，可分為固定不可調(diào)式和可調(diào)式。也可以按照工作溫度進行分類。最常用的是按照整體結(jié)構(gòu)及加載機構(gòu)分類的方式：（1）重錘杠桿式安全閥重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿以平衡作用在閥瓣上的力。根據(jù)杠桿原理，它可以使用質(zhì)量較小的重錘通過杠桿的增大作用獲得較大的作用力，并通過移動重錘的位置（或變換重錘的質(zhì)量）來調(diào)整安全閥的開啟壓力。（2）彈簧微啟式安全閥彈簧微啟式安全閥是利用彈簧的壓力作為加載荷載，通過調(diào)整落幕來調(diào)節(jié)螺旋圈形彈簧的壓縮量，利用這種結(jié)構(gòu)就可以根據(jù)需要校正安全閥的開啟（整定）壓力。彈簧微啟式安全閥的結(jié)構(gòu)輕巧，靈敏度較高，安裝位置沒有特殊限制，而且可用于移動式的壓力容器上，其對振動的敏感性小。但這種安全閥在開啟過程中會對所加的載荷造成影響，即隨著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也跟著增加，這就影響了閥的迅速開啟。除此之外，閥上的彈簧還會由于長期受高溫的影響而使彈性模量降低，導(dǎo)致彈力減小。而且在用于溫度較高的容器上時，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題，從而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來。（3）脈沖式安全閥脈沖式安全閥由主閥和輔閥構(gòu)成，通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此應(yīng)用范圍較小，通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。安全閥應(yīng)根據(jù)工作壓力和工作溫度的高低、承壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)流量的大小及危險特性來確定。閥門安裝位置、高度、進出口方向必須符合設(shè)計要求，注意介質(zhì)流動的方向應(yīng)與閥體所標箭頭方向一致，連接應(yīng)牢固緊密。閥門安裝前必須進行外觀檢查，閥門的銘牌應(yīng)符合現(xiàn)行《工業(yè)閥門標志》（GB/T12220—2015）的規(guī)定。對于工作壓力大于1.0MPa及在主干管上起到切斷作用的閥門，安裝前應(yīng)進行強度和嚴密性試驗，合格后方準使用。強度試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，持續(xù)時間不少于5min，閥門殼體、填料應(yīng)無滲漏，才可認定為合格。嚴密性試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.1倍，試驗持續(xù)時間應(yīng)符合GB50243——2016的要求。同時各種安全閥都應(yīng)垂直安裝。大型液化石油儲罐（大于100m3）頂部的氣相空間必須設(shè)置兩個以上的安全閥，且應(yīng)采用同一型號和規(guī)格，保證罐內(nèi)壓力異常或發(fā)生火災(zāi)時均能迅速排氣，且安全閥開啟壓力不得大于儲罐設(shè)計壓力的1.1倍，全開壓力不得大于罐體設(shè)計壓力的1.2倍，而回座壓力不應(yīng)低于開啟壓力的0.8倍。2.爆破片爆破片又叫防爆膜、防爆片，是由爆破片（或爆破片組件）和夾持器（或支承圈）等零部件組成的非重閉式壓力泄放裝置，爆破片是在標定爆破壓力及溫度下爆破泄壓的元件，夾持器則是在容器的適當部位夾持爆破片的輔助元件。它能在規(guī)定的溫度和壓力下爆破，泄放壓力。在設(shè)定的爆破壓力差下，爆破片兩側(cè)壓力差達到預(yù)設(shè)定值時，爆破片即刻動作（破裂或脫落），并泄放流體介質(zhì)。其廣泛應(yīng)用于化工、石油、輕工、冶金、核電、除塵、消防、航空等工業(yè)部門。爆破片與安全閥不同，無法回復(fù)到初始狀態(tài)，會使操作終止，但它具有良好的密封性、反應(yīng)迅速、靈敏度高、泄放量大，能適應(yīng)黏性大、腐蝕性強的介質(zhì)。爆破片按照斷裂特征和形狀，可以將其分為不同類型，具體如表3-2所示。3.組合型防爆泄壓裝置組合型防爆泄壓裝置就是爆破片與安全閥的組合使用裝置。爆破片密封性好，不泄漏，在介質(zhì)為黏稠狀時也可以使用，且排放量大，但不可調(diào)節(jié)，一旦破裂會使介質(zhì)全部外泄，造成浪費。安全閥的開啟與關(guān)閉可以調(diào)節(jié)，動作后可以回到初始狀態(tài)，但容易泄漏，因此不適用于黏稠介質(zhì)。所以在某些情況下，應(yīng)利用安全閥與爆破片組合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，這種組合復(fù)疊式結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是彈簧式安全閥入口處設(shè)置爆破片；另一種是彈簧式安全閥出口處設(shè)置爆破片。4.防爆門防爆門是一種用于燃油、煤氣和煤粉的燃燒室或加熱爐上的防爆裝置，用來抵抗偶然發(fā)生的爆炸，保障人員生命安全和工業(yè)建筑內(nèi)部設(shè)備完好，不受爆炸沖擊波危害，有效地阻止爆炸危害的延續(xù)。5.放空管放空管就是將容器、管道等設(shè)備中危害正常運行和維護保養(yǎng)的介質(zhì)排放出去而設(shè)置的部件。其作用主要有兩個：（1）將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及時排放，用于正常排氣。（2）當發(fā)生事故時，設(shè)備內(nèi)反應(yīng)過于劇烈無法控制時，為防止設(shè)備爆炸、超壓、超溫事故而設(shè)置的一種自動或手動的緊急放空裝置。三、常用閥式安全裝置常用閥式安全裝置也可叫作緊急制動裝置，是當設(shè)備和管道發(fā)生斷裂、填料脫落、操作失誤時防止設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)外泄或因物料聚集、分解而造成的超壓、超溫，作為緊急切斷物料的安全裝置。1．緊急切斷閥緊急切斷閥又叫作安全切斷閥，在發(fā)生火災(zāi)、爆炸或可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸等突發(fā)情況時，為了防止易燃液體、氣體大量泄漏，及時切斷進料，防止危害進一步擴大而安裝在容器的氣相管和液相管出口位置的緊急切斷裝置。緊急切斷閥主要分為彈簧緊急切斷閥、蓄電容緊急安全閥、電磁閥。閥門在正常的生產(chǎn)工作中處于常開狀態(tài)，電磁閥線圈處于斷電狀態(tài)，無電能消耗，當發(fā)生事故時閥門線圈瞬時通電，觸發(fā)閥門進入自鎖狀態(tài)，快速關(guān)閉。此時即使撤去電源，閥門仍不會重新自動打開，處于白鎖狀態(tài)。只有當事故處理完畢，人工重開閥門，才能解除閥門自鎖狀態(tài)。2.單向閥單向閥也叫止回閥或止逆閥，使流體只能沿進水口流動，出水口介質(zhì)卻無法回流，遇到回流時即自動關(guān)閉，能有效地防止有壓流體在管道中逆向流動。安裝單向閥時，應(yīng)特別注意介質(zhì)流動的方向，應(yīng)保證閥體上指示的箭頭方向與介質(zhì)正常流動方向相一致，否則就會截斷介質(zhì)的正常流動。底閥應(yīng)安裝在水泵吸水管路的底端。單向閥關(guān)閉時，會在管路中產(chǎn)生水錘壓力，嚴重時會導(dǎo)致閥門、管路或設(shè)備的損壞，尤其是大口徑管路或高壓管路，因此在單向閥選用時應(yīng)高度注意。3.過流閥過流閥也稱快速閥，是一種安全防護裝置，通常安裝在液化石油氣儲罐的液相管和氣相管出口或汽車、鐵路槽車的氣、液相出口。彈簧式過流閥的工作原理是：在正常的生產(chǎn)運輸過程中，管道內(nèi)的流量在規(guī)定范圍內(nèi)，閥門開啟，流體可以順利從過流閥處通過。當出現(xiàn)特殊情況，如管道內(nèi)介質(zhì)大量外泄，此時出口流速便超過正常流速，流速達到規(guī)定量的150%～200%時，流體介質(zhì)對閥瓣的作用力大于正常狀態(tài)下彈簧的反作用力，閥瓣壓縮彈簧使閥口關(guān)閉，從而防止設(shè)備、容器內(nèi)介質(zhì)大量流出。當險情排除以后，介質(zhì)再從均壓口慢慢流過，一段時間后，閥瓣前后壓力相接近，在彈簧的作用下恢復(fù)原狀，介質(zhì)正常流過閥門。4.防火閥防火閥是在一定時間內(nèi)滿足