石油产品储罐通风口阻火器推荐作法

作者:本站发布机构:本站发布日期:2018-11-24

石油产品储罐通风口阻火器推荐作法

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

范围

规范性引用文件

背景

阻火器

阻火器的代用品——压力真空阀门

总结

结论

 

前言

本标准等同采用API RP 22102000《石油产品储罐通风口阻火器》(英文版)

本标准的目的是为评价在石油产品储罐通风口使用阻火器的必要性提供指导。本标准供设计新储罐或进行主体扩建的时候使用,无意追溯应用到在用储罐上。如果对在用储罐进行检查,可以以本标准作为指导。

本标准删去了API RP 22102000中的与标准主题内容无关的内容,包括标准的扉页、特别声明、第1章“介绍”等内容。

本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。

本标准起草单位:中国石化集团胜利石油管理局安全环保处。

本标准主要起草人:张勇、刘瑞霞、尚志勇、张亚男、巩亚明。

 

石油产品储罐通风口阻火器推荐作法

1  范围

1.1  本标准涉及了在API Std 650中定义的地面常压钢制储油罐通风口的阻火器的应用问题。

1.2  特别指出的是,本标准不包括所有的在线阻火器,如API Publ 2028列出的或船舶蒸气控制系统的阻火器。API RP 12N规定了阻火器的操作、维护和测试。API Publ 2028讨论了火焰速度分别在爆燃(火焰速度为亚音速)和爆炸(火焰蔓延速度大于音速)时对阻火器性能的影响。在爆炸时,储罐通风口的阻火器不起保护作用。

2  规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

API Publ 2028  管道系统的阻火器

API RP 12N  燃烧室阻火器操作、维护和测试的推荐作法

API Std 650  钢制焊接储油罐

API Std 20001998  常压和低压储罐的通风

NFPA 301993  可燃和易燃液体规范

UL 525  阻火器

3  背景

3.1  在石油工业的早期,使用木材或锻铁制造储罐,顶盖是木制的,因此由于储罐火灾而造成的损失是很大的。闪电或其他点火源引燃了储罐内或溢出的气体造成储罐火灾。木制顶盖的渗透性和可燃性容易产生火灾并造成火势蔓延。

3.2  由于火灾以及原油和汽油木顶罐的挥发造成的损失等原因,导致了铆接钢制顶盖储罐的应用,铆接钢制顶盖储罐的密闭性又引发了储罐受控通风的需要。当储罐内部压力在限定范围内时,阀门保持紧闭,而当压力或真空超过限定范围时,阀门能及时打开,以防止储罐损坏和减少火灾损失。这种阀门开始叫做呼气阀,现在一般叫做限压通气阀或压力真空阀(PV)

3.3  在钢制顶盖的储罐开始替代木制顶盖的储罐的过程中,人们注意到木制顶盖的储罐由于闪电而导致火灾,而钢制顶盖的储罐却能避免闪电火灾。基于这点,选用钢制顶盖的储罐用于不稳定油类的储存。这样的储罐通常都安装压力真空阀作为减少蒸发损失的手段。美国石油学会1925年的一份报告中记录这样一个事实,就是密闭的钢制顶盖的储罐与压力真空阀的结合使用能完全防止闪电火灾。该报告的观点在后来的使用中得到了进一步的证实。

4  阻火器

4.1  阻火器是一种装置或构造的组合,它允许气体或气体混合物自由通过,但能阻断或阻止火焰的通过。它可以通过安装在火焰必须通过的一组细小通道的上部表面来熄灭火焰,防止火焰接触可燃气与空气的混合物。流经阻火器的气体被冷却到足够低的温度以防止受保护一侧被点燃。针对多种具体情况设计了相应有效和可靠的阻火装置,如矿工在矿井中用的安全灯的金属筛网和可燃气体检测器里烧结金属粉末的细小通道就是熄火装置的范例。

4.2  用于储存汽油和类似易燃液体储罐的阻火器可以由多种金属丝筛网、金属管组、钻孔组件,或金属平板和波纹板之间的通道制成。这样的装置已通过美国保险商实验室测试并接受,或得到工厂互助保险公司批准。批准目录提到的试验是以能产生最大爆炸力的烃蒸气和空气混合物的浓度为基础按照限定的安装方式进行测试的。例如,阻火器暴露在大气外的管子的长度如果长于测试时阻火器的长度就违反了目录规定而无效(见美国保险商实验室的油气设备目录和工厂互助保险公司的许可原则)。对于其他挥发性气体和石油气或未按目录中所规定的方式进行安装,阻火器则难以保证有效工作。

4.3  储罐阻火器的使用和维护中遇到的主要问题及原因:

a) 储罐蒸气必须通过阻火器的狭窄通道,由于摩擦损失会降低流量,这样其流量就比同等尺寸的敞开管道或安装了压力真空阀的通气管道小。所以,选用阻火器时必须考虑压降。

b) 狭窄通道可能被灰尘、垢、聚合物或气体中的杂质阻塞。必须制定严格的维护程序以避免阻塞导致的压力或真空对储罐顶部造成损坏。

c) 在某些石油储罐底部的积水能使挥发气的湿度增大。在结冰的天气,冰会堆积并阻塞阻火器,危及储罐。外部的结冰环境也能引起阻火器阻塞。为了对结冰情况进行补救,必须对阻火器进行加热或拆掉阻火器。由于拆除阻火器会使保护作用失效,因此可能需要伴热。

d) 由于需要对阻火器进行周期性检查和清洁,也会增加在重新组装时产生错误的可能性,可能会使阻火器阻断火焰的作用失效。

e) 即使在理想的条件下,阻火器也不是完全可靠的。虽然在美国保险商实验室测试中使用的烃蒸气和空气的混合物是一种最可能在狭窄通道闪燃的混合物,但有证据显示浓度更高的混合物在阻火器入口可能产生燃烧,并对装置产生热损坏,致使阻火器失去阻止火焰蔓延的作用。美国保险商实验室的UL 525包括了“持久燃烧的测试”和“连续的火焰测试”来测试潜在的回火。阻火器分类Ⅰ是按照“持久燃烧的测试”进行测试的,要求在阻火器出口至少燃烧2h不产生回火;分类Ⅱ是按照“持续的火焰测试”来设计抗回火能力的,测试是在阻火器出口处每隔1h进行10 min的燃烧来进行的。

f) 维护人员应能安全接近阻火器,以避免人员风险,提高工作效率。

5  阻火器的代用品——压力真空阀门

5.1  美国国家防火协会的NFPA 30许可在某些环境下,压力真空阀门可以作为阻火器的替代。这个许可是基于自1920年开始的测试而作出的,并由许多年的经验作为补充。

5.2  即使是在具有最大易燃性的混合物中,如果流速超过临界值,火焰就不能通过出口产生回火。由美国矿产局(the Bureau of Mines)和其他部门所作的有关汽油和空气的混合物通过储罐敞开通风口的试验表明,其临界值大约为3m/s(10ft/s)。在一个即将关闭的阀门中,当上游压力降低到低于19mm(3/4in)水压时,通过阀瓣底座的速度超过临界值的两倍。火焰的蔓延不可能与气体的流向相反,即不可能从低压流向高压方向。在这些试验中,阀门被关闭后,上游压力也按实验中设定的减小,火焰也就熄灭了。

5.3  试验表明在某些环境下在阀门出口长时间的燃烧会损坏阀门以至阀门不能关闭。在这样的情况下,如果流速小于临界值,且罐内存在易燃混合物,就可能产生回火。

6  总结

6.1  理论上储罐通风口产生回火需要有下面两种情况同时发生,即通风口附近有点火源,同时从通风口处排出的易燃混合物可以传送火焰。

6.2  通常明火当然是不准接近储罐通风口附近的。对于飘落余烬,除非仍在燃烧,否则对于石油蒸气来说不算明火。闪电是潜在的火源,这已经被有不断释放挥发气的烟囱被闪电引燃的事件所证实。然而这些烟囱通常比储罐通风口更高,且更容易成为被闪电击中的目标。

6.3  必须考虑混合物产生回火能力的有效性。油品储存在低于它们闪点的温度时在蒸气空间里不会产生可燃混合物。原油和汽油产生的混合物一般都很浓不能使火焰蔓延。而排放出的蒸气如果点燃了就会像火把一样燃烧直到它的流动停止时火焰才会熄灭。如果储罐里储存了有挥发性馏分的原油、汽油或相似的碳氢化合物并且吸入了大量的空气,储罐蒸气空间的混合物就可能被冲淡而达到可燃的浓度。然而,这样的状态可能是短暂的。当然,少量油品在正常的大气条件下产生可燃混合物,对于这样的情况应作为例外对待,并加以特别的考虑。

6.4  必须检查储罐排气条件。无论是由于充装还是周围环境情况发生变化,排气的时间不大可能超过总时间的一半。

6.5  在恰好的位置和时间上有两个不太可能同时发生的事件,即易燃混合物的流出和火源的存在(如闪电同时出现了),就可能通过开放的储罐通风口产生回火。有关记录证实这两种情况同时发生的可能性很低。

6.6  大多数公司接受了密闭的钢制罐顶和压力真空阀门能提供保护的结论。除压力真空阀之外,不一定要安装阻火器提供额外的保护。美国石油学会的API Std 200020004.4.1.2和美国国家防火协会的NFPA 302.3.5.6表明,安装压力真空阀门后,除通风外储罐始终处于关闭状态的情况下,没有必要再考虑安装阻火器。

7  结论

由实际经验证实的,基于工程分析和试验的系统评估表明:无论从技术上还是经验上都没有要求室外地面原油储罐必须在安装压力真空阀门后再安装阻火器。

从实际安全考虑,并不鼓励在通风口上使用阻火器以防止可能出现新的失效形式而造成储罐损失,除非用户能对阻火器进行必要的维护以确保所要求的通风能力。

【发布日期】20060710

【实施日期】20070101


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