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石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準
由于VOCs絕大多數(shù)易燃易爆，在VOCs治理系統(tǒng)中，阻火器是系統(tǒng)安全的非常重要的安全屏障，如何正確選用管道爆燃和管道爆轟阻火器？他們有什么相同點和不同點？本文基于GB/T 20801.6《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第6部分：安全防護》、SH/T 3413《石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗及驗收標準》等標準，對管道爆燃阻火器和管道爆轟阻火器的特點、選用和應用場合進行解析。
石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準
阻火器是一種安裝在儲罐或排放可燃氣體的管道上，用于阻止因回火而引起火焰向油罐或管道傳播、蔓延的安全附件。它由阻火芯、阻火器外殼及附件構成，允許氣體通過，但阻止外部火焰向內(nèi)部方向傳播，達到防爆目的，從而保證設施的安全。因設備、管道上未設阻火器或性能不達標也會導致生產(chǎn)安全事故。如2014年6月9日，揚子石化煉油廠焦化車間硫回收裝置酸性水罐區(qū)發(fā)生閃爆事故，調(diào)查原因顯示罐頂水封罐及罐頂氣到焚燒爐連通管線內(nèi)存在的硫化亞鐵自燃，且連通管線內(nèi)未設阻火器，引燃爆炸性氣體，造成6#罐閃爆，由于罐頂氣相管線相通，又導致7#罐、8#罐相繼發(fā)生爆炸。從協(xié)會近幾年對化工企業(yè)的隱患排查情況來看，企業(yè)在阻火器選型、安裝設置等方面還存在著一些問題。
01石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準常見問題
1. 阻火器安裝位置不正確，起不到阻止火焰燃燒的作用。
2. 應該使用阻火器的場所未安裝阻火器。
3. 阻火器選型不正確，起不到阻火作用。
4. 平時未做好阻火器日常檢查維護，使阻火器失去了阻火的效果。
02石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準阻火器的分類
目前對阻火器有幾種分類方法。
按照性能可分為阻爆燃型和阻爆轟型。阻爆燃型是指用于阻止亞音速傳播的火焰蔓延；阻爆轟型是指阻止音速和超音速傳播的火焰蔓延。
按照使用場合不同可分為放空阻火器和管道阻火器。放空阻火器是指安裝在儲罐（或者槽車）的放空管道上，用于阻止外部火焰?zhèn)魅雰蓿ɑ蛘卟圮嚕﹥?nèi)，分為管端型和普通型：管端型阻火器為阻爆燃型，是指一端與大氣相通，為防止灰塵和雨水進入阻火器內(nèi)部，頂部安裝由溫度控制開啟的防風雨帽；普通型阻火器是指兩端與管道相連，通過下游管道與大氣相通，分為阻爆燃型和阻爆轟型。管道阻火器安裝在密閉管路系統(tǒng)中，用于防止管路系統(tǒng)一端的火焰蔓延到管路系統(tǒng)的另一端，分為阻爆燃型和阻爆轟型。
按照阻火結(jié)構可分為填充型、板型、金屬絲網(wǎng)型、液封型和波紋型等5種。
阻火器按照試驗安全間隙（MESG）測試氣體爆炸組級別分為7級，分別為 IIA1、IIA、IIB1、IIB2、IIB3、IIB 、IIC 組別，每個組別又都存在爆燃、穩(wěn)定爆轟和非穩(wěn)定爆轟。爆炸性氣體、蒸氣混合物的爆炸級別和相對應的MESG見下表（如適用于 II Al 級氣體的阻火器，是指所選的阻火器元件必須小于1.14mm）。
03石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準與阻火器設置有關的規(guī)范性文件
國家標準《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護》（GB/T 20801.6-2020）、《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（GB 51283-2020）等，行業(yè)標準《阻火器的設置》（HG/T 20570.19-1995）、《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）、《石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準》（SH/T 3413-2019）等，部門規(guī)章《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程》（TSG D0001-2009）等都對安裝在管道、管端和設備上的阻火器作出了詳細的規(guī)定。
①《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護》（GB/T 20801.6-2020）規(guī)定：
下列設備和管道系統(tǒng)應設置阻火器：
（1）可燃液體常壓儲罐，以液態(tài)烴、LNG等低溫儲罐的通氣口和呼吸閥進、出口及其氣相連通管；
（2）火炬、焚燒爐、氧化爐等燃燒入口；
（3）有持續(xù)點燃源和0區(qū)的風機、真空泵、壓縮機等機械設備進、出口；
（4）裝卸可燃液體或氣體終端站、槽船和槽罐車的呼吸閥、以及氣體總管；
（5）沼氣系統(tǒng)、污水處理和垃圾填埋氣系統(tǒng)中間氣體儲罐的呼吸閥以及氣體總管；
（6）加工可燃化學品的并聯(lián)設備或系統(tǒng)的氣體和蒸氣出口，以及集合總管進入火炬、焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽等處理進口；
（7）可能發(fā)生失控放熱反應、自燃、自分解的反應器或容器至大氣或不耐爆炸壓力的容器的出口；
（8）輸送可能發(fā)生爆炸或爆轟的爆炸性氣體和蒸汽的管道系統(tǒng)；
（9）可燃氣體在線分析設備的放空總管；進入爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域的內(nèi)燃發(fā)動機的排氣的總管。
②《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（GB 51283-2020）規(guī)定：
1.采用熱氧化爐等廢氣處理設施處理含揮發(fā)性有機物的廢氣時，應設置燃燒室高溫聯(lián)鎖保護系統(tǒng)和燃燒室超壓泄爆裝置，宜設置進氣濃度監(jiān)控與高濃度聯(lián)鎖系統(tǒng)、廢氣管路阻火器和泄爆裝置。
2.下列潛在爆炸性環(huán)境的非電氣設備應設置阻火器：
（1）甲B、乙類可燃液體常壓儲罐，以及液化烴、液化天然氣等低溫儲罐的通氣口或呼吸閥處；
（2）焚燒爐、氧化爐等燃燒設備的可燃氣體、蒸氣或燃料氣進口；
（3）輸送爆炸性氣體的風機、真空泵、壓縮機等機械設備進、出口；
（4）裝卸可燃化學品的槽船、槽罐車的氣體置換/返回管線；
（5）沼氣系統(tǒng)、污水處理和垃圾填埋氣系統(tǒng)的中間氣體儲罐的呼吸閥處或其氣體支管接入總管前；
（6）加工可燃化學品反應器等并聯(lián)設備系統(tǒng)、可燃溶劑回收系統(tǒng)、可燃氣體或蒸氣回收系統(tǒng)、可燃廢氣處理系統(tǒng)的單臺設備或系統(tǒng)的氣體和蒸氣出口，以及集合總管進入可能有點燃源的焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽等處理設備進口；
（7）可能發(fā)生失控放熱反應、自燃反應、自分解反應并產(chǎn)生可燃氣體、蒸氣的反應器或容器，至大氣或不耐爆炸壓力的容器的出口；
（8）可燃氣體或蒸氣在線分析設備的放空總管。
③《石油化工企業(yè)防火設計標準（2018版）》（GB 50160-2008）規(guī)定:
加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥前的管道壓力等于或小于0.4MPa（表），且無低壓自動保護儀表時，應在每個燃料氣調(diào)節(jié)閥與加熱爐之間設置阻火器。
④《油品裝載系統(tǒng)油氣回收設施設計規(guī)范》（GB 50759-2012）規(guī)定：
油氣收集支管與鶴管的連接法蘭處應設置阻火器。
（1）存甲B、乙、丙A類液體的固定頂儲罐和臥式儲罐；
（2）儲存甲B、乙類液體的覆土臥式儲罐；
（3）采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)的儲罐；
（4）內(nèi)浮頂儲罐罐頂通氣管。
⑥《阻火器的設置》（HG/T 20570.19-1995）規(guī)定：
（1）化學油品的閃點小于等于43℃的儲罐，其直接放空管道（含帶有呼吸閥管道）上設置阻火器；
（2）儲罐（和槽車）內(nèi)物料的工作溫度大于或等于該物料的閃點時，其直接放空管道（含帶有呼吸閥的放空管道上設置阻火器。最溫度要考慮到環(huán)境溫度變化、日光照射、加熱、管失控等因素；
（3）管道阻火器的設置，輸送有可能產(chǎn)生爆燃或爆轟的爆炸性混合氣體的管道（應考慮可能的事故工況），在接收設備的入口處設置管道阻火器；
（4）輸送能自行分解爆炸并引起火焰蔓延的氣體物料的管道（如乙快），在接收設備的入口或由試驗確定的阻止爆炸位置上，設置管道阻火器；
（5）火炬排放氣進入火炬頭前應設置阻火器或阻火裝置。
石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準下列儲罐應設置阻火器：
（1）甲、乙、丙A類油品的固定頂儲罐，其通氣管或呼吸閥上應設阻火器；
（2）采用氣體密封的儲罐上經(jīng)常與大氣相通的管道應設阻火器；當建罐地區(qū)月平均氣溫的值低于0 ℃時，呼吸閥和阻火器應有防凍措施；在環(huán)境溫度下物料有結(jié)晶或自聚可能時，呼吸閥和阻火器應有防結(jié)晶或自聚措施。
（3）內(nèi)浮頂儲罐的罐頂通氣孔應加裝阻火器。
當有爆炸性混合物存在的可能且無其他防止火焰?zhèn)鞑サ脑O施時，下列管道系統(tǒng)和容器應設置阻火器：
（1）與燃燒器連接的可燃氣體輸送管道；
（2）具有爆炸性氣體的儲罐或容器氣相空間的開放式通氣管；
（3）甲B、乙類液體儲罐之間氣相連通管道的分支管道，儲罐頂部油氣排放管道的集合管；
（4）裝卸設施的油氣排放（或回收）總管及分支管道。
⑨《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程》（TSG D0001-2009）對管道阻火器作出如下規(guī)定：
凡有以下情況之一者，一般應當在管道系統(tǒng)的指定位置設置管道阻火器：
（1）輸送有可能產(chǎn)生爆燃或者爆轟的混合氣體管道；
（2）輸送能自行分解導致爆炸，并且引起火焰蔓延的氣體管；
（3）與明火設備連接的可燃氣體減壓后的管道（特殊情況可設置水封裝置）；
（4）進入火炬頭前的排放氣管道。
《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程》（TSG D0001-2009）對放空阻火器作出如下規(guī)定：
以下放空或者排氣管道上應當設置放空阻火器：
（1）閃點低于或者等于43℃，或者物料工作壓力高于或者等于物料閃點的儲罐的直接放空管（包括帶有呼吸閥的放空管道）；
（2）可燃氣體在線分析設備的放空總管；爆炸危險場所內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)動機的排氣管道。
但這些標準規(guī)范對阻火器的選型規(guī)定的信息較少，尤其是管道阻火器具體選用阻爆燃型還是阻爆轟型的內(nèi)容更少。具體選用阻爆燃型還是阻爆轟型，應根據(jù)潛在/已知著火點距離阻火器的距離進一步判定，但在實際生產(chǎn)過程中，很難確切預知可能的火焰位置，因此選擇阻爆轟型管道阻火器情況較為常見。
【石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準相同點】
【石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準不同點】
非穩(wěn)態(tài)爆轟：由爆燃轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)爆轟的瞬時過渡階段，火焰?zhèn)鞑ニ俣群蜎_擊波顯著高于穩(wěn)態(tài)爆轟。 穩(wěn)態(tài)爆轟：火焰以穩(wěn)定的速度和沖擊波傳播。 2.結(jié)構上的不同
04石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準阻火器的選型
阻火器的選用步驟為：
（1）根據(jù)使用場所決定采用放空阻火器還是管道阻火器。
安裝在管道端部或儲罐頂部時應選用管端型阻火器，安裝在封閉的管道系統(tǒng)中，用于防止管道系統(tǒng)未保護側(cè)的火焰蔓延到管道系統(tǒng)的被保護側(cè)時，應選用管道型阻火器。
（2）確定采用阻爆燃型阻火器還是阻爆轟阻火器。
火焰波在管道內(nèi)的傳播速度不僅與介質(zhì)種類、所在管道的溫度、壓力有關外，還與阻火器與點火源之間的距離、安裝位置、阻火器與點火源間的管道形狀有關。從爆燃轉(zhuǎn)變成爆轟需要經(jīng)歷爆燃、不穩(wěn)定爆轟、穩(wěn)定爆轟三個階段，因此阻火器安裝在爆燃階段時應選用阻爆燃型阻火器，安裝在爆轟階段時應選用阻爆轟型阻火器，通常由試驗或根據(jù)經(jīng)驗來確定。
（3）根據(jù)可燃氣體、蒸氣在實際工況條件下的 MESG 值確定阻火元件的通道或縫隙，選擇合適的阻火器。
，阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關鍵因素，阻火元件間隙大于介質(zhì) MESG 時，阻火器將無法發(fā)揮阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔?。不同氣體具有不同的MESG值，而MESG是實驗室的測試結(jié)果。其中，純組分可燃氣體、蒸氣MESG的測試值參見《爆炸性環(huán)境第20-1部分：氣體和蒸汽物質(zhì)特性分級一試驗方法和數(shù)據(jù)》IEC60079-20-1：2010。
多組分可燃氣體、蒸氣混合物MESG可按下列方法確定：咨詢有資質(zhì)的機構，或委托測試；采用危險性最高組分的最小MESG作為多組分混合物的MESG；應用經(jīng)驗式計算，如《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》（GB50058-2014）條文說明第5.2.3條引用的《易燃液體、氣體或蒸汽的分類和化工生產(chǎn)區(qū)電氣裝置設計》NFPA497-2008附件B的估算方法。根據(jù)MESG值，最終確定選用哪種型號的阻火器，如適用氫氣的應選用爆炸組別為IIC型阻火器。
除了參考MESG值選型，還要注意安裝位置、工藝狀況、燃燒時間等因素，阻火器選型正確是保障生產(chǎn)設施和人身安全的第一步。
【三、石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準規(guī)范要求】
第5.1.1：阻火器應符合ISO16852和CEN/TR 16793等標準的規(guī)定 附錄D.2：管道型阻火器不耐長時間燃燒；管道穩(wěn)態(tài)爆轟阻火器的安裝應避開不穩(wěn)定爆轟位置；阻火器產(chǎn)品測試包括阻爆燃、阻爆轟性能、耐燒時間、流量和壓力降等。
第6.2.10條規(guī)定：對于未識別點火源位置的，不得使用阻爆燃阻火器。 第6.2.11條規(guī)定：安裝在管道中的穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器，其法蘭面至潛在火源的距離要求應由制造商提供；當安裝距離不能滿足要求時應選用非穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器。
第6.2.12條規(guī)定：儲罐頂部的油氣集合管道系統(tǒng)、裝卸設施的油氣排放（或回收）系統(tǒng)的總管及分支管道應選用穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器，阻火器宜靠近罐、容器或設備安裝。 第6.2.15條規(guī)定：對于安裝在管道中的爆燃阻火器，非保護側(cè)管道的直徑不應大于阻火器接口直徑，受保護側(cè)管道的直徑不應小于非保護側(cè)管道的直徑。
05石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準阻火器的安裝要求
對阻火器的安裝要求，來看看標準規(guī)范是如何規(guī)定的。
《阻火器的設置》（HG/T 20570.19-1995）中對安裝方向作出了規(guī)定：安裝管道阻爆轟阻火器時，要注意其爆轟波吸收器應朝向有可能產(chǎn)生爆轟的方向，否則將失去阻爆轟的作用。
《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程》（TSG D0001-2009）對阻火器安裝，提出了如下要求：
(1) 管端型放空阻火器的放空端安裝防雨帽；
(2) 工藝物料含有顆?；蛘咂渌麜棺杌鹪氯奈镔|(zhì)時，在阻火器進、出口安裝壓力表，監(jiān)控阻火器的壓力；
(3) 工藝物料含有水汽或者其他凝固點高于0℃的蒸汽(如醋酸蒸汽等)，有可能發(fā)生凍結(jié)的情況，阻火器設置防凍或者解凍措施，如電伴熱、蒸汽盤管或者夾套和定期蒸汽吹掃等，對于水封型阻火器，可以采用連續(xù)流動水或者加防凍劑的方法防凍；
(4) 阻火器不得靠近爐子和加熱設備，除非阻火元件溫度升高不會影響其阻火性能；
(5) 單向阻火器安裝時，阻火側(cè)朝向潛在點火源。
此外，阻火器安裝時要查看制造商提供的使用說明書，遵照說明書介質(zhì)流向和安裝方向的限制要求。一般情況是，穩(wěn)定燃燒的阻火器要避免介質(zhì)垂直向下流動，且潛在點火源位于阻火層下方的情況?？傊?，安裝位置不對，阻火器就起不到安全設施的作用；安裝方向不對，將會失去阻爆轟的作用。
06石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準阻火器的定期檢查、維護保養(yǎng)
阻火器為安全設施，應當定期檢查、維護保養(yǎng)，確保正常使用。
1. 使用單位應制定定期檢查（檢修）周期及定期檢查（檢修）內(nèi)容（包括質(zhì)量標準）。
2. 定期檢查火芯表面是否清潔，有無阻塞、變形、腐蝕、冰凍等現(xiàn)象。在冬季或者寒冷地區(qū)，阻火器可能由于凍結(jié)會阻塞阻火器，因此應配有防凍或解凍措施，如電伴、蒸汽盤管、夾套加熱和定期蒸汽吹掃等。被堵塞的阻火層應清洗干凈，保證每個孔眼暢通，對于變形或腐蝕的阻火層應更及時更換。
3. 清洗阻火器的芯件時，不能采用鋒利的硬件刷洗，一定要采用高壓蒸汽或者非腐蝕性溶劑等吹掃;最后，在重新安裝阻火器時，必須要確保密封面已經(jīng)清洗、不漏氣且沒有損傷后，還要及時更換墊片。
4.檢查密封墊功能是否良好，有無腐蝕漏氣現(xiàn)象。
5.放空阻火器的放空端頭應安裝防風雨帽，以防灰塵和雨水進入阻火元件中。
6. 在阻火器的明顯部位應性標出介質(zhì)流動方向。
