石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐通風(fēng)口阻火器推薦作法

Recommended practice of flame arresters for vents of tanks storing petroleum products(API RP 2210：2000 Flame arresters for vents of tanks storing petroleum products，IDT)

目次

前言

1 范圍

2 規(guī)范性引用文件

3 背景

4 阻火器

5 阻火器的代用品——壓力真空閥門(mén)

6 總結(jié)

7 結(jié)論

前言

本標(biāo)準(zhǔn)等同采用API RP 2210：2000《石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐通風(fēng)口阻火器》(英文版)。

本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為評(píng)價(jià)在石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐通風(fēng)口使用阻火器的必要性提供指導(dǎo)。本標(biāo)準(zhǔn)供設(shè)計(jì)新儲(chǔ)罐或進(jìn)行主體擴(kuò)建的時(shí)候使用，無(wú)意追溯應(yīng)用到在用儲(chǔ)罐上。如果對(duì)在用儲(chǔ)罐進(jìn)行檢查，可以以本標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)。

本標(biāo)準(zhǔn)刪去了API RP 2210：2000中的與標(biāo)準(zhǔn)主題內(nèi)容無(wú)關(guān)的內(nèi)容，包括標(biāo)準(zhǔn)的扉頁(yè)、特別聲明、第1章“介紹”等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)由石油工業(yè)安全專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局安全環(huán)保處。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：張勇、劉瑞霞、尚志勇、張亞男、鞏亞明。

石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐通風(fēng)口阻火器推薦作法

1  范圍

1.1  本標(biāo)準(zhǔn)涉及了在API Std 650中定義的地面常壓鋼制儲(chǔ)油罐通風(fēng)口的阻火器的應(yīng)用問(wèn)題。

1.2  特別指出的是，本標(biāo)準(zhǔn)不包括所有的在線(xiàn)阻火器，如API Publ 2028列出的或船舶蒸氣控制系統(tǒng)的阻火器。API RP 12N規(guī)定了阻火器的操作、維護(hù)和測(cè)試。API Publ 2028討論了火焰速度分別在爆燃(火焰速度為亞音速)和爆炸(火焰蔓延速度大于音速)時(shí)對(duì)阻火器性能的影響。在爆炸時(shí)，儲(chǔ)罐通風(fēng)口的阻火器不起保護(hù)作用。

2  規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

API Publ 2028  管道系統(tǒng)的阻火器

API RP 12N  燃燒室阻火器操作、維護(hù)和測(cè)試的推薦作法

API Std 650  鋼制焊接儲(chǔ)油罐

API Std 2000：1998  常壓和低壓儲(chǔ)罐的通風(fēng)

NFPA 30：1993  可燃和易燃液體規(guī)范

UL 525  阻火器

3  背景

3.1  在石油工業(yè)的早期，使用木材或鍛鐵制造儲(chǔ)罐，頂蓋是木制的，因此由于儲(chǔ)罐火災(zāi)而造成的損失是很大的。閃電或其他點(diǎn)火源引燃了儲(chǔ)罐內(nèi)或溢出的氣體造成儲(chǔ)罐火災(zāi)。木制頂蓋的滲透性和可燃性容易產(chǎn)生火災(zāi)并造成火勢(shì)蔓延。

3.2  由于火災(zāi)以及原油和汽油木頂罐的揮發(fā)造成的損失等原因，導(dǎo)致了鉚接鋼制頂蓋儲(chǔ)罐的應(yīng)用，鉚接鋼制頂蓋儲(chǔ)罐的密閉性又引發(fā)了儲(chǔ)罐受控通風(fēng)的需要。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力在限定范圍內(nèi)時(shí)，閥門(mén)保持緊閉，而當(dāng)壓力或真空超過(guò)限定范圍時(shí)，閥門(mén)能及時(shí)打開(kāi)，以防止儲(chǔ)罐損壞和減少火災(zāi)損失。這種閥門(mén)開(kāi)始叫做呼氣閥，現(xiàn)在一般叫做限壓通氣閥或壓力真空閥(PV)。

3.3  在鋼制頂蓋的儲(chǔ)罐開(kāi)始替代木制頂蓋的儲(chǔ)罐的過(guò)程中，人們注意到木制頂蓋的儲(chǔ)罐由于閃電而導(dǎo)致火災(zāi)，而鋼制頂蓋的儲(chǔ)罐卻能避免閃電火災(zāi)?；谶@點(diǎn)，選用鋼制頂蓋的儲(chǔ)罐用于不穩(wěn)定油類(lèi)的儲(chǔ)存。這樣的儲(chǔ)罐通常都安裝壓力真空閥作為減少蒸發(fā)損失的手段。美國(guó)石油學(xué)會(huì)1925年的一份報(bào)告中記錄這樣一個(gè)事實(shí)，就是密閉的鋼制頂蓋的儲(chǔ)罐與壓力真空閥的結(jié)合使用能完全防止閃電火災(zāi)。該報(bào)告的觀點(diǎn)在后來(lái)的使用中得到了進(jìn)一步的證實(shí)。

4  阻火器

4.1  阻火器是一種裝置或構(gòu)造的組合，它允許氣體或氣體混合物自由通過(guò)，但能阻斷或阻止火焰的通過(guò)。它可以通過(guò)安裝在火焰必須通過(guò)的一組細(xì)小通道的上部表面來(lái)熄滅火焰，防止火焰接觸可燃?xì)馀c空氣的混合物。流經(jīng)阻火器的氣體被冷卻到足夠低的溫度以防止受保護(hù)一側(cè)被點(diǎn)燃。針對(duì)多種具體情況設(shè)計(jì)了相應(yīng)有效和可靠的阻火裝置，如礦工在礦井中用的安全燈的金屬篩網(wǎng)和可燃?xì)怏w檢測(cè)器里燒結(jié)金屬粉末的細(xì)小通道就是熄火裝置的范例。

4.2  用于儲(chǔ)存汽油和類(lèi)似易燃液體儲(chǔ)罐的阻火器可以由多種金屬絲篩網(wǎng)、金屬管組、鉆孔組件，或金屬平板和波紋板之間的通道制成。這樣的裝置已通過(guò)美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室測(cè)試并接受，或得到工廠(chǎng)互助保險(xiǎn)公司批準(zhǔn)。批準(zhǔn)目錄提到的試驗(yàn)是以能產(chǎn)生最大爆炸力的烴蒸氣和空氣混合物的濃度為基礎(chǔ)按照限定的安裝方式進(jìn)行測(cè)試的。例如，阻火器暴露在大氣外的管子的長(zhǎng)度如果長(zhǎng)于測(cè)試時(shí)阻火器的長(zhǎng)度就違反了目錄規(guī)定而無(wú)效(見(jiàn)美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室的油氣設(shè)備目錄和工廠(chǎng)互助保險(xiǎn)公司的許可原則)。對(duì)于其他揮發(fā)性氣體和石油氣或未按目錄中所規(guī)定的方式進(jìn)行安裝，阻火器則難以保證有效工作。

4.3  儲(chǔ)罐阻火器的使用和維護(hù)中遇到的主要問(wèn)題及原因：

a) 儲(chǔ)罐蒸氣必須通過(guò)阻火器的狹窄通道，由于摩擦損失會(huì)降低流量，這樣其流量就比同等尺寸的敞開(kāi)管道或安裝了壓力真空閥的通氣管道小。所以，選用阻火器時(shí)必須考慮壓降。

b) 狹窄通道可能被灰塵、垢、聚合物或氣體中的雜質(zhì)阻塞。必須制定嚴(yán)格的維護(hù)程序以避免阻塞導(dǎo)致的壓力或真空對(duì)儲(chǔ)罐頂部造成損壞。

c) 在某些石油儲(chǔ)罐底部的積水能使揮發(fā)氣的濕度增大。在結(jié)冰的天氣，冰會(huì)堆積并阻塞阻火器，危及儲(chǔ)罐。外部的結(jié)冰環(huán)境也能引起阻火器阻塞。為了對(duì)結(jié)冰情況進(jìn)行補(bǔ)救，必須對(duì)阻火器進(jìn)行加熱或拆掉阻火器。由于拆除阻火器會(huì)使保護(hù)作用失效，因此可能需要伴熱。

d) 由于需要對(duì)阻火器進(jìn)行周期性檢查和清潔，也會(huì)增加在重新組裝時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性，可能會(huì)使阻火器阻斷火焰的作用失效。

e) 即使在理想的條件下，阻火器也不是完全可靠的。雖然在美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中使用的烴蒸氣和空氣的混合物是一種最可能在狹窄通道閃燃的混合物，但有證據(jù)顯示濃度更高的混合物在阻火器入口可能產(chǎn)生燃燒，并對(duì)裝置產(chǎn)生熱損壞，致使阻火器失去阻止火焰蔓延的作用。美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室的UL 525包括了“持久燃燒的測(cè)試”和“連續(xù)的火焰測(cè)試”來(lái)測(cè)試潛在的回火。阻火器分類(lèi)Ⅰ是按照“持久燃燒的測(cè)試”進(jìn)行測(cè)試的，要求在阻火器出口至少燃燒2h不產(chǎn)生回火；分類(lèi)Ⅱ是按照“持續(xù)的火焰測(cè)試”來(lái)設(shè)計(jì)抗回火能力的，測(cè)試是在阻火器出口處每隔1h進(jìn)行10 min的燃燒來(lái)進(jìn)行的。

f) 維護(hù)人員應(yīng)能安全接近阻火器，以避免人員風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率。

5  阻火器的代用品——壓力真空閥門(mén)

5.1  美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)的NFPA 30許可在某些環(huán)境下，壓力真空閥門(mén)可以作為阻火器的替代。這個(gè)許可是基于自1920年開(kāi)始的測(cè)試而作出的，并由許多年的經(jīng)驗(yàn)作為補(bǔ)充。

5.2  即使是在具有最大易燃性的混合物中，如果流速超過(guò)臨界值，火焰就不能通過(guò)出口產(chǎn)生回火。由美國(guó)礦產(chǎn)局(the Bureau of Mines)和其他部門(mén)所作的有關(guān)汽油和空氣的混合物通過(guò)儲(chǔ)罐敞開(kāi)通風(fēng)口的試驗(yàn)表明，其臨界值大約為3m/s(10ft/s)。在一個(gè)即將關(guān)閉的閥門(mén)中，當(dāng)上游壓力降低到低于19mm(3/4in)水壓時(shí)，通過(guò)閥瓣底座的速度超過(guò)臨界值的兩倍。火焰的蔓延不可能與氣體的流向相反，即不可能從低壓流向高壓方向。在這些試驗(yàn)中，閥門(mén)被關(guān)閉后，上游壓力也按實(shí)驗(yàn)中設(shè)定的減小，火焰也就熄滅了。

5.3  試驗(yàn)表明在某些環(huán)境下在閥門(mén)出口長(zhǎng)時(shí)間的燃燒會(huì)損壞閥門(mén)以至閥門(mén)不能關(guān)閉。在這樣的情況下，如果流速小于臨界值，且罐內(nèi)存在易燃混合物，就可能產(chǎn)生回火。

6  總結(jié)

6.1  理論上儲(chǔ)罐通風(fēng)口產(chǎn)生回火需要有下面兩種情況同時(shí)發(fā)生，即通風(fēng)口附近有點(diǎn)火源，同時(shí)從通風(fēng)口處排出的易燃混合物可以傳送火焰。

6.2  通常明火當(dāng)然是不準(zhǔn)接近儲(chǔ)罐通風(fēng)口附近的。對(duì)于飄落余燼，除非仍在燃燒，否則對(duì)于石油蒸氣來(lái)說(shuō)不算明火。閃電是潛在的火源，這已經(jīng)被有不斷釋放揮發(fā)氣的煙囪被閃電引燃的事件所證實(shí)。然而這些煙囪通常比儲(chǔ)罐通風(fēng)口更高，且更容易成為被閃電擊中的目標(biāo)。

6.3  必須考慮混合物產(chǎn)生回火能力的有效性。油品儲(chǔ)存在低于它們閃點(diǎn)的溫度時(shí)在蒸氣空間里不會(huì)產(chǎn)生可燃混合物。原油和汽油產(chǎn)生的混合物一般都很濃不能使火焰蔓延。而排放出的蒸氣如果點(diǎn)燃了就會(huì)像火把一樣燃燒直到它的流動(dòng)停止時(shí)火焰才會(huì)熄滅。如果儲(chǔ)罐里儲(chǔ)存了有揮發(fā)性餾分的原油、汽油或相似的碳?xì)浠衔锊⑶椅肓舜罅康目諝?，?chǔ)罐蒸氣空間的混合物就可能被沖淡而達(dá)到可燃的濃度。然而，這樣的狀態(tài)可能是短暫的。當(dāng)然，少量油品在正常的大氣條件下產(chǎn)生可燃混合物，對(duì)于這樣的情況應(yīng)作為例外對(duì)待，并加以特別的考慮。

6.4  必須檢查儲(chǔ)罐排氣條件。無(wú)論是由于充裝還是周?chē)h(huán)境情況發(fā)生變化，排氣的時(shí)間不大可能超過(guò)總時(shí)間的一半。

6.5  在恰好的位置和時(shí)間上有兩個(gè)不太可能同時(shí)發(fā)生的事件，即易燃混合物的流出和火源的存在(如閃電同時(shí)出現(xiàn)了)，就可能通過(guò)開(kāi)放的儲(chǔ)罐通風(fēng)口產(chǎn)生回火。有關(guān)記錄證實(shí)這兩種情況同時(shí)發(fā)生的可能性很低。

6.6  大多數(shù)公司接受了密閉的鋼制罐頂和壓力真空閥門(mén)能提供保護(hù)的結(jié)論。除壓力真空閥之外，不一定要安裝阻火器提供額外的保護(hù)。美國(guó)石油學(xué)會(huì)的API Std 2000：2000的4.4.1.2和美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)的NFPA 30的2.3.5.6表明，安裝壓力真空閥門(mén)后，除通風(fēng)外儲(chǔ)罐始終處于關(guān)閉狀態(tài)的情況下，沒(méi)有必要再考慮安裝阻火器。

7  結(jié)論

由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證實(shí)的，基于工程分析和試驗(yàn)的系統(tǒng)評(píng)估表明：無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)驗(yàn)上都沒(méi)有要求室外地面原油儲(chǔ)罐必須在安裝壓力真空閥門(mén)后再安裝阻火器。

從實(shí)際安全考慮，并不鼓勵(lì)在通風(fēng)口上使用阻火器以防止可能出現(xiàn)新的失效形式而造成儲(chǔ)罐損失，除非用戶(hù)能對(duì)阻火器進(jìn)行必要的維護(hù)以確保所要求的通風(fēng)能力。

【發(fā)布日期】20060710

【實(shí)施日期】20070101