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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(yīng)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(gòu)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(shè)施的安全。因設(shè)備、管道上未設(shè)阻火器或性能不達標也會導(dǎo)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(yīng)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(fēng)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(gòu)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(yīng)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(shè)置有關(guān)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(shè)計防火標準》（GB 51283-2020）等，行業(yè)標準《阻火器的設(shè)置》（HG/T 20570.19-1995）、《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)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(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG D0001-2009）等都對安裝在管道、管端和設(shè)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(shè)備和管道系統(tǒng)應(yīng)設(shè)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(fēng)機、真空泵、壓縮機等機械設(shè)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(xué)品的并聯(lián)設(shè)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(yīng)、自燃、自分解的反應(yīng)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(shè)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(shè)計防火標準》（GB 51283-2020）規(guī)定：
1.采用熱氧化爐等廢氣處理設(shè)施處理含揮發(fā)性有機物的廢氣時，應(yīng)設(shè)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(shè)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(shè)備應(yīng)設(shè)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(shè)備的可燃氣體、蒸氣或燃料氣進口；
（3）輸送爆炸性氣體的風(fēng)機、真空泵、壓縮機等機械設(shè)備進、出口；
（4）裝卸可燃化學(xué)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(xué)品反應(yīng)器等并聯(lián)設(shè)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(shè)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(shè)備進口；
（7）可能發(fā)生失控放熱反應(yīng)、自燃反應(yīng)、自分解反應(yīng)并產(chǎn)生可燃氣體、蒸氣的反應(yīng)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(shè)備的放空總管。
③《石油化工企業(yè)防火設(shè)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(yīng)在每個燃料氣調(diào)節(jié)閥與加熱爐之間設(shè)置阻火器。
④《油品裝載系統(tǒng)油氣回收設(shè)施設(shè)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(yīng)設(shè)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(shè)置》（HG/T 20570.19-1995）規(guī)定：
（1）化學(xué)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)考慮可能的事故工況），在接收設(shè)備的入口處設(shè)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(shè)備的入口或由試驗確定的阻止爆炸位置上，設(shè)置管道阻火器；
（5）火炬排放氣進入火炬頭前應(yīng)設(shè)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(yīng)設(shè)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(yīng)設(shè)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(yīng)設(shè)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(yīng)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(yīng)有防結(jié)晶或自聚措施。
（3）內(nèi)浮頂儲罐的罐頂通氣孔應(yīng)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(shè)施時，下列管道系統(tǒng)和容器應(yīng)設(shè)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(shè)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(shù)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(yīng)當在管道系統(tǒng)的指定位置設(shè)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(dǎo)致爆炸，并且引起火焰蔓延的氣體管；
（3）與明火設(shè)備連接的可燃氣體減壓后的管道（特殊情況可設(shè)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(shù)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(yīng)當設(shè)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(shè)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(yīng)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(yù)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(guān)。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(yīng)選用阻爆燃型阻火器，安裝在爆轟階段時應(yīng)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(guān)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(gòu)，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(yīng)用經(jīng)驗式計算，如《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)由制造商提供；當安裝距離不能滿足要求時應(yīng)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(shè)施的油氣排放（或回收）系統(tǒng)的總管及分支管道應(yīng)選用穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器，阻火器宜靠近罐、容器或設(shè)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(yīng)大于阻火器接口直徑，受保護側(cè)管道的直徑不應(yīng)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(shè)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(yīng)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)施，應(yīng)當定期檢查、維護保養(yǎng)，確保正常使用。
1. 使用單位應(yīng)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(yīng)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(yīng)清洗干凈，保證每個孔眼暢通，對于變形或腐蝕的阻火層應(yīng)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(yīng)安裝防風(fēng)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(yīng)性標出介質(zhì)流動方向。
