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气动爆破针阀应用于地面火炬中的问题和安全隐患
发布日期:2022-07-10 14:13:10   来源:环球体育网站下载 作者:环球国际app    点击次数:1

  摘 要:作为旁路使用的爆破针阀是地面火炬系统及其上游装置的最后安全保障。其可靠 性影响的不仅是局部的安全,更会影响全厂所有产生火炬气的装置的安全。气动爆破针阀的动 作依赖于外界公用工程条件,其功能能否完成取决于外界条件,不是“失效安全型”,不满足 API 537 和 SH 3009 标准的基本要求。此外,实际应用中发现,由于气动爆破针阀多处使用了 O 形环和润滑脂,O 形环与金属件的“粘连”以及润滑脂的燥化,都会造成实际爆破压力的上 升,这是采用爆破针型换向阀的必然结果。因此,不应选择气动爆破针阀作为分级阀旁路使 用。

  关键词:地面火炬;气动爆破针阀;安全隐患 1 引言 国内某乙烯工程设置了全厂低压火炬,用于处理该工程 LLDPE 装置、JPP 装置、丁二烯 装置、乙烯装置、汽油加氢装置、芳烃抽提装置、C5 装置和低温罐区等各种工况下排放的低 压火炬气。该火炬设施采用地面火炬形式,设计处理能力为(133411)t/h,即用于处理低 热值低压火炬气 13t/h、高热值低压火炬气 34t/h 和低温低压火炬气 11t/h。 来自丁二烯/乙烯装置与 LLDPE 装置低热值低压火炬气分别通过一支单独管线插入卧式水 封罐,当排气压力超过水封压力时,排放气冲破水封,由出口排出通过两个分级控制阀组进入 地面火炬中低热值低压专用特殊燃烧器处理。考虑排放气热值较低,在分级管线上设置有压力 变送器和燃料气补充管线。燃料气管线上设置有气动调节阀,DCS 远程控制伴烧燃料气补充

  量。为达到 100%无烟燃烧效果,设置一路中压消烟蒸汽管线,管线上设置气动调节阀,通过 DCS 远程控制。

  来自丁二烯装置、JPP/HDPE 装置分别通过一支单独管线插入卧式水封罐,当排气压力超 过水封压力时,排放气冲破水封,由出口排出通过四个分级控制阀组进入地面火炬中的三参数 蒸汽消烟型燃烧器处理。为达到 100%无烟燃烧效果,每级均设置中压消烟蒸汽管线。

  来自低温罐区的火炬气通过单独管线进入全厂低压地面火炬中低温低压专用特殊燃烧器处 理。管线上设置有流量变送器、并联阻火器及差压变送器。为达到 100%无烟燃烧效果,特殊 燃烧器设置一路中压消烟蒸汽。

  火炬系统是乙烯工程的重要安全和环保设施,其可靠性影响的不仅是局部,更是全厂的安 全,是石化厂的最后一道安全防线。在火炬系统的设计上,必须保证去往火炬的放空管道在任 何情况下均能够保持畅通,因此,按照 API 537 等标准的要求,分级控制阀应设置“失效安全 型”的非重闭式泄压装置(爆破片或者爆破针阀)作为旁路,旁路的动作必须不依赖其他外界 条件,在分级控制阀不能完成泄放任务时自动开启以将火炬气泄放至火炬头燃烧,以保证火炬 系统自身及其上游装置的安全性[1]。

  与爆破片相比较,设计良好的爆破针阀具有动作精度高、复位安全简单迅速、无需定期更 换、泄放时不会产生碎片、长期使用成本低等优势。在该项目前期技术交流过程中,各国际知 名火炬公司均推荐使用爆破针阀作为旁路使用。

  爆破针阀目前在国内地面火炬项目已得到广泛应用,但在该项目设计时,爆破针阀还是一 种较新的泄压装置,在采购阶段未能提出关于爆破针阀的关键技术要求。最终,火炬总包方供 应了 5 台气动爆破针阀。本文将对气动爆破针阀的原理进行介绍,并对这些阀门在调试和使用 过程中暴露出来的问题和安全隐患进行总结,供后续项目借鉴。

  如图 1 所示,气动爆破针阀主要由双作用执行器、蝶阀和爆破针型两位五通换向阀组成, 其与普通气动蝶阀的主要区别在于两位五通换向阀的工作原理。普通气动蝶阀使用的兩位五通 换向阀由电磁控制,当电磁线圈通电或断电时,该换向阀内部通道发生改变,达到控制气源按 所需通道进出双作用执行器的目的。

  而气动爆破针阀使用的两位五通换向阀由爆破针控制,如图 2 所示。当介质压力达到设定 压力水平时,爆破针会失稳弯曲,换向阀内部通道发生改变,使气源按所需通道进出双作用执 行器,进而开启蝶阀。

  爆破针阀作为地面火炬分级控制阀旁路,API 537 及 SH 3009 标准对其基本要求是“失效安 全型”[1-2]。爆破针阀是否动作,应该仅由地面火炬分级控制阀组处的压力决定,在正常工况 下,分级控制阀组处的压力小于设定值,爆破针保持直线稳定,爆破针阀处于关闭状态;在非 正常工况下,分级控制阀组处的压力超过设定值,爆破针失稳弯曲,爆破针阀开启泄压。同 时,爆破针阀是否动作,应该仅由爆破针是否发生失稳决定,而不应依赖于任何外部公用工程 条件。更为重要的是,爆破针阀的动作,绝对不能与分级控制阀依赖于相同的公用工程条件, 否则,分级控制阀和爆破针阀就会同时出现故障,而将地面火炬系统和上游装置置于危险境 地,很有可能导致安全事故。

  对于气动爆破针阀而言,其动作不仅由分级控制阀组处的压力是否已经将爆破针压至失稳 弯曲决定,也由仪表风这一公用工程条件决定。若仪表风出现故障,即使爆破针已经失稳弯 曲,爆破针阀也无法开启,这样的泄压装置显然不是“失效安全型”。仪表风发生故障虽然属于 特殊情况,但是并非不可能发生,必须引起足够的重视。

  经与火炬总包方和气动爆破针阀厂家沟通,厂家建议在爆破针阀附近增加一个空气储罐, 在储罐入口设置一个单向阀。在正常工作状态下,储气罐始终处于充气状态,当气源压力快速 降低或者消失时,单向阀自动关闭,改由储罐继续给执行机构供气。此外,储罐应配置现场压 力表、压力变送器(用以远传压力信号以监控储罐状态)、排污阀、安全阀和吹扫用阀门等附 件。


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