石油化工儲罐阻火器

                             上海申弘閥門有限公司

石油化工儲罐阻火器言

之前介紹三臺氣體減壓閥串聯減壓，現在介紹石油化工儲罐阻火器本標準等同采用API RP 2210：2000《石油產品儲罐通風口阻火器》(英文版)。本標準的目的是為評價在石油產品儲罐通風口使用阻火器的必要性提供指導。本標準供設計新儲罐或進行主體擴建的時候使用，無意追溯應用到在用儲罐上。如果對在用儲罐進行檢查，可以以本標準作為指導。基于原油儲罐通風口阻火器的應用及發展歷史和國內外標準對比，重點探討了原油儲罐呼吸閥配不配阻火器的問題，通過搜集原油儲罐通風口阻火器生產使用過程中存在的問題和實踐經驗，得出安裝原油儲罐通風口阻火器的必要性，對油氣儲運站庫原油儲罐通風口阻火器的應用具有指導意義。儲罐呼吸系統是保障儲罐安全運行和減少油料蒸發損耗的安全系統，定期對呼吸系統進行檢查維護是保證儲罐正常工作的重要措施。本文重點介紹儲罐呼吸系統的組成及工作原理，全面闡述了儲罐呼吸系統的呼吸閥、液壓安全閥、阻火器的檢查與維護。儲罐阻火器是防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設備、管道內或阻止火焰在設備、管道間蔓延。阻火器是應用火焰通過熱導體的狹小孔隙時，由于熱量損失而熄滅的原理設計制造。阻火器的阻火層結構有礫石型、金屬絲網型儲罐阻火器是防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設備、管道內或阻止火焰在設備、管道間蔓延。阻火器是應用火焰通過熱導體的狹小孔隙時，由于熱量損失而熄滅的原理設計制造。阻火器的阻火層結構有礫石型、金屬絲網型或波紋型。適用于可燃氣體管道，如汽油、煤油、輕柴油、笨、甲笨、原油等油品的儲灌或火炬系統、氣體凈化通化系統、氣體分析系統、煤礦瓦斯排放系統、加熱爐燃料氣的管網上、也可用在乙炔、氧氣、氮氣、天然氣的管道用品。本閥可與呼吸閥配套使用，亦可單獨使用。儲罐阻火器是用于安裝原油、汽油、煤油、柴油、芳烴、硫等固定頂式儲罐上的重要安全設備。儲罐阻火器是利用器壁效應和溫度效應，將火花的活性中心淬滅，以防止火焰繼續向儲罐內部蔓延，維持油罐安全正常的運行。我公司生產的儲罐阻火器具有結構緊湊、阻火效果明顯，穩定性強等特點，阻火芯件的防爆、防腐、阻火性能強，而且便于清洗，使用簡單方便，適合于大多數易燃易爆的氣體，與全天候呼吸閥配套使用。

       防爆級別：BS 5501；IIA、IIB、IIC。
      法蘭標準：GB、HG、SH、HGJ、JB、ANSL、JIS等標準。（用戶，請注明壓力等級）
      制造、檢測標準：按（石油儲罐阻火器）GB13347-92、（石油儲罐阻火器阻火性能和試驗方法）GB5908-86等標準進行制造和驗收：或用戶標準。

1 范圍

2 規范性引用文件

3 背景

4 阻火器

5 阻火器的代用品——壓力真空閥門

6 總結

7 結論

一、主要性能

1、阻爆性能合格，連續13次阻爆性能試驗每次均能阻火。2、耐燒性能合格，耐燒試驗1小時無回火現象。3、殼體水壓試驗合格。本產品結構合理，重量輕、耐腐蝕。易檢修，安裝方便。阻火器芯子采用不銹鋼材料， 耐腐蝕易于清洗。

二、工作原理

大多數阻火器是由能夠通過氣體的許多細小、均勻或不均勻的通道或孔隙的固體材質所組成，對這些通道或孔隙要求盡量的小，小到只要能夠通過火焰就可以。這樣，火焰進入阻火器后就分成許多細小的火焰流被熄滅。火焰能夠被熄滅的機理是傳熱作用和器壁效應。

（1） 傳熱作用

管道阻火器能夠阻止火焰繼續傳播并迫使火焰熄滅的因素之一是傳熱作用。我們知道，阻火器是由許多細小通道或孔隙組成的，當火焰進入這些細小通道后就形成許多細小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積很大，火焰通過通道壁進行熱交換后，溫度下降，到一定程度時火焰即被熄滅。進行的試驗表明，當把阻火器材料的導熱性提高460倍時，其熄滅直徑僅改變2。6％。這說明材質問題是次要的。即傳熱作用是熄滅火焰的一種原因，但不是主要的原因。因此，對于作為阻爆用的阻火器來說，其材質的選擇不是太重要的。但是在選用材質時應考慮其機械強度和耐腐蝕等性能。

（2） 器壁效應

根據燃燒與爆炸連鎖反應理論，認為燃燒炸現象不是分子間直接作用的結果，而是在外來能源（熱能、輻射能、電能、化學反應能等）的激發下，使分子分裂為十分活潑而壽命短促的自由基。化學反應是靠這些自由基進行的。自由基與另一分子作用，作用的結果除了生成物之外還能產生新的自由基。這樣自由基又消耗又生新的如此不斷地進行下去。可知易燃混合氣體自行燃燒（在開始燃燒后，沒有外界能源的作用）的條件是：新產生的自由基數等于或大于消失的自由基數。當然，自行燃燒與反應系統的條件有關，如溫度、壓力、氣體濃度、容器的大小和材質等。隨著阻火器通道尺寸的減小，自由基與反應分子之間碰撞幾率隨之減少，而自由基與通道壁的碰幾率反而增加，這樣就促使自由基反應減低。當通道尺寸減小到某一數值時，這種器壁效應就造成了火焰不能繼續進行的條件，火焰即被阻止。由此可知，器壁效應是阻火器阻火焰作的主要機理。由此點出發，可以設計出知種結構形式的阻火器，滿足工業上的需要。

三、分類

儲罐阻火器一般分為兩類：

一類是用于大型氫氣管道的阻火器。這種阻火器采用法蘭連接。按管道的內徑來命名規格：DN15，DN20，DN25，DN40，DN50，DN80，DN100，DN150，DN200，DN250等幾種規格。

第二類是用于氫氣瓶的阻火器。一般有三種：

*種是接氫氣瓶的（一頭是螺紋M16*1。5，一頭是Φ8或Φ10皮接頭);

第二種是兩端帶螺紋(M16*1。5)的;氫氣瓶阻火器

第三種是兩端均帶皮接頭（Φ8或Φ10)

四、維修與保養

1、 為了確保阻火器的性能達到使用目的，在安裝阻火器前，必須認真閱讀廠家提供的說明書，并仔細核對標牌與所裝管線要求是否一致。

2、 阻火器上的流向標記必須與介質流向一致。

3、 每隔半年應檢查一次。檢查阻火層是否有堵塞、變形或腐蝕等缺陷。

4、 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換。

5、 清洗阻火器芯件時，應采用高壓蒸汽、非腐蝕性溶劑或壓縮空氣吹掃，不得采用鋒利的硬件刷洗。

6、 重新安裝阻火層時，應更新墊片并確認密封面已清潔和無損傷，不得漏氣。
 1、管道阻火器的阻火性能是定期通過連續13次亞音速火焰試驗來測試的，符合國家標準要求； 
    2、管道阻火器出廠前為了保護法蘭密封面不受磨損， 進出口配套塑料保護蓋，現場安裝時一定要把藍色的法蘭保護蓋取掉后再安裝；
    3、為了便于現場安裝，我司將阻火芯件做了調整，不受通過氣體方向的影響，現場根據法蘭標準直接安裝在要求的管道上即可使用；
    4、阻火器一般安裝于距離燃燒爐5-10m左右的位置，可水平或者垂直安裝；
    5、阻火器安裝的管道必須是清潔的，不能有雜質，污垢等東西堵塞住阻火芯件的間隙，影響阻火器正常使用。為了保證阻火器的阻火效果，定期需要對阻火器進行檢查，清洗阻火芯件。若阻火芯件使用時間過長（超過兩年），損壞了需及時更換新的阻火芯件。

ZGB-1 波紋儲罐阻火器，又名ZGB-1型石油儲罐阻火器，用于安裝原油，汽油、煤油、柴油、芳烴，硫等固定頂式儲罐上的重要安全設備。它的功能是允許易燃易爆氣體通過，對火焰有阻止窒息作用。ZGB-1新型波紋石油儲罐阻火器廣泛用于石油儲罐，是防止意外火種侵入罐內，防止意外事故，是儲罐防火的理想產品。ZGB-1型波紋阻火器ZGB-1新型波紋石油儲罐阻火器是中國石化總公司北京設計院的科研成果。并獲得國家經*部天津消防科學研究所檢測符合中華人民共和國國家標準GB5908-86的規定。

結構特點

1、結構合理、重量輕，耐腐蝕。

2、易檢修，安裝方便、檢查時不用拆卸呼吸閥。

3、阻火器芯子采用不銹鋼材料，耐腐蝕，易于清洗。

性能

1、阻爆性能合格，連續13次阻爆性能試驗每次都能阻火。

2、耐燒性能合格，耐燒試驗1小時無回火現象。

3、水壓試驗合格。

適用范圍

1、ZGB-1新型波紋石油儲罐阻火器適用于儲存閃點低于28℃的甲類油品和閃點低于60℃的乙類油品。如：汽油、煤油、輕柴油、苯、甲苯、原。油等油品的儲罐。

2、可與呼吸閥配套使用，又可單獨使用。

3、內浮頂油罐通氣管上。加油站地下油罐通氣管上。

保養與維修：

為了確保阻火器的性能達到安全使用目的，對阻火器應定期進行檢查、保養。

4、阻火器每半年檢查一次，檢查阻火芯子是否堵塞，變形，腐蝕等。

5、發現被堵塞的阻火層芯子應清洗干凈，確保芯子上的每個孔眼暢通，對于變形和腐蝕的阻火層應更換。

6、重新安裝阻火層芯子時，應保證結合面嚴密不得漏氣。

產品規格：

石油儲罐阻火器 產品特性：

1、結構合理、用材考究，重量輕、易檢修、安全方便。

2、阻火層采用不銹鋼材料，耐腐蝕性強。

波紋儲罐阻火器零部件材料：

閥體材料

碳鋼WCB、不銹鋼304、316、

阻火芯件材料

不銹鋼防爆阻火波紋板

密封件材料

耐油石棉橡膠、四氟PTFE

環境溫度  ℃≤480

公稱壓力 (MPa)0。6~5。0

防爆級別 BS5501:ⅡA、ⅡB、ⅡC

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥石油產品儲罐通風口阻火器推薦作法

1  范圍

1.1  本標準涉及了在API Std 650中定義的地面常壓鋼制儲油罐通風口的阻火器的應用問題。

1.2  特別指出的是，本標準不包括所有的在線阻火器，如API Publ 2028列出的或船舶蒸氣控制系統的阻火器。API RP 12N規定了阻火器的操作、維護和測試。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)時對阻火器性能的影響。在爆炸時，儲罐通風口的阻火器不起保護作用。

2  規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標準。

API Publ 2028  管道系統的阻火器

API RP 12N  燃燒室阻火器操作、維護和測試的推薦作法

API Std 650  鋼制焊接儲油罐

API Std 2000：1998  常壓和低壓儲罐的通風

NFPA 30：1993  可燃和易燃液體規范

UL 525  阻火器

3  背景

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

3.2  由于火災以及原油和汽油木頂罐的揮發造成的損失等原因，導致了鉚接鋼制頂蓋儲罐的應用，鉚接鋼制頂蓋儲罐的密閉性又引發了儲罐受控通風的需要。當儲罐內部壓力在限定范圍內時，閥門保持緊閉，而當壓力或真空超過限定范圍時，閥門能及時打開，以防止儲罐損壞和減少火災損失。這種閥門開始叫做呼氣閥，現在一般叫做限壓通氣閥或壓力真空閥(PV)。

3.3  在鋼制頂蓋的儲罐開始替代木制頂蓋的儲罐的過程中，人們注意到木制頂蓋的儲罐由于閃電而導致火災，而鋼制頂蓋的儲罐卻能避免閃電火災。基于這點，選用鋼制頂蓋的儲罐用于不穩定油類的儲存。這樣的儲罐通常都安裝壓力真空閥作為減少蒸發損失的手段。美國石油學會1925年的一份報告中記錄這樣一個事實，就是密閉的鋼制頂蓋的儲罐與壓力真空閥的結合使用能*防止閃電火災。該報告的觀點在后來的使用中得到了進一步的證實。

4  阻火器

4.1  阻火器是一種裝置或構造的組合，它允許氣體或氣體混合物自由通過，但能阻斷或阻止火焰的通過。它可以通過安裝在火焰必須通過的一組細小通道的上部表面來熄滅火焰，防止火焰接觸可燃氣與空氣的混合物。流經阻火器的氣體被冷卻到足夠低的溫度以防止受保護一側被點燃。針對多種具體情況設計了相應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和可燃氣體檢測器里燒結金屬粉末的細小通道就是熄火裝置的范例。

4.2  用于儲存汽油和類似易燃液體儲罐的阻火器可以由多種金屬絲篩網、金屬管組、鉆孔組件，或金屬平板和波紋板之間的通道制成。這樣的裝置已通過美國保險商實驗室測試并接受，或得到工廠互助保險公司批準。批準目錄提到的試驗是以能產生zui大爆炸力的烴蒸氣和空氣混合物的濃度為基礎按照限定的安裝方式進行測試的。例如，阻火器暴露在大氣外的管子的長度如果長于測試時阻火器的長度就違反了目錄規定而無效(見美國保險商實驗室的油氣設備目錄和工廠互助保險公司的許可原則)。對于其他揮發性氣體和石油氣或未按目錄中所規定的方式進行安裝，阻火器則難以保證有效工作。

4.3  儲罐阻火器的使用和維護中遇到的主要問題及原因：

a) 儲罐蒸氣必須通過阻火器的狹窄通道，由于摩擦損失會降低流量，這樣其流量就比同等尺寸的敞開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阻塞。必須制定嚴格的維護程序以避免阻塞導致的壓力或真空對儲罐頂部造成損壞。

c) 在某些石油儲罐底部的積水能使揮發氣的濕度增大。在結冰的天氣，冰會堆積并阻塞阻火器，危及儲罐。外部的結冰環境也能引起阻火器阻塞。為了對結冰情況進行補救，必須對阻火器進行加熱或拆掉阻火器。由于拆除阻火器會使保護作用失效，因此可能需要伴熱。

d) 由于需要對阻火器進行周期性檢查和清潔，也會增加在重新組裝時產生錯誤的可能性，可能會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*可靠的。雖然在美國保險商實驗室測試中使用的烴蒸氣和空氣的混合物是一種zui可能在狹窄通道閃燃的混合物，但有證據顯示濃度更高的混合物在阻火器入口可能產生燃燒，并對裝置產生熱損壞，致使阻火器失去阻止火焰蔓延的作用。美國保險商實驗室的UL 525包括了“持久燃燒的測試”和“連續的火焰測試”來測試潛在的回火。阻火器分類Ⅰ是按照“持久燃燒的測試”進行測試的，要求在阻火器出口至少燃燒2h不產生回火；分類Ⅱ是按照“持續的火焰測試”來設計抗回火能力的，測試是在阻火器出口處每隔1h進行10 min的燃燒來進行的。

f) 維護人員應能安全接近阻火器，以避免人員風險，提高工作效率。

5  阻火器的代用品——壓力真空閥門

5.1  美國國家防火協會的NFPA 30許可在某些環境下，壓力真空閥門可以作為阻火器的替代。這個許可是基于自1920年開始的測試而作出的，并由許多年的經驗作為補充。

5.2  即使是在具有zui大易燃性的混合物中，如果流速超過臨界值，火焰就不能通過出口產生回火。由美國礦產局(the Bureau of Mines)和其他部門所作的有關汽油和空氣的混合物通過儲罐敞開通風口的試驗表明，其臨界值大約為3m/s(10ft/s)。在一個即將關閉的閥門中，當上游壓力降低到低于19mm(3/4in)水壓時，通過閥瓣底座的速度超過臨界值的兩倍。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。在這些試驗中，閥門被關閉后，上游壓力也按實驗中設定的減小，火焰也就熄滅了。

5.3  試驗表明在某些環境下在閥門出口長時間的燃燒會損壞閥門以至閥門不能關閉。在這樣的情況下，如果流速小于臨界值，且罐內存在易燃混合物，就可能產生回火。

6  總結

6.1  理論上儲罐通風口產生回火需要有下面兩種情況同時發生，即通風口附近有點火源，同時從通風口處排出的易燃混合物可以傳送火焰。

6.2  通常明火當然是不準接近儲罐通風口附近的。對于飄落余燼，除非仍在燃燒，否則對于石油蒸氣來說不算明火。閃電是潛在的火源，這已經被有不斷釋放揮發氣的煙囪被閃電引燃的事件所證實。然而這些煙囪通常比儲罐通風口更高，且更容易成為被閃電擊中的目標。

6.3  必須考慮混合物產生回火能力的有效性。油品儲存在低于它們閃點的溫度時在蒸氣空間里不會產生可燃混合物。原油和汽油產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燃了就會像火把一樣燃燒直到它的流動停止時火焰才會熄滅。如果儲罐里儲存了有揮發性餾分的原油、汽油或相似的碳氫化合物并且吸入了大量的空氣，儲罐蒸氣空間的混合物就可能被沖淡而達到可燃的濃度。然而，這樣的狀態可能是短暫的。當然，少量油品在正常的大氣條件下產生可燃混合物，對于這樣的情況應作為例外對待，并加以特別的考慮。

6.4  必須檢查儲罐排氣條件。無論是由于充裝還是周圍環境情況發生變化，排氣的時間不大可能超過總時間的一半。

6.5  在恰好的位置和時間上有兩個不太可能同時發生的事件，即易燃混合物的流出和火源的存在(如閃電同時出現了)，就可能通過開放的儲罐通風口產生回火。有關記錄證實這兩種情況同時發生的可能性很低。

6.6  大多數公司接受了密閉的鋼制罐頂和壓力真空閥門能提供保護的結論。除壓力真空閥之外，不一定要安裝阻火器提供額外的保護。美國石油學會的API Std 2000：2000的4.4.1.2和美國國家防火協會的NFPA 30的2.3.5.6表明，安裝壓力真空閥門后，除通風外儲罐始終處于關閉狀態的情況下，沒有必要再考慮安裝阻火器。

7  結論

由實際經驗證實的，基于工程分析和試驗的系統評估表明：無論從技術上還是經驗上都沒有要求室外地面原油儲罐必須在安裝壓力真空閥門后再安裝阻火器。從實際安全考慮，并不鼓勵在通風口上使用阻火器以防止可能出現新的失效形式而造成儲罐損失，除非用戶能對阻火器進行必要的維護以確保所要求的通風能力。與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組