EIV緊急隔離閥在石化裝置上設(shè)計(jì)選型的探討

王強(qiáng)

【摘 要】結(jié)合現(xiàn)有國內(nèi)規(guī)范要求以及API 553要求分析探討了緊急隔離閥的設(shè)置原則。對(duì)緊急隔離閥閥型結(jié)構(gòu)的選擇以及安裝做了簡單說明。并對(duì)緊急隔離閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選型進(jìn)行了探討。結(jié)合相關(guān)案例對(duì)緊急隔離系統(tǒng)的相關(guān)安全聯(lián)鎖的設(shè)置原則做了簡單闡述。

【關(guān)鍵詞】火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū) 閥門設(shè)置 閥門選型 安全聯(lián)鎖

石油化工企業(yè)的原料和產(chǎn)品大多數(shù)都是易燃易爆，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，上下游之間的聯(lián)系比較緊密。因此稍有不慎很容易發(fā)生火災(zāi)。一旦發(fā)生火災(zāi)、泄漏等事故，應(yīng)立即切斷泄漏源，將火災(zāi)危險(xiǎn)源與設(shè)備隔離開，設(shè)置緊急隔離閥是減輕火災(zāi)損失的重要手段。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)液態(tài)烴設(shè)備設(shè)置緊急隔離閥有相關(guān)要求，具體可見《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》7.2.15條文以及《液態(tài)烴球罐緊急切斷閥選型設(shè)計(jì)規(guī)定》中國石化建[2011]518號(hào)文件規(guī)定。設(shè)計(jì)時(shí)也可根據(jù)用戶的工程安全要求確定，參考國外工程公司以及API規(guī)范要求，考慮設(shè)置緊急切斷閥。結(jié)合已經(jīng)實(shí)施的的緊急切斷閥設(shè)計(jì)事例，筆者探討火災(zāi)緊急隔離閥的設(shè)置原則和工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

由于EIV閥的設(shè)計(jì)與裝置的火災(zāi)防范有著密切的關(guān)系，因此從工藝和安全角度講，必須首先定義高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備和火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域，然后確定何處需要設(shè)置EIV閥以及EIV閥門的正確選型。

1.EIV閥的基本設(shè)置原則和安全作用

EIV閥通常設(shè)置在高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備緊鄰的出入口工藝管線上，其具體位置一般由工藝或安全專業(yè)確定。設(shè)置的基本原則應(yīng)當(dāng)首先能夠充分滿足隔離操作的要求，同時(shí)由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，過火區(qū)域會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，因此在滿足隔離操作要求的前提下，為了保證EIV閥更好的使用性，其設(shè)置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)。

當(dāng)某臺(tái)高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備或與其相鄰的工藝管 線出現(xiàn)泄漏并發(fā)生火災(zāi)時(shí)，操作人員或者工藝聯(lián)鎖可以通過及時(shí)關(guān)閉該設(shè)備出人口管線上的EIV閥實(shí)現(xiàn)隔離該設(shè)備的目的。上游設(shè)備向該設(shè)備繼續(xù)輸人可燃介質(zhì)的通道將被有針對(duì)性地及時(shí)切斷，泄漏介質(zhì)和著火區(qū)域面積會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)得到有效地控制，進(jìn)而給下一步的消防滅火工作創(chuàng)造有利條件，從而避免惡性安全事故的發(fā)生，這也正是EIV 閥的安全作用所在。

2.EIV閥的設(shè)計(jì)及選型原則

2.1EIV閥的閥型選擇

根據(jù)API RP553-2012第二版相關(guān)規(guī)定，緊急隔離閥（EIV）通常分為以下四種類型：

A型安裝在設(shè)備上的手動(dòng)操作閥，這類閥門安裝在發(fā)生泄漏但不會(huì)發(fā)生火災(zāi)的場(chǎng)所；

B型安裝在工藝管道上的手動(dòng)操作閥；這類閥門安裝在離著火泄漏點(diǎn)25英尺以外的場(chǎng)所，且閥門尺寸不大于8英寸，壓力等級(jí)不超過ASME CLASS300。

C型安裝在工藝管道上的動(dòng)力操作閥；這類閥門安裝在離著火泄漏點(diǎn)25英尺以外的場(chǎng)所，且閥門尺寸大于8英寸，高度不高于15英尺，壓力等級(jí)超過ASME CLASS300。

D型動(dòng)力操作的閥門，并能通過安裝在現(xiàn)場(chǎng)和控制室的按鈕關(guān)閉閥門。這類閥門的安裝位置沒有太多限制，但控制按鈕應(yīng)安裝在離著火泄漏點(diǎn)40英尺以外的火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)以外?；馂?zāi) 危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制電纜、動(dòng)力管路等采用防火設(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)成火災(zāi)情況下，操作不會(huì)失效。此外配管配線的支架也應(yīng)采用防火設(shè)計(jì)。

緊急隔離閥按照閥體類型一般分為三種：閘閥、球閥、三偏心蝶閥。

閘閥一般應(yīng)用在口徑較大的場(chǎng)所（8”以上），投資相對(duì)球閥來說比較低廉。閘閥的主要缺點(diǎn)是：閥體笨重且安裝尺寸較大，填料密封性能不好，閥體也容易卡住。

球閥主要應(yīng)用在中低壓場(chǎng)所，考慮到投資因素，口徑一般不易大于8”。選用球閥時(shí)，工藝介質(zhì)應(yīng)潔凈，介質(zhì)溫度較低時(shí) 可選用非金屬密封閥座環(huán)，介質(zhì)溫度較高時(shí)應(yīng)選用金屬密封閥 座環(huán)。

三偏心蝶閥具有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大、密封和關(guān)斷性能好、重量輕、 結(jié)構(gòu)尺寸小以及造價(jià)便宜等特點(diǎn)。在中低壓工藝管道上可以代替閘閥。

緊急隔離閥門采用嚴(yán)密關(guān)斷型（TSO）。一般對(duì)于金屬硬密封的隔離閥，泄漏等級(jí)一般要求ANSI CLASS V以上；對(duì)于非金屬軟密封的隔離閥，泄漏等級(jí)一般要求為ANSI CLASS VI。并盡量滿足上下游雙向密封的要求。

鑒于EIV閥本身的重要性以及其在安裝尺寸 和操作上的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)性的因素，其基本的閥型選擇原則如下：

管道壓力等級(jí)小于ANSI 600#時(shí)，8”和8”以下的工藝管線上選用球閥或閘閥；8”以上的工藝管線上選用三偏心蝶閥。

管道壓力等級(jí)不小于ANSI 600#時(shí)，8"和8" 以下的工藝管線上選用球閥或閘閥；8”以上的工藝管線上選用閘閥。

2.2EIV閥的防火設(shè)計(jì)和選型

與普通的切斷閥相比，EIV閥最大的不同在于對(duì)防火設(shè)計(jì)的高要求，這也是EIV閥在火災(zāi)發(fā)生后，能在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)（一般不低于30 min） 隔離高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備的關(guān)鍵所在。大型煉化裝置由于經(jīng)常受到平面布置、占地面積及工藝管線走向等因素的影響，因次EIV閥通常很難真正做到遠(yuǎn)離火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)以往國外工程公司的經(jīng)驗(yàn)， 大多數(shù)EIV閥不得不設(shè)置在火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域之中。 這就意味著，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，EIV閥所在的著火區(qū)域很快就會(huì)處于高溫?zé)局?，能否?0 min內(nèi)依然保證嚴(yán)密關(guān)斷及操作效果，也就成為EIV閥防火設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

EIV閥本身的尺寸較大，從經(jīng)濟(jì)性角度而言，10”以上的切斷閥，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)往往比氣動(dòng)執(zhí) 行機(jī)構(gòu)便宜，而且尺寸越大越便宜。

從配套防火角度講，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套的防火附件只需要考慮電纜，而電纜的防火相對(duì)比較成熟并且造價(jià)很低（耐火型電纜可以在750°C的髙溫下連續(xù)傳送電信號(hào)超過90min，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套的防火附件除了電纜之外還要考慮氣源管線， 普通氣源管線無法達(dá)到防火要求（如氣動(dòng)Tube管接頭會(huì)因高溫變形而造成儀表風(fēng)大量泄漏），做相應(yīng)的防火處理造價(jià)會(huì)很高；如果氣動(dòng)EIV閥只有關(guān)鍵時(shí)刻切斷管線起隔離設(shè)備的作用，選擇合適的故障安全位置（如FC）可能不用再考慮氣源管線的防火問題了。但是實(shí)際上，EIV閥經(jīng)常有在火情中連續(xù)操作的工藝要求，在隔離高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備的同時(shí)，保證不發(fā)生更大的工藝安全事故。對(duì)于這種情況，簡單的設(shè)置氣動(dòng)閥門的故障安全位置就無法滿足EIV閥的操作要求，因此氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其 配套氣源管線的防火設(shè)計(jì)就必須實(shí)施了。

無論選擇哪種執(zhí)行機(jī)構(gòu)其防火的主要措施就是涂刷防火涂料。這種涂料屬于高科技產(chǎn)品，成熟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠家往往擁有自己的專利產(chǎn)品。它的最大特點(diǎn)就是，當(dāng)環(huán)境溫度急劇上升時(shí)，這種涂料 的體積會(huì)急速膨脹4-5倍甚至更多，膨脹的涂料 對(duì)熱浪具有極強(qiáng)的阻隔作用，可以阻擋80%以上 的輻射熱，而普通的金屬表面只能通過熱反射和熱 對(duì)流原理抵消大約20%左右的輻射熱。

有了這層高科技的外衣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)完全能夠滿足 API 607以及UL1709所提出的防火設(shè)計(jì)要求。有些知名閥門供應(yīng)商產(chǎn)品樣本描述其性能甚至可以在1000°C的 高溫下連續(xù)正常工作30min以上。

閥門配套附件如電纜、氣源管線等必須滿足相應(yīng)的防火設(shè)計(jì)要求。例如：電纜應(yīng)該選用防火型的電纜，氣源管線應(yīng)該包裹防火披覆或防火涂層等。

有了以上5個(gè)方面的防火設(shè)計(jì)，EIV閥就能 夠出色地完成緊急隔離及操作高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備的 任務(wù)，為第一時(shí)間控制火情發(fā)展進(jìn)而爭取消防滅火時(shí)間創(chuàng)造有利條件。

緊急隔離閥由SIS或DCS安全聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)時(shí)。閥門的緊急隔離命令通常由就地或控制室內(nèi)的緊急切斷按鈕發(fā)出，切斷閥門的同時(shí)通過SIS或DCS聯(lián)鎖關(guān)停相關(guān)機(jī)泵以及其他關(guān)聯(lián)動(dòng)設(shè)備。另外，為了防止閥門誤動(dòng)作給機(jī)泵、壓縮機(jī)組等帶來損壞，一般通過檢測(cè)閥位回訊開關(guān)的位置（或者閥門變送器）來聯(lián)鎖機(jī)泵、壓縮機(jī)組。當(dāng)檢測(cè)到閥全開時(shí)才允許啟泵；當(dāng)檢測(cè)到閥關(guān)時(shí)應(yīng)聯(lián)鎖停泵或壓縮機(jī)組。

隨著人們安全生產(chǎn)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，涉及整個(gè)工藝過程的各個(gè)組成部分，諸如設(shè)備、管道、儀表及閥門的火災(zāi)安全理念都將被逐步強(qiáng)化。EIV閥在防火過程中發(fā)揮的作用會(huì)越來越被重視，這種重視對(duì)于關(guān)鍵時(shí)刻采取更加有效的防火措施非常有益，可以更大程度地減少火災(zāi)造成的直接損失和由于火災(zāi)停車造成的間接損失。

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