罐区VOCs废气治理中阻火器设置及选用

罐区VOCs废气治理中阻火器设置及选用VOCs废气治理系统中经常要设计阻火器或爆破片，特别是在罐区的VOCs收集及治理系统中，阻火器还需要防爆轰型阻火器，并且按照相关规定必须设置防爆轰型阻火器。泵和风机本身就是潜在火源，抽气设备应根据连通罐组内的VOCs气相空间爆炸分区和外部环境选择满足防爆要求的设备(包括内部设备元件和电气设施)，设备内部在运行时不能产生火花，从而保证本质安全。安装在两端的阻火器能及时阻灭泵和风机内发生的爆炸，保护上下游装置和设备安全。美国33CFR：§154.826要求使用在爆炸0区的风机，真空泵，压缩机等机械设备进出口必须设置阻火器。NFPA67第10.5规定使用在爆炸0区的风机、真空泵，压缩机应自带爆燃阻火器，阻火器应通过出口操作条件下的阻火性能测试。当未自带阻火器时，可在抽气设备进出口设置管道爆轰型阻火器。此外，罐顶VOCs/油气连通项目选择的管道爆轰型阻火器必须通过第三方实验测试认证，测试技术标准应遵循ISO16852。目前国标/T13347与ISO16852在管道爆轰阻火器测试方面存在一定差距，满足国标不一定满足ISO16852。国标/T13347对火焰速度没有具体要求，仅仅要求不低于厂家提供的安全阻火速度值，同时对爆轰型阻火器也未要求进行爆燃测试。ISO16852规定测试火焰传播速度必须满足爆轰特征，碳氢化合物-空气混合物（IIA，IIB1，IIB2和IIB3）火焰速度≥1600m/s；氢气-空气混合物（IIB和IIC）火焰速度≥1900m/s；两组火焰检测器测试的火焰速度应为常量，火焰传播速度偏差不能超过10%；爆轰型阻火器还应经过5次爆燃测试。同时还规定了相关带节流的爆轰型阻火器测试要求。石化常压储罐设计压力多为2kPa，再加上各安全附件设置压力不重叠，导致排气压力区间较窄，排气压力低。因此，在该系统中，压降也是选择管道爆轰型阻火器的关键指标之一。压降过大，则将导致收集系统无法运行。压降过小，可能会影响阻爆轰性能。本规定要求阻火器压降应经过实际测量，压降不应大于0.3kPa，并有第三方认证的压降-流量图表，如下图：管道爆轰阻火器应尽量靠近储罐安装。如果是罐顶的气相线，阻火器尽可能安装在罐顶气相管线出口处。但是如果由于空间或者罐顶承重所限、或者为方便维修维护，也可以安装在罐底地面处，如上海赛科的连通罐区。对于管道内的气体爆炸可分为三个过程：爆燃区、非稳态爆轰区、稳态爆轰区，下图给出了受限爆炸的火焰速度和压力曲线（摘自NFPA69-14）。非稳定爆轰处是最危险的地方。目前，气相连通储罐管道上所选阻火器为稳态爆轰型阻火器，无法阻止非稳态爆轰。因此管道爆轰型阻火器的安装要避开可能的非稳态爆轰位置。非稳态爆轰位置受爆炸性气体组分、爆炸特性、管网布置、点火源分布等多种因素影响，可实验评估确定安装位置。在没有实验评估时，为方便企业实施，本规定参考德国标准TRbF20给出了管道阻火器相关安装指南。管网内的爆炸是一个复杂过程，受多种因素影响，可通过实验确定实际条下的爆炸载荷，从而作为管网的设计条件。在没有实验下，为方便实施，参考德国TRbF20和美国NFPA69等标准给出了相关指南。常压储罐VOCs收集管道运行压力一般为kPa级。为了防止内部爆炸破坏，对于DN200以下的管道，管道公称压力一般不低于1.0MPa；对于DN200以上的管道，管道公称压力一般不低于1.6MPa。中国石化管道等级一般要求输送油品、油气的管道材料等级不低于1.6MPa，设计温度（Td）大于200℃时不低于2.5MPa。因此规定连通与收集管道的管道公称压力一般