安全生產(chǎn)培訓(xùn)：石化企業(yè)防爆安全裝置詳解
防爆安全裝置是為阻止火災(zāi)蔓延和爆炸，預(yù)防火災(zāi)事故所設(shè)置的各種防護(hù)、檢測(cè)、控制、聯(lián)鎖、報(bào)警等儀表和裝置的總稱。從作用上對(duì)其進(jìn)行分類可以分為檢測(cè)儀器（如壓力表、真空計(jì)、物位計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)、酸度計(jì)、密度計(jì)及超壓報(bào)警裝置等）、阻火裝置（如阻火器、安全液封、回火防止器、蒸汽幕、水幕、惰性氣體幕等）、防爆泄壓裝置（如安全閥、呼吸閥、爆破片、放空管、通氣孔等）、聯(lián)鎖裝置（如緊急切斷閥、止逆閥等）、緊急制動(dòng)、組分控制裝置（如氣體組分控制裝置、危險(xiǎn)氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置等）等。防爆安全裝置是保證安全生產(chǎn)、正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
阻火裝置包括安全液封、水封井、阻火器、單向閥等，其作用是防止外部火焰躥入有著火爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備、管道、容器內(nèi)或防止火焰在設(shè)備和管道間擴(kuò)展蔓延。
安全液封阻止火災(zāi)蔓延的原理是讓液體在進(jìn)出氣管之間，此時(shí)在液封兩側(cè)的任意一側(cè)著火后，火焰無(wú)法繼續(xù)傳播，會(huì)在液封處被熄滅。通常安全液封分為兩種，分別是敞開式和封閉式。
安全液封的管理使用要求：
（1）液封介質(zhì)在冬季有可能結(jié)凍，應(yīng)采取防凍措施，如加設(shè)保溫管、添加防凍液等方法。止逆閥要采用防銹蝕金屬制造，且材質(zhì)不能與液體反應(yīng)，水封外殼表面也應(yīng)防止銹蝕。
（2）安全液封內(nèi)的液位應(yīng)根據(jù)設(shè)備內(nèi)的壓力保持規(guī)定高度，使用中要經(jīng)常檢查液位。
（3）在封閉式安全液封中的氣體流動(dòng)與敞開式安全液封大概相同，只是與大氣不相互連通。
水封井的原理是利用介質(zhì)密度不同或封隔區(qū)域內(nèi)外壓力差異達(dá)到隔離目的，其作用主要有兩方面；其一是隔離封堵，防止隔離介質(zhì)漫流或外部介質(zhì)混入，以達(dá)到防止環(huán)境污染或防火防爆作用：其二是起到安全保護(hù)的作用，相當(dāng)于安全閥。為防止火勢(shì)在工業(yè)下水道內(nèi)蔓延擴(kuò)大，各生產(chǎn)車間、裝置、單元、建構(gòu)筑物、罐組、管溝及電纜溝等下水道出口處，工業(yè)生產(chǎn)裝置的圍堰下水道出口及下水道的支管與干管連接處均應(yīng)設(shè)置安全水封井：油罐組的水封井應(yīng)設(shè)在防火堤外；建筑物內(nèi)由于防火防爆的要求不同而分隔開不同的房間時(shí)，每個(gè)房間的下水道出口應(yīng)單獨(dú)設(shè)置水封井。
阻火器是用來阻止易燃?xì)怏w和易燃液體蒸氣火焰蔓延的一種安全裝置。一般安裝在輸送可燃?xì)怏w的管道中，或者通風(fēng)的槽端上。主要是由能夠通過氣體的許多細(xì)小、均勻（或不均勻）的通道（或孔隙）的不燃性固體材料組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，造價(jià)低廉，因此應(yīng)用比較廣泛。
阻火器主要由殼體和濾芯兩部分組成。殼體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受爆炸產(chǎn)生的沖擊壓力。濾芯是阻止火焰?zhèn)鞑サ闹饕獦?gòu)件，常用的有金屬網(wǎng)型濾芯和波紋型濾芯兩種。金屬網(wǎng)型濾芯用直徑0.23 ～0.315mm的不銹鋼網(wǎng)或銅網(wǎng)多層重疊組成。國(guó)內(nèi)的阻火器通常采用16~22目金屬網(wǎng)，有4～12層。陰火器一般采用鑄鐵和含鐵量不大于0.5%的鑄鋁合金制成，也可按設(shè)計(jì)要求采用其他材料：安裝于管道中的阻火器殼體應(yīng)采用鑄鋼焊接，阻火器芯件和安裝于管道中的阻火器芯殼及芯件壓環(huán)應(yīng)采用不銹鋼材料；安裝于管端的阻火器芯殼及芯件壓環(huán)，宜采用鑄鐵或鑄鋁。
阻火器的工作原理：
（1）傳熱作用 燃燒所需要的必要條件之一就是要達(dá)到一定的溫度，即著火點(diǎn)。低于著火點(diǎn)，燃燒就會(huì)停止。依照這一原理，只要將燃燒物質(zhì)的溫度降到其著火點(diǎn)以下，就可以阻止火焰的蔓延。當(dāng)火焰通過阻火元件的許多細(xì)小通道之后將變成若干細(xì)小的火焰。設(shè)計(jì)阻火器內(nèi)部的阻火元件時(shí)，則盡可能擴(kuò)大細(xì)小火焰和通道壁的接觸面積，強(qiáng)化傳熱，使火焰溫度降到著火點(diǎn)以下，從而阻止火焰蔓延。
（2）器壁效應(yīng) 燃燒與爆炸并不是分子間直接反應(yīng)，而是受外來能量的激發(fā)，分子鍵遭到破壞，產(chǎn)生活化分子，活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基，自由基與其他分子相撞，生成新的產(chǎn)物，同時(shí)也產(chǎn)生新的自由基再繼續(xù)與其他分子發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)燃燒的可燃?xì)馔ㄟ^陽(yáng)火元件的狹窄通道時(shí)，自由基與通道壁的碰撞概率增大，參加反應(yīng)的活性自由基數(shù)量將會(huì)減少。
阻火器通道尺寸減小，自由基與反應(yīng)分子之間的碰撞概率隨之減小，而自由基與通道壁的碰撞概率反而增大，這樣就促使自由基反應(yīng)減弱。當(dāng)通道尺寸減小到某一數(shù)值時(shí)，這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)傳播的條件，火焰即被阻止。因此，器壁效應(yīng)是防止火焰的主要機(jī)理。
阻火器按照的結(jié)構(gòu)形式分類。
防爆泄壓裝置主要包括安全閥、爆破片、防爆門、防爆球閥等。它們的作用是及時(shí)緩解由于各種原因所產(chǎn)生的超壓現(xiàn)象，減小設(shè)備內(nèi)部壓力、迅速泄壓，無(wú)明顯的滯后現(xiàn)象，這就要求裝置的排氣量大于安全泄放量。這幾種設(shè)備有時(shí)單獨(dú)使用，也有時(shí)集中共同使用，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況和實(shí)際工作中的物料反應(yīng)特性、物理化學(xué)性質(zhì)、設(shè)備的重要性等情況來確定。
閥門的種類很多，一般是起到開關(guān)的作用，安全閥是閥門里較特殊的一種，不僅起到開關(guān)的作用，同時(shí)也是防止壓力設(shè)備和容器或易引起壓力升高的設(shè)備或容器內(nèi)部壓力超過限度而發(fā)生爆裂的安全裝置。其功能主要是排放泄壓，在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時(shí)，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體或流體排入大氣或管道外，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。
安全閥的分類方式有很多種，按其整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧微啟式和脈沖式三種。按照介質(zhì)排放方式的不同，安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式三種。按照閥瓣開啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來劃分，安全閥又可分為彈簧微啟封閉高壓式和彈簧全啟式兩種。按作用原理分類，可以分為直接作用式和非直接作用式。按壓力是否能調(diào)節(jié)分類，可分為固定不可調(diào)式和可調(diào)式。也可以按照工作溫度進(jìn)行分類。
最常用的是按照整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)分類的方式：
（1）重錘杠桿式安全閥 重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿以平衡作用在閥瓣上的力。根據(jù)杠桿原理，它可以使用質(zhì)量較小的重錘通過杠桿的增大作用獲得較大的作用力，并通過移動(dòng)重錘的位置（或變換重錘的質(zhì)量）來調(diào)整安全閥的開啟壓力。
（2）彈簧微啟式安全閥 彈簧微啟式安全閥是利用彈簧的壓力作為加載荷載，通過調(diào)整落幕來調(diào)節(jié)螺旋圈形彈簧的壓縮量，利用這種結(jié)構(gòu)就可以根據(jù)需要校正安全閥的開啟（整定）壓力。
彈簧微啟式安全閥的結(jié)構(gòu)輕巧，靈敏度較高，安裝位置沒有特殊限制，而且可用于移動(dòng)式的壓力容器上，其對(duì)振動(dòng)的敏感性小。但這種安全閥在開啟過程中會(huì)對(duì)所加的載荷造成影響，即隨著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也跟著增加，這就影響了閥的迅速開啟。除此之外，閥上的彈簧還會(huì)由于長(zhǎng)期受高溫的影響而使彈性模量降低，導(dǎo)致彈力減小。而且在用于溫度較高的容器上時(shí)，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題，從而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來。
（3）脈沖式安全閥 脈沖式安全閥由主閥和輔閥構(gòu)成，通過輔閥的脈沖作用帶動(dòng)主閥動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此應(yīng)用范圍較小，通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。
安全閥應(yīng)根據(jù)工作壓力和工作溫度的高低、承壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)流量的大小及危險(xiǎn)特性來確定。閥門安裝位置、高度、進(jìn)出口方向必須符合設(shè)計(jì)要求，注意介質(zhì)流動(dòng)的方向應(yīng)與閥體所標(biāo)箭頭方向一致，連接應(yīng)牢固緊密。閥門安裝前必須進(jìn)行外觀檢查，閥門的銘牌應(yīng)符合現(xiàn)行《工業(yè)閥門 標(biāo)志》（GB/T 12220—2015）的規(guī)定。對(duì)于工作壓力大于1.0MPa及在主干管上起到切斷作用的閥門，安裝前應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用。強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為公稱壓力的1.5倍，持續(xù)時(shí)間不少于5min，閥門殼體、填料應(yīng)無(wú)滲漏，才可認(rèn)定為合格。嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為公稱壓力的1.1倍，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合GB 50243——2016的要求。同時(shí)各種安全閥都應(yīng)垂直安裝。大型液化石油儲(chǔ)罐（大于100m3）頂部的氣相空間必須設(shè)置兩個(gè)以上的安全閥，且應(yīng)采用同一型號(hào)和規(guī)格，保證罐內(nèi)壓力異�；虬l(fā)生火災(zāi)時(shí)均能迅速排氣，且安全閥開啟壓力不得大于儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力的1.1倍，全開壓力不得大于罐體設(shè)計(jì)壓力的1.2倍，而回座壓力不應(yīng)低于開啟壓力的0.8倍。
爆破片又叫防爆膜、防爆片，是由爆破片（或爆破片組件）和夾持器（或支承圈）等零部件組成的非重閉式壓力泄放裝置，爆破片是在標(biāo)定爆破壓力及溫度下爆破泄壓的元件，夾持器則是在容器的適當(dāng)部位夾持爆破片的輔助元件。它能在規(guī)定的溫度和壓力下爆破，泄放壓力。在設(shè)定的爆破壓力差下，爆破片兩側(cè)壓力差達(dá)到預(yù)設(shè)定值時(shí)，爆破片即刻動(dòng)作（破裂或脫落），并泄放流體介質(zhì)。其廣泛應(yīng)用于化工、石油、輕工、冶金、核電、除塵、消防、航空等工業(yè)部門。
爆破片與安全閥不同，無(wú)法回復(fù)到初始狀態(tài)，會(huì)使操作終止，但它具有良好的密封性、反應(yīng)迅速、靈敏度高、泄放量大，能適應(yīng)黏性大、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。
爆破片按照斷裂特征和形狀，可以將其分為不同類型。
組合型防爆泄壓裝置就是爆破片與安全閥的組合使用裝置。爆破片密封性好，不泄漏，在介質(zhì)為黏稠狀時(shí)也可以使用，且排放量大，但不可調(diào)節(jié)，一旦破裂會(huì)使介質(zhì)全部外泄，造成浪費(fèi)。安全閥的開啟與關(guān)閉可以調(diào)節(jié)，動(dòng)作后可以回到初始狀態(tài)，但容易泄漏，因此不適用于黏稠介質(zhì)。所以在某些情況下，應(yīng)利用安全閥與爆破片組合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，這種組合復(fù)疊式結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是彈簧式安全閥入口處設(shè)置爆破片；另一種是彈簧式安全閥出口處設(shè)置爆破片。
防爆門是一種用于燃油、煤氣和煤粉的燃燒室或加熱爐上的防爆裝置，用來抵抗偶然發(fā)生的爆炸，保障人員生命安全和工業(yè)建筑內(nèi)部設(shè)備完好，不受爆炸沖擊波危害，有效地阻止爆炸危害的延續(xù)。
放空管就是將容器、管道等設(shè)備中危害正常運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)的介質(zhì)排放出去而設(shè)置的部件。其作用主要有兩個(gè)：
（1）將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及時(shí)排放，用于正常排氣。
（2）當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，設(shè)備內(nèi)反應(yīng)過于劇烈無(wú)法控制時(shí)，為防止設(shè)備爆炸、超壓、超溫事故而設(shè)置的一種自動(dòng)或手動(dòng)的緊急放空裝置。
常用閥式安全裝置也可叫作緊急制動(dòng)裝置，是當(dāng)設(shè)備和管道發(fā)生斷裂、填料脫落、操作失誤時(shí)防止設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)外泄或因物料聚集、分解而造成的超壓、超溫，作為緊急切斷物料的安全裝置。
緊急切斷閥又叫作安全切斷閥，在發(fā)生火災(zāi)、爆炸或可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸等突發(fā)情況時(shí)，為了防止易燃液體、氣體大量泄漏，及時(shí)切斷進(jìn)料，防止危害進(jìn)一步擴(kuò)大而安裝在容器的氣相管和液相管出口位置的緊急切斷裝置。緊急切斷閥主要分為彈簧緊急切斷閥、蓄電容緊急安全閥、電磁閥。閥門在正常的生產(chǎn)工作中處于常開狀態(tài)，電磁閥線圈處于斷電狀態(tài)，無(wú)電能消耗，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)閥門線圈瞬時(shí)通電，觸發(fā)閥門進(jìn)入自鎖狀態(tài)，快速關(guān)閉。此時(shí)即使撤去電源，閥門仍不會(huì)重新自動(dòng)打開，處于白鎖狀態(tài)。只有當(dāng)事故處理完畢，人工重開閥門，才能解除閥門自鎖狀態(tài)。
單向閥也叫止回閥或止逆閥，使流體只能沿進(jìn)水口流動(dòng)，出水口介質(zhì)卻無(wú)法回流，遇到回流時(shí)即自動(dòng)關(guān)閉，能有效地防止有壓流體在管道中逆向流動(dòng)。安裝單向閥時(shí)，應(yīng)特別注意介質(zhì)流動(dòng)的方向，應(yīng)保證閥體上指示的箭頭方向與介質(zhì)正常流動(dòng)方向相一致，否則就會(huì)截?cái)嘟橘|(zhì)的正常流動(dòng)。底閥應(yīng)安裝在水泵吸水管路的底端。單向閥關(guān)閉時(shí)，會(huì)在管路中產(chǎn)生水錘壓力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致閥門、管路或設(shè)備的損壞，尤其是大口徑管路或高壓管路，因此在單向閥選用時(shí)應(yīng)高度注意。
過流閥也稱快速閥，是一種安全防護(hù)裝置，通常安裝在液化石油氣儲(chǔ)罐的液相管和氣相管出口或汽車、鐵路槽車的氣、液相出口。彈簧式過流閥的工作原理是：在正常的生產(chǎn)運(yùn)輸過程中，管道內(nèi)的流量在規(guī)定范圍內(nèi)，閥門開啟，流體可以順利從過流閥處通過。當(dāng)出現(xiàn)特殊情況，如管道內(nèi)介質(zhì)大量外泄，此時(shí)出口流速便超過正常流速，流速達(dá)到規(guī)定量的150%～200%時(shí)，流體介質(zhì)對(duì)閥瓣的作用力大于正常狀態(tài)下彈簧的反作用力，閥瓣壓縮彈簧使閥口關(guān)閉，從而防止設(shè)備、容器內(nèi)介質(zhì)大量流出。當(dāng)險(xiǎn)情排除以后，介質(zhì)再?gòu)木鶋嚎诼鬟^，一段時(shí)間后，閥瓣前后壓力相接近，在彈簧的作用下恢復(fù)原狀，介質(zhì)正常流過閥門。
防火閥是在一定時(shí)間內(nèi)滿足耐火穩(wěn)定性和耐火完整性的要求，一般用于通風(fēng)管道內(nèi)阻火的活動(dòng)式封閉裝置。平時(shí)處于開啟狀態(tài)，不影響設(shè)備的正常使用，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到一定溫度時(shí)，易熔金屬片自動(dòng)熔斷達(dá)到自動(dòng)關(guān)閉的目的。
一般防火閥主要設(shè)置在以下幾個(gè)部位：
（1）穿越防火分區(qū)處；
（2）穿越通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)機(jī)房的房間隔板和樓板處；
（3）穿越重要或火災(zāi)危險(xiǎn)性大的房間隔板和樓板處；
（4）穿越防火分隔處的變形縫兩側(cè)。
