分析探討了泵與工藝設備緊急隔離閥的設置原則。對緊急隔離閥閥型結構的選擇以及安裝做了簡單說明。參考API607的說明對緊急隔離閥的防火測試做了簡要說明。并對緊急隔離閥執行機構的設計和選型進行了深入探討。結合相關案例對緊急隔離系統的相關安全聯鎖的設置原則做了簡單闡述。

　　石油化工企業的原料和產品大多數都是易燃易爆，生產工藝比較復雜，上下游之間的聯系比較緊密。因此稍有不慎很容易發生火災。一旦發生火災，如果能及時切斷火災源就可以最大限度的減小火災對生產裝置的影響，防止災情進一步擴大。真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為設置隔離是減輕火災損失的重要手段之一。

1、緊急隔離閥的設置原則

　　緊急隔離閥的設置與設備容積的大小、介質、溫度以及機泵功率、容量有著密切的關系。參考國內外工程公司的做法，現就某兩個公司的設計原則說明如下：

　　A公司的設置原則：

　　容積大于8m3的LPG儲罐;

　　容積大于8m3的烴(或其他可燃物)儲罐，且介質溫度高于介質自燃溫度或者高于250℃;

　　容積大于16m3的烴(或其他可燃物)儲罐;

　　大型機組，功率超過150kW。

　　B公司的設置原則：

　　泵內工藝介質(為可燃物)溫度高于正常的沸點，入口和出口總儲存量超過450kg，且泵密封系統潛在的泄漏速率超過450kg/min(如果詳細設計承包商的彌散模型可以確定泄漏量超過1300kg時也不會高于爆炸下限，則可以適當抬高泄漏速率值);

　　泵內工藝介質(為可燃物)溫度高于自燃點，入口和出口總儲存量超過450kg;

　　以上泄漏量計算是假定泵密封系統發生災難性損害時的情況，如果采用無泄漏型泵，則隔離系統可以取消。

　　目前國內大多數項目基本上泵設緊急隔離系統與A公司的設置原則比較接近。

2、隔離系統的組成

　　隔離系統設置的目的是當發生火災時能夠及時切斷火災源-可燃物質。根據有關規定，如API2510要求，大型儲罐在火災發生15min內，所有位于罐最高液面下管道上的切斷閥應能自動關閉或遙控操作。為此，自動隔離系統至少由下列元素構成：

　　緊急隔離閥(EBV)，執行隔離動作;

　　現場緊急隔離按鈕，發生火災時，能立即就地切斷隔離閥。要求緊急隔離按鈕設在現場發生火災時操作人員能方便、安全到達且醒目的位置，一般要求此按鈕距離相關泵15m以外。

　　控制室緊急隔離按鈕，發生火災時，能立即遙控切斷隔離閥;

　　安全聯鎖系統(SIS或DCS)，發生火災時，根據工藝要求完成相關安全聯鎖功能;

　　其他相關附件，如電纜、接線盒、手輪、限位開關等。

3、緊急隔離閥(EBV)設計原則

3.1、閥型選擇

　　根據APIRP553相關規定，緊急隔離閥(EBV)通常分為以下四種類型：

　　A型安裝在設備上的手動操作閥，這類閥門安裝在發生泄漏但不會發生火災的場所;

　　B型安裝在工藝管道上的手動操作閥;這類閥門安裝在離著火泄漏點25英尺以外的場所，且閥門尺寸不大于8英寸，壓力等級不超過ASMECLASS300。

　　C型安裝在工藝管道上的動力操作閥;這類閥門安裝在離著火泄漏點25英尺以外的場所，且閥門尺寸大于8英寸，高度不高于15英尺，壓力等級超過ASMECLASS300。

　　D型動力操作的閥門，并能通過安裝在現場和控制室的按鈕關閉閥門。這類閥門的安裝位置沒有太多限制，但控制按鈕應安裝在離著火泄漏點40英尺以外的火災危險區以外�；馂奈ｋU區域內的執行機構、控制電纜、動力管路等采用防火設計或者設計成火災情況下，操作不會失效。此外配管配線的支架也應采用防火設計。

　　緊急隔離閥一般采用D型。

　　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。

　　閘閥一般應用在口徑較大的場所(DN250以上)，投資相對球閥來說比較低廉。閘閥的主要缺點是：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。

　　球閥主要應用在中低壓場所，考慮到投資因素，口徑一般不易大于DN250。選用球閥時，工藝介質應潔凈，介質溫度較低時可選用非金屬密封閥座環，介質溫度較高時應選用金屬密封閥座環。

　　三偏心蝶閥具有轉動力矩大、密封和關斷性能好、重量輕、結構尺寸小以及造價便宜等特點。在中低壓工藝管道上可以代替閘閥。

　　緊急隔離閥門采用嚴密關斷型(TSO)。一般對于金屬硬密封的隔離閥，泄漏等級一般要求ANSICLASSV以上;對于非金屬軟密封的隔離閥，泄漏等級一般要求為ANSICLASSVI。并盡量滿足上下游雙向密封的要求。

3.2、閥門結構

　　緊急隔離閥與普通切斷閥相比最大的區別就是防火設計。在火災發生時，采用隔離閥將著火點與可燃物儲存設備隔離。由于平面布置的限制，緊急隔離閥往往處在火災危險區域。為此，需要該閥在火災發生情況下，在一定時間(一般不低于30分鐘)內仍可以嚴密隔離，以達到減小火災的目的。能否在這段時間內依然保證嚴密隔離效果就成為緊急隔離設計的關鍵。目前廣泛被閥門生產廠用于測試的標準是美國石油學會的API607。API607測試程序簡要說明如下：

　　將測試閥門在處于關閉狀態下，充滿加壓的水，然后對閥體用火焰持續燃燒30min，期間閥體周圍環境平均溫度處在750～1000℃(1400～1800°F)，且任一測溫點最低溫度不應低于700℃(1300°F)。確定這段時間內通過閥門并排到大氣中的泄漏量。在火焰熄滅后5min內用水噴射閥體使其在10min內強制冷卻至100℃(212°F)，然后確定強制冷卻期間閥門的泄漏量，完成靜態泄漏試驗后，再對閥門進行靜壓試驗評定閥門殼體及閥座的耐壓能力。測試用的燃料一般為瓦斯氣。選擇持續燃燒30min是因為這相當于撲滅大多數煉廠火災所需要的最長時間。持續時間更長的火情視為大火，比實驗預料的后果將更為嚴重。API607針對不同壓力等級和不同口徑規定了相應的泄漏量標準，低于該標準即視為滿足防火設計要求。測試標準的目的是：閥門的內部泄漏量和外部泄漏量不能超過規定值，且具有連續的可操作性。

　　緊急隔離閥在選型設計時優先選擇本質火災安全型閥門，閥門應為金屬硬密封閥座，填料選擇柔性石墨填料等。且閥座盡量為雙向密封。

　　此外，如果緊急隔離閥采用球閥，當采用非金屬軟密封時，應設計成防靜電結構。因此球體部分是通過非金屬材料夾持形成的密封，閥球旋轉動作時可能會產生靜電，必須與閥體導通。在電源電壓不超過12V的防靜電電路中，阻值小于10Ω，一旦出現靜電堆積，對可燃介質十分危險。

　　火災是一種緊急事故，在火災發生時，緊急隔離閥應自動置于危害最小的狀態，通常為關閉狀態，緊急隔離閥一般選擇F.C(事故時關閉)閥門。

3.3、執行機構選擇

　　根據APIRP553要求，閘閥應首選電動執行機構，這是因為電動執行機構在失電時可停留在原位。對緊急隔離閥來說，最重要的是關閉閥門。所以電動執行機構的防護措施以及調節回路均應在緊急隔離時被旁路。此外電動執行機構以及相應配套附件，如控制電纜等均應采用耐火型。

　　對于角行程的閥門，如球閥，優先選擇氣動執行機構，且應設計成氣源故障時可使閥門關閉。氣動執行機構分為兩類，一類為火災安全型，另一類為耐火型。

　　火災安全型執行機構在正常工況下可以遠程控制，但在火災發生時，該執行機構可能會被損壞。這類執行機構通常采用彈簧復位型，連接開閥氣源的供風管一般采用耐日照的易熔斷線路，且繞在執行機構周圍。發生火災時，氣路管路熔斷切斷氣源使閥門回到關閉狀態。另外一種做法是，在執行機構上加易熔塞，當火災發生時，易熔塞熔化，氣缸失氣閥門關閉。易熔塞一般采用耐溫135～500��(57～260℃)間金屬制作而成。

　　耐火型執行機構本身就具有耐火性能。執行機構的外殼采用耐火材料或耐火涂料覆蓋，該材料在環境溫度急劇上升時，體積能急速膨脹，形成對熱浪的阻隔。根據UL1709的要求其耐火(1093℃(2000°F))時間不小于30min。選用這種執行機構時，閥門配套附件，如電纜、氣源供風管線等，均采用耐火型，以到達整體防火設計的要求。

3.4、緊急隔離閥安裝

　　為了從源頭上切斷可燃物質，緊急隔離閥應盡量靠近設備安裝，最好位于設備或儲罐壁嘴子上。當抽出泵為2臺以上時，緊急隔離閥應安裝在泵入口公共管道上。緊急隔離閥應帶有現場緊急隔離按鈕，緊急隔離按鈕一般設在距泵15m以外的安全區域。大型機組的緊急隔離閥一般安裝在出/入口管道上。

3.5、緊急隔離閥附件

　　緊急隔離閥附件一般為電磁閥和閥位回訊開關等，某些場合可能有手輪。電磁閥應選用不銹鋼材質、低功耗型，線圈應采用高溫絕緣線圈。閥位回訊一般選用不銹鋼殼體，并帶獨立的接線盒。所有的設計均應考慮耐火災高溫工況。

4、安全聯鎖

　　緊急隔離閥由SIS或DCS安全聯鎖實現時。閥門的緊急隔離命令通常由就地或控制室內的緊急切斷按鈕發出，切斷閥門的同時通過SIS或DCS聯鎖關停相關機泵。另外，為了防止閥門誤動作給機泵帶來損壞，一般通過檢測閥位回訊的位置來聯鎖機泵。當檢測到閥全開時才允許啟泵;當檢測到閥關時，應聯鎖停泵。

5、結語

　　隨著石油化工裝置的大型化和人們安全生產意識的不斷增強，企業的火災安全理念被逐步加強。緊急隔離閥在一次性投資比較大，但考慮到其在裝置長期運行中能有效遏制火災蔓延，并大幅度降低惡性火災發生的概率，從整個項目的投資回報率角度來講，還是比較可行。由于國內沒有相關方面的詳細的標準規范，筆者希望通過本文的闡述，對大型石化裝置火災安全方面提供一些有益的啟示。