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止回閥靠譜嗎?看完你就明白了!

止回閥靠譜嗎

 
止回閥是化工企業(yè)常見的用來防止物料倒流的一道保護措施, 但這道措施靠譜嗎?

2005年1月25日, 美國新澤西州乙炔服務(wù)公司(ASCO),由于止回閥失效, 導(dǎo)致乙炔倒流回循環(huán)水車間,通過排水閥泄漏,擴散到車間內(nèi),遇到點火源,導(dǎo)致爆炸,造成3名員工死亡, 1名員工嚴(yán)重受傷。事故詳細介紹請看CSB錄像。(這是有中文配音的CSB 錄像,感謝志愿者的無私奉獻)。

止回閥原理動畫

 
先看兩個止回閥的小動畫,對止回閥有更直觀的了解。
 
球形止回閥工作原理動畫:
止回閥案例分享
1
類似設(shè)計1
 
某高壓天然氣脫硫裝置,胺液再生系統(tǒng)的貧胺液通過高壓貧胺液泵P-622103A/B打入天然氣脫硫塔T-622101進行脫硫,天然氣脫硫塔工作壓力為4.0MPa,胺液再生系統(tǒng)設(shè)計壓力為微正壓, 一旦貧液泵P-622103A/B停車,則高壓天然氣會逆流進入胺液再生系統(tǒng),造成低壓胺液再生系統(tǒng)超壓破壞,天然氣泄露,有著火爆炸、人員傷害危險。

類似設(shè)計2
 
某石腦油預(yù)加氫裝置,預(yù)加氫反應(yīng)器操作壓力為2.5~2.8MPa(g),石腦油中間罐為常壓設(shè)計,石腦油通過高壓離心泵輸送到加氫預(yù)反應(yīng)器系統(tǒng),在加熱爐前與循環(huán)氫混合。一旦石腦油泵故障停,此時系統(tǒng)設(shè)計依靠泵出口一個止回閥防止高壓氫氣回流到低壓石腦油儲罐。石腦油儲罐頂部呼吸閥設(shè)計不可能滿足大量氫氣回流的工況, 應(yīng)此石腦油中間罐有超壓破壞的危險,氫氣和石腦油外漏,有潛在的人員傷害和火災(zāi)爆炸危險。

 
圖2:石腦油通過石腦油進液泵打入高壓加氫系統(tǒng)
 
3
止回閥設(shè)置的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
 
1、《石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)范》SH3047-93,2.2.7規(guī)定:物料倒流會產(chǎn)生危險的設(shè)備管道,應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置自動切斷閥、止回閥或中間容器等。
 
2、石油化工企業(yè)防火設(shè)計規(guī)范》GB50160-2008,7.2.7規(guī)定如下:公用工程管道與可燃氣體、液化烴和可燃液體的管道或設(shè)備連接時應(yīng)符合下列規(guī)定:
 
a)連續(xù)使用的公用工程管道上應(yīng)設(shè)止回閥,并在其根部設(shè)切斷閥;
b)間歇使用的公用工程管道上應(yīng)設(shè)止回閥和一道切斷閥或設(shè)兩道切斷閥,并在兩切斷閥間設(shè)檢查閥;
c)僅在設(shè)備停用時使用的公用工程管道應(yīng)設(shè)盲板或斷開。
 
3、《石油化工企業(yè)防火設(shè)計規(guī)范》GB50160-2008,7.2.11,規(guī)定如下:離心式可燃氣體壓縮機和可燃液體泵在其出口管道上安裝止回閥。
 
4
防止逆流的設(shè)計總結(jié)
 
通過閱讀SH3047-93與GB50160-2008,發(fā)現(xiàn)設(shè)計院完全可以設(shè)計一道止回閥防止物料逆流導(dǎo)致重大過程安全事故的可能。止回閥可以作為一道保護措施, 但依據(jù)我國的《保護層分析(LOPA)方法應(yīng)用導(dǎo)則》AQ/T3054-2015的要求,止回閥不是一道獨立的保護層(IPL), 沒有數(shù)據(jù)支持其平均要求失效概率(PFD), 也就意味著其不能有效降低事故發(fā)生頻率。
 
5
防止逆流的內(nèi)部設(shè)計規(guī)定
 
筆者收集了國內(nèi)某工程公司的內(nèi)部設(shè)計規(guī)定, 但沒有找到具體的國家或行業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)整理如下:在泵的出口應(yīng)考慮下列設(shè)置以防止倒流,當(dāng)泵出口壓力:
 
a:P≦4.0MPa:一個單向閥;
b:4.0 MPa
c:8.0 MPa
 
6
某汽油加氫裝置防逆流良好設(shè)計
 
汽油加氫反應(yīng)壓力為2.3~2.4 MPa, 為了防止在催化裂化汽油泵停機時, 高壓氫氣逆流進入低壓催化裂化汽油系統(tǒng),設(shè)計院在加氫進料泵出口有2道止回閥, 但增加泵P101A/B停機信號自動關(guān)閉催化裂化汽油流量控制閥FV00102。


圖3:加氫進料泵防逆流設(shè)計
 
7
總結(jié)
 
當(dāng)泵、壓縮機等進出口壓力相差過大時,或者連續(xù)使用的公用工程接入危險物料系統(tǒng)時, 止回閥不能有效阻止物料逆流,即使是2個止回閥也不能視為有效止回設(shè)計。在做HAZOP分析時, 建議使用逆流這個偏離進行危害分析。對于防止高壓物料逆流回低壓系統(tǒng),可能造成重大過程安全事故時,可以在有一道止回閥設(shè)計的基礎(chǔ)上, 增加以下三個選擇之一
 
1. 泵或壓縮機停聯(lián)鎖關(guān)閉出料閥;
2. 出料流量低低聯(lián)鎖關(guān)出料閥;
3. 出料閥兩端壓差低低聯(lián)鎖關(guān)出料閥。