1、液化烃球罐区安全注水系统设计规定报批稿110520液化烃球罐区注水系统设计规定液化烃球罐紧急切断阀选型设计规定中国石化2011年 5月 20日液化烃球罐区注水系统设计规定 3.液化烃球罐紧急切断阀选型设计规定 10液化烃球罐区注水系统设计规定1总则1.1为了规范液化烃球罐区安全注水系统的设计、 运行管理， 做好防范重大 特大事故发生的补救措施，特制定本规定。1.2本规定适用于股份公司各分 （子）公司、 控股公司所属炼化企业液化烃 球罐的注水系统的设计和运行管理，参股公司参照本规定执行。1.3本规定提出了液化烃球罐注水系统安全设计的原则和技术要求， 液化烃 球罐的安全注水系统设计、运行管理除执行
2、本规定外，还应符合国家和行业现 行有关标准规范及中国石化集团公司相关技术和安全监督管理规定。1.4已有液化烃球罐的注水系统设计可以结合实际情况，参照本规定执行。2规范性引用文件 下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有 的修改单）适用于本规定。GB 50160-2008 石油化工企业设计防火规范SH/T3007-2007 石油化工储运系统罐区设计规范3术语和定义3.1液化烃在 15时，蒸气压大于 0.1MPa 的烃类液体，不包括液化天然气。3.2全压力式液化烃储罐 以常温压力存储的液化烃储罐。4适用范
3、围全压力式液化烃储罐。5注水系统的安全设计5.1注水系统的设计原则 注水设施的设计应以安全、快速有效、可操作性强为原则，在此前提下， 尽可能减少注水设备的一次性投入，节省注水设备的运营费用和设备的检维修 费用。5.2注水水源可采用稳高压消防水系统作为事故状态下球罐的注水水源。在进行稳高压 消防水系统管网的设计时需考虑球罐泄漏状态下 50100吨/ 小时的用水需求。5.3注水点5.3.1注水点位置5.3.1.1当物料泵的参数满足表 1和表 2中对注水水量的规定可以借用进行 注水时则需分以下两种情况 :对于需要进行注水作业的液化烃球罐可以采用直接注水或借用工艺泵注 水的方案。采用何种方案，用户在操
4、作时要根据事故状况下高压消防管网压力 和液化烃罐的压力指示进行综合判断后确定。当确定采用直接注水时，通过物 料泵入口侧管线完成向球罐的注水操作。当确定采用间接注水时，则需通过物 料泵提压后通过泵的出口倒罐线或泵进、出料管道的跨通线利用泵的入口管道 完成向球罐的注水。两注水方式的接入点位置均设在泵入口过滤器与切断阀之 间。直接注水及借用工艺泵注水系统示意流程见图 1。在利用物料泵完成注水时应满足本规定 5.4.1 条和 5.4.2 条中对注水压力 和流量的基本要求，同时要考虑进行注水操作时电机能否满足其负荷的需要。5.3.1.2当物料泵不能满足本规定 5.4.1 条和 5.4.2 条中对注水压力
5、和流 量的基本要求时，则需设置专用注水泵完成注水。专用注水泵的参数需符合本 规定的要求，与专有注水泵相连接的管线的管路等级与需注水的工艺物料的管 路等级保持一致，与物料管线接入点位置见注水系统示意流程图，设置专用泵 注水系统示意流程见图 2。5.3.2注水点的连接方式 注水点宜采用半固定式连接，需要注水时连接快装接头，实现迅速注水。快装接头及连接软管宜采用 LPG装卸车专用系列产品。实现半固定连接时除在连接端设双阀外还应加设单向阀（单向阀流向为从消防水管道流往工艺管道）及检查阀。当采用半固定连接方式时 , 对要进行注水物料管线的快装接头需集中 布置, 加强管理。具体连接方式见注水系统示意流程图
6、。5.3.3注水系统设计及控制要求5.3.3.1需将稳高压系统的消防管线甩头接至注水点附近，其距物料管线 注水连接点的距离不宜大于 5m。需消防管线提供的注水量应视液化烃管线的尺 寸确定，宜为 50t/h100t/h ，参见本规定 5.4.2 条的有关内容。5.3.3.2注水阀前后应设压力测量仪表。5.4注水泵排量及注水压力的选择5.4.1设计原则5.4.1.1通过注水管道向储罐内注入的水量应大于等于从泄漏处流出的水 量，以保证从泄漏处流出的是水而不是液化烃，从而防止液化烃的泄漏。罐内 液位不上升，从泄漏处流出的完全是水时的水量就是保证注水管道能有效工作 的最小水量。5.4.1.2注水管道内的
7、水必须具备足够的压力，此压力应大于沿程摩阻、 局部摩阻， 升高的位能（注水点到球罐最高液位的位能差） 、破损处的压力（为 液化烃在操作温度下的饱和蒸气压和该处的位能差引起的压力之和）。5.4.2注水水量及破损处压头的确定5.4.2.1由于液化烃压力储罐的泄漏和起火部位通常是发生在进出口管道 阀门处，而阀门阀体本身泄漏和破坏的可能性非常小，因此设计中一般应考虑 阀门法兰密封会被破坏或泄漏的因素。5.4.2.2可以把因法兰密封的破损而引起的泄漏近似地看作容器壁上开一 孔口，把此种泄露近似看作孔口出流，泄漏量按公式 1 计算。Q 5091 A P P0 gh/ （1）式中：P 气相饱和蒸汽压， Pa
8、（ a）；P。大气压， Pa；p 密度， kg/ m 3;Q 泄漏量， m /h ； 流量系数 , 0.62 ；2g 重力加速度 , 9.8m/s 2 ；h 从罐的最高液位到泄漏点的高差， mA 破损处泄漏面积， m。以最常用的 1000m3、2000 m3、3000 m3的球罐高度 ,以混合 C4和丙烯罐的操 作压力为例，将球罐底部常用管径 DN150、DN200、 DN250破损后泄漏量的计算 结果列于表 1（C4 泄漏量计算表）和表 2（丙烯泄漏量计算表）。表中的实际 泄漏量即为可参考的注水量。请相关企业和设计单位在进行 C3 和 C4类物料注水泵流量的确定时，可参考此表 1和表 2 的
9、数据。表 1 C4 泄漏量计算表储罐容积（m3）球罐直径（m）最高液位到 泄漏点的高 差（ m）计算泄漏量（泄漏管 DN150）计算泄漏量（泄漏管 DN200）计算泄漏量（泄漏管 DN250）备注m3/hm3/hm3/h100012.311.2925.534.0642.57200015.714.0225.934.6543.3130001815.8726.253544.00注 1：表 1 以 C4 为例，物料密度为 580；罐底和管线的高差确定为 1.4 米，罐的操作压力 0.35MPa（g）., 注 2： 实际泄漏量宜按缠绕式垫片的破损裂缝一般不会超过圆周的 1/7 （对应于圆心角约 51）进
10、行计算。表 2 丙烯泄漏量计算表储罐容积（m3）球罐直径（m）最高液位到 泄漏点的高 差（ m）计算泄漏量（泄漏管 DN150）计算泄漏量（泄漏管管 200）计算泄漏量（泄漏管管径 250）备注m3/hm3/hm3/h100012.311.2953.7971.7189.6200015.714.0254729030001815.8754.2172.390.36注 1：表 2 以 C3 丙烯物料为例，物料密度为 512；罐底和管线的高差确定为 1.4 米，罐的操作压力 1.57MPa（g） ； 注 2 ：实际泄漏量宜按缠绕式垫片的破损裂缝一般不会超过圆周的 1/7 （对应于圆心角约 51）进行计算
11、。5.4.3注水压力的确定5.4.3.1对于操作压力低于 0.4MPa（表压）的液化烃球罐，由于环罐组四 周的高压消防水系统压力基本稳定在 0.71.2MPa 之间，因此，稳高压消防水管 网的系统压力完全可以满足操作压力低于 0.4MPa（表压）的液化烃球罐的注水 压力要求。当高压消防水系统压力不能保证稳定时，需考虑借用物料泵或设置专有泵进行提压的方案5.4.3.2对于操作压力高于 0.4MPa（表压）的液化烃球罐，借用工艺泵完 成注水时，注水流量应大于或等于表 1 和表 2 的计算泄漏量，压力应大于需要 注水液化烃球罐的最高操作压力和沿程阻力降 （包括升高的位能和增大的动能） 之和。如果不能
12、满足上述两点要求，则需要设置专有泵完成注水。5.5其它补充说明5.5.1现有企业注水点已采取固定式连接而又不方便整改的， 则必须在水与 液化烃管线之间增设盲板，但不推荐使用。5.5.2寒冷地区的注水管道需采取必要的防冻措施，如：保温、伴热等。6注水系统的示意流程图6.1直接注水及借用工艺泵注水系统示意流程图 1LILI6.2 设置专有泵注水系统示意流程图 2LIGB 19666-2005GB 50160-2008SH 3020-2001SH 3038-2000TSG R0004-2009ISO 5211AttachmentsISO 5752IEC 60085IEC 60529IEC 60534
13、-4API 598API 607API 609液化烃球罐紧急切断阀选型设计规定1范围本规范规定了液化烃球罐紧急切断阀的选型设计原则和最低要求。本规范适用于中国石化新建、扩建及改建石油炼制、石油化工工程项目的 液化烃球罐紧急切断阀的选型设计。2规范性引用文件下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有 的修改单）适用于本规范。阻燃和耐火电线电缆通则 石油化工企业设计防火规范 石油化工仪表供气设计规范 石油化工企业生产装置电力设计技术规范 固定式压力容器安全技术监察规程 Industrial Valves -
14、 Part-Turn ActuatorMetal Valves for Use in Flanged Pipe Systems - Face-to-Face and Centre-to-Face Dimensions Electrical insulation Thermal evaluation anddesignationDegrees of Protection Provided by Enclosures (IP Code)Industrial-Process Control Valves - Part 4:Inspection and Routine TestingValve Ins
15、pection and TestingFire Test for Soft-seated Quarter-turn Valves Butterfly Valves: Double-flanged, Lug- andWafer-typeAPI 6FASpecification for Fire Test for ValvesAPI 6DSpecification for Pipeline ValvesASME B1.20.1Pipe Threads, General Purpose (Inch)ASME B16.5Pipe Flanges and Flanged FittingsNPS 1/2
16、Through NPS 24 Metric/Inch StandardASME B16.10Face-to-Face and End-to-End Dimensions of ValvesASME B16.25Butt welding EndsASME B16.34Valves - Flanged, Threaded and Welding EndASME B46.1Surface Texture (Surface Roughness, Waviness, andLay)ASTM A193Standard Specification for Alloy-Steel andStainless S
17、teel Bolting for High Temperature or High Pressure Service and Other Special Purpose ApplicationsASTM A320Standard Specification for Alloy-Steel andStainless Steel Bolting for Low-Temperature ServiceFCI 70-2Control Valve Seat LeakageUL 1709UL Standard for Safety Rapid Rise Fire Tests ofProtection Ma
18、terials for Structural Steel3术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1紧急切断阀( emergency shutoff valve ) 专用于安装在液化烃球罐的进出口管道上，当罐区内发生火灾、泄漏等事 故时能够快速及紧密切断( TSO)和隔离易燃及有毒物料的开关阀。当球罐液位 达到或超过高高液位限时，紧急切断阀能用于防止物料溢罐。从紧急切断阀到 球罐管口之间除了接管外不得安装任何其它管件或阀门，其间距应符合配管安 装、阀门维修和工艺要求。紧急切断阀应具有自动和手动关闭功能，手动关闭 功能应包括控制室遥控手动关闭及现场手动关闭。3.2关断时间( shutoff t
19、ime ) 紧急切断阀依靠气动、电动或电液执行机构关闭时，由控制系统、安全仪 表系统(SIS)或操作员发出关闭阀门信号开始至液流完全关断为止所经历的时 间，以秒( s)为单位。4紧急切断阀选型设计4.1选型设计原则4.1.1当液化烃球罐区有可靠的仪表空气系统时，应选用气动紧急切断阀。4.1.2当液化烃球罐区无仪表空气系统、 但有负荷分级为一级负荷的电力电源 系统时，应选用电液执行机构或电动执行机构驱动的紧急切断阀。一级负荷电 力电源系统的设计应符合 SH 3038-2000 规范。4.1.3紧急切断阀的防火要求应符合 GB5 0160-2008 的相关规定，紧急切断阀 应选用符合 API 60
20、7 或 API 6FA 标准的火灾安全( fire-safe )型阀门。4.1.4位于火灾危险区内并用于驱动和控制电动紧急切断阀的电源电缆和信 号电缆应选用符合 GB/T 19666-2005 标准的耐火型电缆或按其耐火要求做电缆 耐火保护。4.1.5紧急切断阀的公称通径、 压力等级、 配管连接形式及等级和阀体材质应 符合其所安装管道的配管材料等级规定。4.1.6紧急切断阀的安装支架、轴承、键销、紧固件等配件应选用钢制材料。4.1.7严禁用石棉或层压石棉作阀门填料和垫片材料。4.2阀体选型设计4.2.1在满足本规定的其它技术要求下， 球阀、闸阀和蝶阀均可用于紧急切断 阀，但不得选用截止阀( G
21、lobe Valve )。对用于公称通径 DN200 的阀门宜选 用球阀或闸阀，对公称通径 DN200 的阀门宜选用闸阀、三偏心蝶阀或双偏心 高性能蝶阀。4.2.2紧急切断阀不需要进行口径计算和噪音计算， 阀体的公称通径应与工艺 管道相同。4.2.3阀体的设计和制造应符合 ASMEB 16.34 标准或等同中国标准，阀体的压 力等级不应低于 300Lb，阀体及配件的设计压力、设计温度、材质和耐腐蚀性能不得低于配管材料等级规定，所有承压部件应满足管道设计条件4.2.4阀体材质应符合配管材料等级规定， 一般为碳钢或低温碳钢， 工艺介质 有特殊要求时可选用不锈钢、双相不锈钢或其它特种合金，阀盖、盲端
22、、延长 阀盖等与介质接触部件的材质及等级不应低于阀体。4.2.5阀体的配管连接形式、 等级和螺栓 / 螺母/ 垫片规格及材质应符合配管材 料等级规定，当配管材料等级规定未作要求时，应符合下列规定：a） 法兰型终端连接应符合 ASME B16.5标准，垫片应符合 ASME B46.1标准，螺栓、螺母的材质应符合 ASTM A193和 ASTM A320标准；b） 对焊型终端连接应符合 ASME B16.25标准；4.2.6法兰型终端连接阀门的面到面尺寸应符合下列规定：a） 法兰型球阀的面到面尺寸应符合 ASME B16.10标准；b） 法兰型蝶阀的面到面尺寸应符合 API 609 中的 B 类短
23、型阀门或 ISO 5752标准；c） 法兰型闸阀的面到面尺寸应符合 API 6D 标准。4.2.7用于烃类介质的角行程阀门（球阀、蝶阀、偏心旋转阀等）应首选法兰 连接型，当 DN 12”时，蝶阀及偏心旋转阀也可选用支耳（ Lug）连接型，严禁 选用对夹（ Wafer）连接型。4.2.8紧急切断阀的阀体应符合 API 607 或 API 6FA 耐火试验标准。4.2.9紧急切断阀应选用铸钢或锻钢阀体，阀体的测试与检验应符合 API 598 标准。4.3阀内件选型设计4.3.1紧急切断阀应选用金属密封阀座及阀内件， 带防火垫片及增强型柔性石 墨填料，金属密封的要求也可以通过使用特殊设计的软阀座实现
24、，保证软阀座 在火灾时（烧化）阀门为金属对金属密封。阀座及阀内件应能承受 API 607 或 API 6FA 标准的耐火试验。4.3.2在同时作为进出口总管紧急切断阀时， 应选用双向密封型阀内件， 阀门 泄漏等级应至少达到 FCI 70-2 等级 V（Class V ）标准。4.3.3阀座及阀内件材质最低为 316SS，当工艺介质有特殊要求时应选用其它 材质，并根据需要对阀内件做表面硬化处理。4.3.4阀芯（如：球、蝶板）应由整块金属经机加工或锻造而成，不得采用分段制造及中空阀芯，阀杆应装有防吹出装置。4.4阀盖与填料选型设计4.4.1阀盖应选用符合制造厂标准的整体式或螺栓式结构。4.4.2阀
25、盖的压力、温度额定值及材质应与阀体一致。4.4.3阀盖的选型应符合下列规定：a） 当操作温度为 0 232时，应选用普通型阀盖；b） 当操作温度低于 0时，应选用长颈型阀盖；c） 对于高毒性、强致癌物等高危害性介质， 应选用波纹管密封型阀盖。 带波纹管密封的阀应配有压力表，当波纹管泄漏时应有指示。4.4.4紧急切断阀的密封填料及填料函结构应选用双层密封填料结构。4.4.5紧急切断阀应选用增强型柔性石墨填料（密度 1360kg/m3）并配有上 下密封环，选用其它密封填料应满足 API 607 或 API 6FA 标准。4.5执行机构选型原则4.5.1在有可靠仪表气源的场合应选用气动执行机构， 在
26、没有仪表气源的场合 应按 4.1.2 及 4.1.3 条执行。4.5.2应根据工艺对阀门最大关闭压差、 阀体口径及关断时间的要求， 合理选 择执行机构的额定输出力矩并进行核算。执行机构的安全系数、尺寸（活塞面 积）应由制造厂选择，确保不会对阀杆和阀座造成损害。4.5.3执行机构应能保证阀门在各种工况下 （包括最大差压） 平稳开启及关闭， 执行机构的输出力矩应至少留有 50%的安全系数，即执行机构的输出力矩应为 阀门最大扭矩的 1.5 倍，并且不应对阀门造成损坏，执行机构应有限位保护功 能。4.5.4阀门制造厂应提供阀门最大破坏扭矩， 阀轴的强度应至少按执行机构最 大扭矩的 1.15 倍选定。4
27、.5.5紧急切断阀的全行程关断时间不应超过 1s/ 英寸阀门通径（如： DN= 6” 的阀门，关断时间 6s）。4.5.6紧急切断阀的全行程打开时间应符合安全和工艺操作要求。4.5.7气动执行机构应配有与阀轴直接相连的阀位指示器。 阀的开、 关位置应 采用文字明确标识4.5.8执行机构与阀体的连接应符合 ISO 5211 标准或制造厂标准。4.5.9紧急切断阀的执行机构不应设置行程机械限位装置。4.5.10执行机构的电子 / 电气部分的防爆等级不应低于安装场所的防爆等级， 外壳防护等级不应低于 IEC 60529 规定的 IP65 。4.5.11在液化烃球罐区的火灾危险区外应设置紧急切断阀的现
28、场操作开关， 其 接点信号直接送至气动执行机构的电磁阀或电液、电动执行机构的 ESD动作端子，用于在紧急情况下现场手动关闭紧急切断阀。4.5.12执行机构应在阀门制造厂装配及测试合格后，由阀门供货商整体供货， 执行机构在工厂调试后，应作永久定位标记，确保现场安装时不至于发生位置 变化，执行机构供货商应协助阀门供货商做好工厂及现场的安装及调试工作。4.6 气动执行机构选型设计4.6.1紧急切断阀应首选仪表空气故障关型 （FC），选用弹簧返回型单作用气 缸执行机构，弹簧表面应做防腐处理。4.6.2当工艺特别要求阀门为仪表空气故障保持型（ FL）时，应选用双作用气 缸执行机构并配有仪表空气储罐，阀门
29、保位时间不应低于 48h。4.6.3气动执行机构的规格应确保阀门在下述条件下能够全行程动作： 上游操 作压力（ P1）的 125%或最大切断差压（ Pmax）的 110%，二者取较大值。4.6.4气动执行机构的尺寸应根据仪表空气的最低压力来计算并选型， 当仪表 空气的最低压力值无法确定时，应按照 415 kPag 计算。4.6.5气动执行机构及其组件的强度应至少能承受执行机构产生的 1000kPa 的推力。4.6.6电磁阀、限位开关、手轮 / 手柄、气动继动器、气动保位阀、快速排气 装置、气动先导阀、空气过滤减压器及储气罐等附件的选用应符合阀门规格书 的要求，所有附件的安装不得影响阀门的火灾安
30、全和故障安全。4.6.7在气动执行机构的气缸上应能加装易熔塞，易熔塞的熔点宜为 250， 当气缸温度达到或超过易熔塞的熔点时，易熔塞熔化将气缸内的压力泄放掉， 使另一侧气缸内的弹簧或储气罐内的压缩空气推动活塞将阀门关闭。4.6.8在气动执行机构的气路上应能加装手动阀， 现场操作手动阀能将阀门关 闭，该手动阀应设铅封保护。4.6.9用于紧急切断阀的电磁阀应符合下列规定：a)电磁阀应选用直接作用式、至少 5.5 毫米流通孔径、 316 不锈钢阀 体；b)电磁阀应选用 24V DC 供电、最大功耗 4W、高温(等级 H)绝缘 耐用型及长期带电型线圈；c)用于弹簧复位型单作用执行机构的电磁阀应为 2 位3 通型、通用型 及断电排气式，用于双作用执行机构的电磁阀应为 2位 4通型或 2 位 5 通型。d)电磁阀的防爆等级不应低于 Exd IIB T4，防护等级不应低于 IP65。4.6.10用于紧急切断阀的储气罐应符合下列规定：a)储气罐应为碳钢材质， 符合 TSGR 0004-2009 规范，并具有压力容 器证书；b)储气罐最小容积应满足阀门在 415kPag仪表空气压力下阀门全行程 开、关各 1 次的储气量。4.6.11气动执行机构的气源质量及供气配管应符合下列规定：a)气动执行机构的气源质量应符合 SH 3020-2001 规范；b)所有气动附件
