外浮顶罐氮封防雷方案研究

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1、外浮顶罐氮封防雷方案研究外浮顶罐二次密封的结构有效减少了汕品的蒸发损耗量，却易在一、二次密封ZI'可的空腔内积聚高浓度油气，当浮盘遭受雷击，产纶火花吋，浮盘密封处的油气可能会引起爆炸。冃前，国内外已发生多起雷击起火事件。氮气灭火系统的引入将有效降低外浮顶罐发生火灾、爆炸等危险事故的几率，其原理是，在一、二次密封空腔内充入氮气，降低空腔内氧气的浓度，从而不能支持汕气的燃烧。氮气不但是环境友好气体，还不与其它物质或混合物发生化学反应，不会造成物质的二次污染。外浮顶罐充氮防雷系统一般主要山三部分组成，见图仁一是制氮储存；二是

2、信号处理控制；三是充氮管网，该部分有惰化防雷充氮和灭火充氮两种流程⑴。高压储罐图1系统组成示意制氮机气体压缩机1充氮系统1.1氮封用气量的确定《氮气(IG-100)火火系统设计规范》⑵推荐了火火或惰化用氮量的计算公式:100100-CS二0.7997+0.00293T(2)式中：W——全淹没灭火设计用量或惰化设计用量，单位为公斤(kg)；Kb—开口补偿系数，是个可变数对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾，在灭火剂喷放询不能自动关闭的开口，其而积不应大于防护区总内表而积的3%,在计算灭火剂用量吋，应考虑开口补偿量。开口补

3、偿系数Kb的计算公式：位=1+30心bAAo—开口总而积，单位为平方米（m'）；A—防护区的内侧而、底面、顶面（包括其中的开口）的总面积，单位为平方米（mb；V—防护区净容积。（m3,即封闭空间容积减去不会吸收灭火剂的固定结构），单位为立方米（m3）；K—防护区海拔高度修正系数（按附录E的规定取值），是个可变数；S—灭火剂气体在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积，单位为立方米每公斤（n?/kg）；T—防护区最低环境温度，单位为摄氏度（°C）；C—防护区灭火设计浓度或惰化设计浓度，单位为百分数（％）；海拔

4、高度修正系数如表E.1所示。表E.1海拔高度修正系数海拔高度m修正系数（K）「0001.1101.010000.89015000.83520000.78025000.72530000.67035000.61540000.56045000.505氮气IG-100的火火浓度和最小设计灭火浓度如表C.1所示。表C.1氮气IG-100的灭火浓度和最小设计灭火浓度可燃物名称灭火浓度（体积％）最小设计灭火浓度（体积％）丙酮29.938.9乙睛26.734.7100#航空汽汕35.846.5航空涡轮用煤油36.247.1仁丁醇37.

5、248.4环己酮42.154.72号柴油35.846.5二乙讎33.843.9乙烷29.538.4乙醇34.544.9乙基醋酸脂32.742.5己烷34.444.7C烯42.154.7异丙基醇31.340.7甲烷30.039.0甲醇41.253.6丁酮35.846.5甲基异丁酗32.342.0辛烷35.846.5戊烷32.442.1石汕讎35.045.5丙烷32.342.0标准汽汕35.846.5甲苯28.036.4聚乙烯醋酸盐34.444.7真空管道油32.442.1氮气IG-100的惰化浓度和最小设计惰化浓度如表D

6、.1。表D.1氮气IG-100的惰化浓度和最小设计惰化浓度可燃物名称惰化浓度（％）最小设计惰化浓度（％）甲烷43.047.3丙烷49.053.91.2氧含量限值未找到相关规范明确油罐防雷所需氧含量限定值，认为可根据氮气IG-100的设计浓度反算，女口，对甲烷的氮气最小设计惰化浓度为47.3%,则空气的所占体积不得人于52.7%,即氧含量不得人于52.7%*0.21=11%o文献⑶中将8%的氧含量设置为不会发牛爆燃的安全值。1.3密封腔分段根据《氮气（IG-100）灭火系统设计规范》，将氮气用作保护气体时,其保护半径为7

7、.5m,故汕罐上需布宜的喷射头个数n：n二ttD/7.5（个）（3）1.4供气管网压力氮气IG/OO气体灭火系统的喷嘴入口平均工作压力（绝对压力）的计算结果应符合下列规定：对于工业管网供气系统，应不小于0.5MPa。1.5充氮速度李恩III等⑷対外浮顶罐油气充氮惰化现象进行了模拟，考察了氮气流量在27Nm3/h下，不同流速对罐内油气浓度分布的影响，发现氮气流速对空间内油气浓度分布影响不人。现搜索到的资料，未冇充氮速度的推荐值。2控制系统根据氧气浓度控制氮气的充入量会人大降低氮气成本。鼻气浓度极限(LOC)安全冗余干扰上

8、限干扰下限23时间图1釆用基于氧气浓度的调节方式常规控制惰性化工艺中的02工艺详解如下：防止氧气浓度超过所谓氧气浓度限制(LOC),出于安全起见，确定有两个阈值，它们均低于LOCo这两个阈值均属于控制氮气冲洗的设定点。当氧气浓度达到T预下限时，氮气流会中断。当超过干预上限时，恢复充入氮气。这意味着在安全操作得到保证的同吋，该惰性系