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防火涂料在化工贮罐、石油管道中的应用

日期: 2018-04-10 13:22 浏览次数 :

  我国对石油化工企业、易燃易爆场所的火灾保护,制定有严格的防火规范和管理制度。但从火灾发生的情况来看,单靠现有的保护措施还不能完全控制火灾的扩展,因此,在现有的防火保护体系中引人新的防火保护技术和产品对提高防火功能、杜绝恶性火灾事故具有积极的意义。
  在没有防火保护的条件下,贮罐上只装有lin(2.54cm)的压力排放阀,火焰烘烤方式为燃料油油槽环绕贮罐设置时,当初始液相温度分别为37℃、26℃、10℃,BLEVE(BLEVE是指可燃的液化石油气,会形成不断增大的火球)分别在7min2s、9min和12min出现;当改变压力阀为2in压力排放阀(在测试中有足够的排放压力),对没有进行防火保护的贮罐进行火焰测试,虽然压力并未增加到贮罐的最大容许工作压力,但在测试8min后,压力排放阀在自冲击作用下引起BLEVE;传统的、只在灌顶进行水喷淋系统[喷淋强度100L/(m²·h)]保护的贮,火焰测试显示,只有在降低热量输人的情况下,才有良好的保护作用。对改进喷淋系统(喷嘴遍布整个罐体)保护的油罐进行火焰测试,水喷淋在火灾测试开始时立即启动[嗩淋强度为400L/(m²·h)],贮罐在火焰测试90min后仍然是安全的;对贮罐喷60mm蛭石混凝土防火涂料,火焰测试结果表明贮罐安全时间超过90min。可见,采用合适的防火涂料进行保护是一种最经济、易行、方便的火灾防护方法。
  石油化工企业、易燃易爆场所火灾发生时升温速度快,并伴随着爆炸而产生强大的冲击波,因此一般的防火涂层不能用于该类场所的防火保护。用于石油化工企业、易燃易爆场所进行防火保护的防火涂料应是能够经受住油类火灾的温升及爆炸所产生的冲击波考验的特种防火涂层,在研制和选择防火涂料时应注意以下几个方面。
  ①由于油类火灾升温速度极快,因此不宜采用膨胀型防火涂层,从可靠和安全的角度来讲,应采用厚型、防火涂料。
  ②多数石化设施均设在露天,因此要求防火涂料具有优良的耐候性能,以保证防火涂料在设计的使用期限内为石化设施提供有效的防火保护。
  ③在发生火灾时,部分油罐或管道会发生爆炸,因此,优异的油罐、石油输送管道防火涂料还应能够经受住油类火灾爆炸时所产生的冲击波的考验,即要求油罐、石油输送管道防火涂料应具有相当高的强度和附着力,否则,必须采取其他相应的加固措施。
  ④根据所处的环境,油罐、石油输送管道防火涂料还应具备相应的耐溶剂、耐冻融、.耐盐雾等性能。
  此外,油罐、石油输送管道防火涂料还应满足设计和施工应用中提出的一些要求。在具体应用时戴幼松等对石化设施的安全特性进行了分析,提出了如下的设想。
  对石油输送管道和一些不需要用水冷却且油罐之间的间距很大、不会受到爆炸气流冲击的油罐,可以直接将油罐、石油输送管道专用防火涂料施涂于油罐、石油输送管道的外表面进行防火保护。
  对需要用水冷却降温的大型贮罐,宜设置降温夹层,在夾层外面施涂油罐、石油输送管道专用防火涂料。正常情况下,处于表层的防火涂料可以起到一定的隔热作用,防止罐内的温度在太阳光的作用下大幅度升高,若需对罐内的油品降温,则可通过夹层的水进行冷却。在发生火灾的情况下,不仅可由防火涂料提供防火层障,而且还可利用冷却水对涂层的背火面和罐内的油料进行冷却,因此可以大大提高贮罐的耐火性能,既能为消防人员扑救火灾赢得时间,又能有效地防止油罐在火灾高温作用下再次发生爆炸。
  对于间距较小、火灾中发生爆炸可能性较大以及爆炸时所产生的冲击波较强的油罐,宜选用强度高且附着力很好的专用防火涂料,宜先设置降温夹层,并在夹层外表面施涂油罐、石油输送管道专用防火涂料,然后在涂层的外表面设置钢质面板以抵抗爆炸时所产生的冲击。在火灾中,当临近的油罐发生爆炸时,爆炸时所产生的冲击波首先作用于钢质面板上,并通过钢质面板将冲击波产生的压力较均匀地传递到涂层内部,涂层应具备足够的强度以保证在该冲击波的作用下涂层不会受到破坏,冲击波产生的压力最终会通过涂层传递到罐体。在爆炸冲击力较小的情况下,也可采用在涂层表面加设钢丝网等措施来替代钢板,以降低造价。
  用于油罐、石油输送管道的防火涂料是一种新型的防火涂料品种,目前国内尚无相应的标准和检验方法。但对油罐、石油输送管道防火涂料的性能要求,针对油罐、石油输送管道的火灾特性,应考虑进一步进行以下几个方面的研究:
①按照油类火灾升温条件进行耐火性能试验;
②耐爆炸气流冲击性能试验:
③耐老化性能试验;
④耐溶剂性能试验;
⑤耐冻融性能试验;
⑥耐高温粘接性能。
  除以上技术性能外,还应根据具体情况和使用要求对其他相关的性能进行检验,以全面地评价油(气)罐、石油输送管道防火涂料产品的性能。
  化肥厂专用高温防火涂料进行了研制和应用。化肥厂专用防火涂料不但要求耐高温、防腐性能优良,同时还要求阻燃、不燃、隔热、示温等综合性能优良。该种涂料的基料为含有一定数量羟基的纯有机硅树脂,可提高涂料的耐温性能。该类树脂与兰州应通特种材料研究所研制的自催化型固化剂N-5有着良好的室温固化性能,同时具备优良的阻燃、不燃性能。颜填料的选择包括:①填料,主要选择硅酸盐类填料,如云母、滑石、硅土、白炭黑等,它们具有较高的耐热性、耐化学介质性,且表面含有一定量的活性羟基,与有机硅树脂配合过程中和硅羟基发生反应,使涂料结构整体化,从而增强了有机硅涂料的强度和耐高温性能;②耐高温颜料,包括铬铁黑、二氧化锰、群青、酞菁蓝、氧化铁红、镉红、镉黄、铁黄、钛白、氧化锌、氧化锑等;③报警示温变色颜料,变色颜料根据用户的特殊需求选择了270℃、290℃、390℃、450℃温度梯度的复合型变色颜料;O防腐剂,选择了比铁元素活泼的锌粉作为电化学原电池防腐剂,用量占底漆的60%以上。阻燃剂可选择性能优良的复合型阻燃剂,如十溴联苯醚、三氧化二锑、氢氧化铝等。
  化肥厂专用高温防火涂料可用在高温造气炉(气化炉、变换炉、燃烧炉)上,造气炉大多为露天,除受高温氧化锈蚀外,还经受日晒雨淋及化工大气的侵蚀,腐蚀十分严重,同时易燃易爆气体浓度有时过量,易引发失火爆炸事故,造成部分钢铁设备因过热变形报废。采用上述非膨胀型防火涂料,正常生产时是极好的耐热氧腐蚀保护涂料,事故中因其优越的阻燃、不燃性能,使造气炉涂层不燃而起到极好的隔热性能,保护了过火的钢铁设备。初步计算,使用该类涂料,事故后钢铁设备损失率可以降低70%以上。此外,该类防火涂料还可用在易引起失火事故的钢铁设备上,如气化炉底座、支撑平台、管架、贯穿件热交换器等。宁夏化工厂52万吨尿素气化炉及配套钢铁设备已大量使用了该类涂料,效果甚佳。