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石油化工裝置防雷設計應註意的幾個問題


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摘要

針對石油化工裝置不同部位的防雷情況,介紹了在防雷設計中應註意的幾個問題。

1引言

雷電是一種常見的氣象現象,它是伴隨雷雲運動而產生的。通常當一部分帶電的雲層與另一部分帶異種電荷的雲層或者是帶電雲層對大地之間的電壓高到一定值時,就會發生放電,這就形成雷擊。

雷擊對建築物、設備、人、畜危害甚大,雷擊災害被聯合國列為十大自然災害之一。雷害分為:直擊雷、感應雷、雷電反擊、雷電波侵人(引人高電位)和雷擊電磁脈衝。

石油化工裝置是存在易燃易爆介質的爆炸和火災危險場所,其操作壓力高、裝置規模大,更增加了其危險程度;裝置的主要部分露天化,其塔、罐、容器、泵和管線等絕大部分在室外,有的塔高100多米;裝置自動化程度高,採用電子計算機和大量電子儀錶。

由於石油化工裝置具有這些特點,不同的雷會對裝置不同部位帶來危害,所以在裝置不同部位對雷電進行不同的設防,才能對雷電危害產生有效的作用。本文探討了在石油化工裝置防雷設計中應註意的問題。


2石油化工裝置區防雷的分類

原則上具有0區、1區和10區的爆炸危險環境(或建築物)可劃為第一類防雷區域(或建築物);

具有2區和11區爆炸危險環境(或建築物)可劃為第二類防雷區域(或建築物);

不屬於第一、二類防雷區域(或建築物)的屬於第三類防雷區域(或建築物)

在應用上述分類原則進行防雷區域分類時,要考慮裝置的生產特點、重要性以及發生雷電事故的可能性和後果等因素。

例如:一個佈置在高塔附近的水泵房,儘管泵房屬於爆炸危險1區環境,但因其不可能遭受直接雷擊,所以可以把它劃為第二類防雷建築物。而對於向石化聯合企業輸送原料的泵房,當其設置了有效通風設施後,其爆炸危險區劃為2區,但因其遭雷擊就可能使工廠停產,造成巨大經濟損失和人員傷亡,該泵房應劃為第一類防雷建築物。


3石油化工裝置中的建築物防雷

石油化工裝置中的建築物主要有:泵房、成品庫、壓縮機房、擠壓造料廠房、綜合樓(由辦公室、化驗室、儀錶控制室等進行不同組合)等。這部分建築物的防雷設計應遵照國家標準《建築物防雷設計規範》(GB50057).

首先對各建築物進行防雷分類。在防雷分類的基礎上,第一類防雷建築物要對直擊雷、感應雷、雷電波侵人進行設防; 第二類防雷建築物要對直擊雷、感應雷、雷電波侵人及高壓電反擊進行設防;第三類防雷建築物要對直擊雷、雷電波侵人、高電壓反擊進行設防。另外,不論哪類防雷建築物,只要建築物內有計算機電子信息設備、或自動控制設備都要對雷擊電磁脈衝進行設防。

在《建築物防雷設計規範》( GB50057)中,對各類防雷建築物的不同雷害防護措施都有詳細規定,在此不再贅述。

4石油化工戶外裝置的防雷

《建築物防雷設計規範》(
GB50057)
的第1.0.2條指出“本規範不適用於天線塔、共用天線電視接收系統、油罐、化工戶外裝置的防雷設計”。石油化工戶外裝置的防雷設計不能以該規範為設計依據。行業標準《石油化工企業生產裝置電力設計技術規範》(SH3038)第十章防雷、接地中對石油化工戶外裝置防雷作了規定。

石油化工裝置在戶外佈置了機泵、儲罐、儲槽、換熱器、料倉、塔等,這些設備通過管線連接。它們之中易受雷害的是高塔、料倉、高層構架、放空管及佈置在框架頂層的設備。對戶外裝置的防雷就要使這些設備、管線或構架免受雷害。具體做法如下:

(1)對高層金屬構架、壁厚大於4mm的金屬密閉容器(包括塔、儲罐、儲槽、換熱器、料倉等)及管道直接接地,接地點不應少於兩處,兩接地點距離不大於30 m,若大於30m增加接地點,衝擊接地電阻不應大於30Ω。這種做法就是讓構架、容器、管道等本身承擔接閃器和引下線的作用,與接地裝置組合成一個完整的防雷裝置。壁厚大於4mm的金屬設備和管道,當雷電對其直擊後,不會對其造成損傷。

 (2)排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管的接閃處理首先應考慮裝阻火器,裝有阻火器的放散管,不用裝接閃器,只要把該管與接地裝置連接,就可避免雷害,因其排出的危險介質遭雷擊引燃後,阻火器會使引燃的火焰熄滅,對裝置不構成危害。若因故不能裝設阻火器,則要裝避雷針或架空避雷網作接閃器,使放散管排出的危險介質不能因雷擊而引燃。

(3)戶外一般總會有管道進出建築物,為防雷電波沿管道引人建築物,在管道進出建築物處需進行接地。


5石油化工裝置變電所的防雷

石油化工裝置變電所是電力裝置的組成部分。雷電對電力裝置引起過電壓是電力裝置過電壓的一種,故對變電所的防雷納人過電壓保護統一設防,其設計應執行《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規範》( GBJ640)。因現在電力裝置應用電子信息元件愈來愈多,所以還要特別註意對雷擊電磁脈衝的防護。

6石油化工原油鋼儲罐的防雷

儲罐防雷設計應遵循現行國家標準《石油庫設計規範》( GB50074 )。大型儲罐不應裝設避雷針。

同時也不宜在大型儲罐附近設立高於大型儲罐的照明投光塔或監視雲台高塔。應選用一根橫截面不小於16mm2鍍錫軟銅復絞線,把儲罐內各金屬構件與罐體或浮頂做電氣連接,並通過罐壁接地,並使罐壁接地點沿圓周均勻分佈,沿周長間距不宜大於18m。接地點接地電阻不宜大於2Ω。只有這樣才可以減少大型儲罐遭受感應雷引發浮頂邊緣密封處的火災。

近幾年來採用RGA裝置的新技術是減少浮頂邊緣密封處火災的有效方法。但是,大型外浮頂原油鋼儲罐這些防雷做法也很難做到百分之百不會遭受雷電衝擊、引發浮頂邊緣密封處火災。


7結束語

防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成,三者組成一個完整的系統,若缺少其中任一部分,都不能把雷電流安全引人大地,當然接閃器和引下線有時不需要單獨設置,而是利用設備或管道本身承擔這部分功能。這種情況下,它們與接地裝置保持良好的電氣通路就是必不可少的保證。

石油化工裝置的接地是要把工作接地、防雷接地、防靜電接地、保護接地連成一個可靠的接地網,只有這樣才能更安全、更有效。

大型外浮項原油鋼儲罐以上的防雷做法也難以做到百分之百不會遭受雷電危害而引發浮頂邊緣密封處火災,一旦火災發生,泡沫消防系統及時可靠地使用是最後一道防患措施,應引起高度重視。


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