氯化氫合成防雷改造

王曉霞，谷 豪

（新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司泰山鹽化工分公司，山東泰安 271024）

氯化氫合成防雷改造

王曉霞，谷 豪

（新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司泰山鹽化工分公司，山東泰安 271024）

泰山鹽化工是生產(chǎn)易燃易爆產(chǎn)品的企業(yè)，生產(chǎn)現(xiàn)場的防火控制非常嚴(yán)格，尤其是避雷設(shè)施。運(yùn)行以來，氯化氫合成工段曾經(jīng)發(fā)生過幾次雷擊著火事件，雖然沒有造成嚴(yán)重后果，但防雷設(shè)施改造勢在必行。改造后，再也沒有出現(xiàn)過雷擊著火事件，解決了氫氣放空造成雷擊著火的重大安全隱患，保障了正常安全生產(chǎn)。

氯化氫；防雷；改造

1 項(xiàng)目的提出

新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司泰山鹽化工分公司是生產(chǎn)易燃易爆產(chǎn)品的企業(yè)，因此，在生產(chǎn)現(xiàn)場的防火控制非常嚴(yán)格，尤其是避雷設(shè)施。該公司自生產(chǎn)運(yùn)行以來，氯化氫合成工段曾經(jīng)發(fā)生過幾次雷擊著火事件，雖然沒有造成嚴(yán)重后果，但必須對防雷設(shè)施進(jìn)行改造，避免雷擊著火的發(fā)生、徹底消除安全隱患。

2 項(xiàng)目的前期分析與準(zhǔn)備

技術(shù)人員查閱了氯化氫合成工段避雷針設(shè)計(jì)等資料，分析如下：

1）幾次雷擊著火事件都發(fā)生在PVC減量而燒堿滿負(fù)荷生產(chǎn)、氫氣放空量大時(shí)。

2）氯化氫合成工段為3層框架樓結(jié)構(gòu)，樓頂平面尺寸為：東西長30m、南北寬10m，樓頂高15m，原設(shè)計(jì)氫氣放空管安裝在樓頂?shù)奈鞅苯瞧珫|方向5.5m，高出樓頂7m；廢氣排放風(fēng)機(jī)和管道高出樓頂7m。改造前樓頂安裝避雷針6支，其中東側(cè)2支高度為8m，其余4支高度為12m。氫氣放空管在4支12m避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)，能夠保護(hù)到氫氣放空管管口以上2m，氫氣放空量少時(shí)基本滿足要求。

3）原設(shè)計(jì)氫氣放空是在燒堿電解廠房東側(cè)，有專門的避雷塔保護(hù)氫氣放空管，PVC裝置運(yùn)行后由于工藝壓力調(diào)節(jié)的需要，將氫氣放空改到氯化氫合成廠房，管徑為DN80，氫氣出口速度太大（有時(shí)可達(dá)到53m/s）。管口朝向北方、屬迎風(fēng)方向，不利于排出的氫氣迅速擴(kuò)散。由于氫氣放空量較大（最大時(shí)可達(dá)到1 800m3/h），原設(shè)計(jì)避雷針不能滿足要求，需進(jìn)行改造。

3 項(xiàng)目的實(shí)施過程

3.1 經(jīng)過對氯化氫合成電氣施工圖防雷專篇的認(rèn)真分析，確定項(xiàng)目改造方案

（1）將DN80氫氣放空管改造為DN80-DN250的圓錐形擴(kuò)散管，擴(kuò)散管長度為1.6m，并在管口上方加裝管帽，通過計(jì)算氫氣出口流速可從53m/s降低到6m/s；氫氣從管口出來后由原來的向斜上方高速集中擴(kuò)散，加擴(kuò)散管和管帽后變成向四周擴(kuò)散。

（2）總高度由原來的7m降低到4m。

（3）原設(shè)計(jì)避雷針均為普通型，效果不理想，根據(jù)海晶設(shè)計(jì)院的建議，安裝提前放電型避雷針。選用型號為：QBTS-3000+提前放電避雷針。

（4）在氯化氫合成樓頂對氫氣放空管起保護(hù)作用的4支避雷針中，西北角一支距離放空管最近（5m），主要對氫氣放空管進(jìn)行保護(hù)，所以，更換這一支避雷針效果比較理想。

（5）根據(jù)原技術(shù)要求，避雷針應(yīng)高于放空管5m以上；由于原來相鄰3支避雷針的高度為12m，為保證和另外3只避雷針對樓頂其他設(shè)施的聯(lián)合保護(hù)效果，因此確定改造后的避雷針高出樓頂?shù)目偢叨葹?2m，比氫氣放空管管帽高出8m。

3.2 氯化氫合成防雷改造項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)

將原設(shè)計(jì)管徑為DN80氫氣放空管，改為DN80-DN250圓錐形擴(kuò)散放空管，并在管口加裝管帽，氫氣出口流速從53 m/s降低到6m/s、由原來的向斜上方高速集中擴(kuò)散變成向四周擴(kuò)散；總高度由原來的7m降低到4m，采用新型的QBT-S-3000+提前放電避雷針。

3.2.1 工作原理

雷電是由雷云中心點(diǎn)開始產(chǎn)生，并借著向下前導(dǎo)的脈沖向地表擴(kuò)散的。當(dāng)雷電云層形成時(shí)，云層與地面之間產(chǎn)生一個電場（大氣），此電場強(qiáng)度可達(dá)到5kV/m。從而使地面凸起部分或金屬部件上開始出現(xiàn)電暈放電。

當(dāng)雷電云層內(nèi)部形成一個下行先導(dǎo)時(shí)，地表的電場強(qiáng)度迅猛增大，閃電電擊便開始了。下行先導(dǎo)電荷以階梯形式向地面移動，下行先導(dǎo)攜帶著的電荷使地面建立了電場。

從地面上的建筑物或物體產(chǎn)生了一個上行的先導(dǎo)。此上行先導(dǎo)向上傳播一直到與下行先導(dǎo)會合。此時(shí)，閃電電流便流過所形成的通道。地面上的其他建筑物可能會生成好幾個上行先導(dǎo)，與下行先導(dǎo)會合的第一個上行先導(dǎo)決定了閃電電擊的地點(diǎn)。

提前放電避雷針的工作原理就是在電場迅速增加時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)使接閃器尖端周圍的空氣離子化，形成尖端放電現(xiàn)象，從而產(chǎn)生一個比普通避雷針更快的上行放電通道，迅速安全地將雷電截?fù)艏鞍踩匦狗诺酱蟮亍?/p>

3.2.2 特性

性能優(yōu)越：搶先放電時(shí)間 30～60μs，即優(yōu)先引雷入地；在相同的安裝高度下，比普通避雷針保護(hù)范圍大；落雷更準(zhǔn)確，減小了雷擊點(diǎn)落于非避雷針體的概率。

安全可靠：無放射性元素，不銹鋼材料，耐腐蝕，抗風(fēng)能力強(qiáng)；純物理結(jié)構(gòu)型避雷針，無源，無需供電，無耗能元件，免維護(hù)；外型美觀，安裝簡單，可安裝于環(huán)境惡劣場所。

4 項(xiàng)目應(yīng)用效果分析

改造后將原設(shè)計(jì)管徑DN80氫氣放空管，改為DN80-DN250圓錐形擴(kuò)散放空管，并在管口加裝管帽，氫氣出口流速從53m/s降低到6m/s、由原來的向斜上方高速集中擴(kuò)散變成向四周擴(kuò)散；總高度由原來的7m降低到4m。采用了新型的QBT-S-3000+提前放電避雷針，在電場迅速增加時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)使接閃器尖端周圍的空氣離子化，形成尖端放電現(xiàn)象，從而產(chǎn)生一個比普通避雷針更快的上行放電通道，迅速安全地將雷電截?fù)艏鞍踩匦狗诺酱蟮亍＝鉀Q了氫氣放空造成雷擊著火的重大安全隱患，保障了泰山鹽化工的正常安全生產(chǎn)。

Reforming of Hydrogen Chloride Synthesis

Wang Xiao-xia，Gu Hao

Taishan salt chemical industry is the production of flammable and explosive products business，the production site of the fire control is very strict，especially lightning protection facilities.Since the operation，the hydrogen chloride synthesis section has occurred several lightning events，although not cause serious consequences，but the lightning protection facilities is imperative.After the transformation，there has never been a lightning incident，to solve the hydrogen vent caused by lightning hit a major security risks，to protect the company’s normal safe production.

hydrogen chloride；lightning protection；transformation

TE65

A

1003–6490（2017）10–0155–02

2017–07–05

王曉霞（1984—），女，山東萊蕪人，助理工程師，主要研究方向?yàn)檎飨到y(tǒng)、公用工程工藝、電氣、維修技術(shù)等。