天然氣放散管阻火器

中國市政工程西南設計研究總院有限公司 張海寧

放散管是天然氣場站、閥室不可缺少的一部分。天然氣放散管管口以上7.5 m 范圍內均為爆炸危險區域，當遇到雷擊、明火或其他偶然情況產生的點火因素時，管口就可能會產生火焰，并傳向放散管內。

1 我國現行相關標準對放散管的規定

1.1 天然氣行業

(1)現行國家標準GB 50028-2006《城鎮燃氣設計規范》第6.5.12-6 條對放散管有以下規定：高壓儲罐罐區集中放散管管口高度應高出距其25 m內的建構筑物2 m 以上，且不得小于10 m。

(2)現行國家標準GB 50183-2004《石油天然氣工程設計防火規范》中第6.8.8-4 條對放散管有以下規定：連續排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口，應高出20 m 范圍內的平臺或建筑物頂2.0 m 以上。對位于20 m 以外的平臺或建筑物頂，應滿足6.8.8 的要求，并應高出所在地面5 m；第6.8.8-5條對放散管有以下規定：間歇排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口，應高出10 m 范圍內的平臺或建筑物頂2.0 m 以上。對位于10 m 以外的平臺或建筑物頂，應滿足6.8.8 的要求，并應高出所在地面5 m以上。

(3)現行國家標準GB 50156-2012(2014 版)《汽車加油加氣站設計與施工規范》中第8.3.8-2 條對放散管有以下規定：放散管管口應高出設備平臺及以管溝為中心半徑12 m范圍內的建(構)筑物2 m及以上，且應高出所在地面5 m 及以上；第9.4.6-2 條對放散管有以下規定：放散管管口應高出LNG 儲罐及以管口為中心半徑12 m 范圍內的建(構)筑物2 m及以上，且應高出所在地面5 m 及以上。放散管管口不宜設雨罩等影響放散氣流垂直向上的裝置。放散管底部應有排污措施。

1.2 電氣行業

現行國家標準GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》中第4.2.1-3 條對于放散管有以下規定：排放爆炸危險氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等，當其排放物達不到爆炸濃度、長期點火燃燒、一排放就點火燃燒，以及發生事故時排放物才達到爆炸濃度的通風管、安全閥，接閃器的保護范圍應保護到管帽，無管帽時應保護到管口。

本規范中第4.2.1-3 所規定的管、閥及煤氣和天然氣放散管等，其防雷保護應符合下列規定：金屬物體可不裝接閃器，但應和屋面防雷裝置相連。

從上述規范條文可以看出，天然氣行業規范中對放散管的高度做了要求，對放散管是否設置阻火器并未說明。放散管因為安全間距及高度的原因，通常天然氣放散管不做單獨的避雷針保護。實際工程中，放散管設計引用GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》中第4.3.2-2 條中的規定：放散管未單獨裝設接閃器，要求放散管壁厚不小于4 mm，利用放散管本身作為接閃裝置。

2 天然氣放散管運行狀態

2.1 天然氣加氣站和加壓站

加氣站和加壓站中都設有壓縮機。壓縮機一般有兩個放空接口，一個是填料廢氣排放口，另一個是安全閥排氣口。填料廢氣主要是壓縮機運行過程中腔體內所產生的廢氣，伴隨著壓縮機的運行持續產生。

加氣站設計小時流量較小，在設計之初，部分加氣站壓縮機的填料廢氣排放口未接入集中放散管，而是選擇就地排放。當加氣站運行一段時間后，壓縮機填料廢氣排放口附近有少許污漬，且伴隨嘶嘶嘶的響聲。為了運行安全，后續加氣站設計中，壓縮機的兩個放空接口均接入了集中放散管。加壓站設計小時流量較大，壓縮機運行過程中填料廢氣排放量相對較大，因此兩個放空接口均接入集中放散管。

加氣站和加壓站在運行過程中，放散管會持續的放空壓縮機填料廢氣。在已發生的天然氣放散管雷擊燃燒事件中，基本都是放散管處于連續放空狀態。

2.2 不設壓縮機的天然氣場站和閥室

不設壓縮機的天然氣場站和閥室中，放散管的主要作用是安全閥超壓時的緊急放散和管道、設備維修時的檢修放散。緊急放散和檢修放散是偶爾發生的、間歇性的放散，放散管絕大多數時間處于無天然氣狀態。

綜上所述，為防止放散管管口因雷擊燃燒時，火焰傳入放散管內，連續排放的放散管必須設置阻火器，間歇排放的放散管建議設置阻火器。

3 阻火器的設置

阻火器由能夠通過氣體的、具有許多細小通道或縫隙的材料組成。當火焰進入阻火器后，被阻火元件分成許多細小的火焰流，由于傳熱效應(氣體被冷卻)和器壁效應，使火焰流猝滅。

3.1 阻火器分類

阻火器分類見表1。

表1 阻火器分類

阻爆燃型阻火器用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延；阻爆轟型阻火器用于阻止聲速和超聲速傳播的火焰蔓延。

放空阻火器安裝在儲罐(或槽車)的放空管道上，用以防止外部火焰傳入儲罐(或槽車)內，分為管端型和普通型。其中管端型放空阻火器一端與大氣相通，為防止灰塵和雨水進入阻火器內部，頂部安裝由溫度控制開啟的防風雨帽，該阻火器為阻爆燃型；普通型放空阻火器兩端與管道相連，通過下游管道與大氣相通，分為阻爆燃型和阻爆轟型。

管道阻火器安裝在密閉管道系統中，用以防止管路系統一端的火焰蔓延到管路系統的另一端。分為阻爆燃型和阻爆轟型。

3.2 阻火器的選用

天然氣放散管阻火器根據使用場所判斷，應屬于放空阻火器。

阻爆燃型阻火器，其安裝位置宜靠近火源。阻爆轟型阻火器，其安裝位置應遠離火焰。火焰速度越高，阻火元件的結構和尺寸就越復雜，因此阻爆轟型阻火器比阻爆燃型阻火器價格高很多。根據HG/T 20570.19-1995《阻火器的設置》中4.0.1.2條：火焰波在管道內的傳播速度不僅與介質種類、所在管道的溫度、壓力有關外，還與阻火器與點火源之間的距離、安裝位置、阻火器與點火源間的管道形狀有關。因此選用的阻火器阻火元件的通道直徑要能阻止這種情況下的火焰蔓延，這就需要確定是采用阻爆燃型還是阻爆轟型阻火器，通常由試驗或根據經驗來確定。

3.3 阻火器的設置

目前天然氣放散管阻火器的設置形式有兩種，如圖1 和圖2 所示。

圖1 管端設阻火器

圖2 管中設阻火器

管端設阻火器時，應選用阻爆燃型阻火器。管中設阻火器時，當阻火器安裝位置距離放散管管口≥表2 要求值時，宜選用阻爆轟型阻火器；＜表2中要求值時，宜選用阻爆燃型阻火器。根據標準SH/T 3413-1999《石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗及驗收》中第4.3.2 條：不同公稱直徑的阻爆轟型阻火器，所要求的距火源最小安裝距離詳表2。

表2 阻爆轟型阻火器距火源最小安裝距離

另外，當放散管接入火炬前，應選擇阻爆轟型阻火器。天然氣在操作工況下的MESG(爆炸性氣體組分最大試驗安全間隙)值需大于阻火器鑒定書上標明的MESG 值。

4 結語

在天然氣放散管設計時，連續排放的放散管必須設置阻火器，間歇排放的放散管建議設置阻火器。管端設阻火器時，應選用阻爆燃型阻火器；管中設阻火器時，當滿足阻爆轟型阻火器安裝距離時，應選用阻爆轟型阻火器，否則選用阻爆燃型阻火器。根據多年的現場經驗，建議燃氣行業規范的修編能增加放散管對于阻火器設置的指導意見，從而滿足天然氣場站和閥室安全運行的需求，促進燃氣行業安全、健康的發展。