大型浸出油廠防火安全技術(shù)應(yīng)用

—大型浸出油廠防火安全技術(shù)應(yīng)用20世紀(jì)9020XX年X月以來(lái)，我國(guó)沿海間續(xù)新建一批大型浸出油廠，其中由ADM、中糧集團(tuán)、新加坡Wilmar投資興建的油廠占據(jù)很大一部分比例，這3家公司獨(dú)資或合資建筑的油廠有東海（張家港）大海（防城港）金海（秦皇島）黃海（日照）北海（天津）益海（連云港）泉海（泉州）康益（連云港）等，這些廠采納的工藝、裝備、車間結(jié)構(gòu)、配套設(shè)備、自動(dòng)掌握系統(tǒng)等根本相同，甚至裝備編號(hào)也大體相同。生產(chǎn)工藝、裝備主要有：大豆熱脫皮、擠壓膨化、環(huán)Ⅲ浸出器、混合油負(fù)壓蒸發(fā)、DTDC、廢水經(jīng)蒸煮后排放、尾氣經(jīng)礦物油汲取后排放等。這些先進(jìn)生產(chǎn)工藝裝備的引進(jìn)和應(yīng)用，使其各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，一些油廠到達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。這些廠也同時(shí)從國(guó)外引進(jìn)了一些防火安全技術(shù)裝備，其中有的工藝、裝備國(guó)內(nèi)油脂廠家從未運(yùn)用或運(yùn)用很少，如預(yù)處理進(jìn)入浸出的輸送機(jī)下料溜槽上安裝自動(dòng)閘板閥，防止停車時(shí)溶劑蒸氣進(jìn)入預(yù)處理車間；入浸輸送機(jī)安裝引風(fēng)機(jī)，防止生產(chǎn)時(shí)因浸出器正壓溶劑蒸氣進(jìn)入預(yù)處理車間；浸出車間安裝風(fēng)機(jī)對(duì)車間內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)；浸出車間除配有一般消防外，同時(shí)安裝自動(dòng)雨淋滅火系統(tǒng)等等。這些工藝、裝備的應(yīng)用提高了浸出油廠防火防爆水平，增加了浸出油廠的應(yīng)急力量。下文以ADM油廠作這部分廠的統(tǒng)稱，依據(jù)溶劑消耗及防火工藝、裝備的應(yīng)用情況等，對(duì)大型浸出油廠防火安全技術(shù)作初步探討。1溶劑的特點(diǎn)與浸出法制油的火災(zāi)危險(xiǎn)性1.16號(hào)溶劑6號(hào)溶劑是目前國(guó)內(nèi)油脂浸誕生產(chǎn)常用的溶劑，其主要成分正己烷約占74%，環(huán)己烷約占16%，另外還有少量的戊烷和庚烷，微量的芳烴。6號(hào)溶劑為無(wú)色液體，不溶于水，能溶于乙醚、乙醇，閃點(diǎn)為一21.7℃，燃點(diǎn)為233℃，簡(jiǎn)單揮發(fā)，有刺激氣味，其蒸氣密度是空氣的2.79倍，簡(jiǎn)單積聚在低凹處的地溝、地坑里，當(dāng)溶劑蒸氣在空氣中的濃度到達(dá)1.25%～7.5%時(shí)，遇明火會(huì)引起爆炸。6號(hào)溶劑還有肯定毒性，主要破壞人的造血功能，刺激神經(jīng)系統(tǒng)，吸入太多會(huì)引起頭昏、頭痛、過(guò)度興奮而失去知覺(jué)，中毒的濃度為25～30mg/L，致死濃度為30～40mg/L。1.2正己烷ADM油廠均運(yùn)用正己烷作溶劑浸出油脂。正己烷為無(wú)色液體，有微弱的特別氣味。閃點(diǎn)為-25.5℃。爆炸下限1.2%，引燃溫度560%；爆炸上限6.9%，引燃溫度244℃。最小點(diǎn)火能為0.244mJ，最大爆炸壓力為0.850MPa。正己烷極易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)大到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。1.3浸出法制油的火災(zāi)危險(xiǎn)性源于多種原因（低毒性、良好操作性能、中等水平的價(jià)格），6號(hào)溶劑與正己烷是浸出油廠最普遍運(yùn)用的溶劑，與其他大多數(shù)溶劑一樣，6號(hào)溶劑與正己烷具有易燃性、肯定條件下潛在爆炸性。因6號(hào)溶劑與正己烷閃點(diǎn)小于28℃，爆炸下限小于10%，依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》浸出車間生產(chǎn)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性危險(xiǎn)類別為甲類。依據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)，正己烷危險(xiǎn)性類別為第3.1類低閃點(diǎn)易燃液體。依據(jù)生產(chǎn)、運(yùn)用、貯存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性、可燃物數(shù)量、火災(zāi)擴(kuò)散速度以及撲救難易程度等因素，植物油加工廠的浸出廠房為嚴(yán)峻危險(xiǎn)級(jí)工業(yè)建筑場(chǎng)所：火災(zāi)危險(xiǎn)性大、可燃物多、起火后擴(kuò)散快速或簡(jiǎn)單造成重大火災(zāi)。2大型浸出油廠的溶劑消耗與防火工藝裝置與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的浸出油廠相比，由于ADM浸出油廠應(yīng)用了新工藝、新裝備、新型密封材料，這些油廠的各種消耗指標(biāo)普遍好于國(guó)內(nèi)同規(guī)模油廠，特別是溶劑消耗，有的油廠到達(dá)小于0.6kg/t料的國(guó)際先進(jìn)水平，大大削減了安全隱患。同時(shí)，防火、防爆工藝、裝備的應(yīng)用提高了工廠防火安全水平，增加了應(yīng)急力量。2.1溶劑損耗的掌握浸出車間溶劑損耗關(guān)系到工廠的生產(chǎn)本錢(qián)、安全與環(huán)保。國(guó)內(nèi)油廠的溶劑消耗普遍較高，一般為4～6kg/t料，有的甚至到達(dá)10kg/t料。其中原因除了6號(hào)溶劑餾程范圍較正己烷寬，相對(duì)蒸餾回收困難外，主要有：分水箱排出廢水未經(jīng)蒸煮而直接排入水封井；除部分油廠采納礦物油汲取尾氣中溶劑外，大多數(shù)油廠采納冷凍法回收溶劑，甚至一些油廠尾氣僅經(jīng)最終冷凝器冷卻后直接排放；混合油蒸發(fā)、汽提在常壓下進(jìn)行，與負(fù)壓操作相比，相同操作溫度下溶劑蒸出量低；裝備、管道、閥門(mén)等密封性能差，機(jī)械損耗高等等。油脂浸出的溶劑從以下幾方面引起損耗：產(chǎn)品粕、毛油中含有溶劑；廢水、廢氣排放中夾帶溶劑；機(jī)械損耗（泄漏等）。產(chǎn)品中毛油與粕殘溶而引起的溶劑損耗通常粕引爆實(shí)驗(yàn)合格，粕中溶劑含量小于750mg/kg：毛油閃點(diǎn)大于150~C，則毛油中溶劑含量小于500mg/kg；以大豆浸出計(jì)，假定豆粕得率78%、毛油得率為19%，則豆粕溶劑損耗小于0.585kg/t料，毛油中溶劑損耗小于0.095kg/t料，兩項(xiàng)合計(jì)小于0.68kg/t料。浸出排出廢水中溶劑損耗國(guó)內(nèi)浸出車間內(nèi)廢水一般為3部分：用于濕粕脫溶烘干機(jī)頂部混合氣體中粕末捕集的熱水與粕末一道排出，通常熱水循環(huán)溫度為92℃左右；用于混合油中粕末沉降的鹽水與粕末一同排出，這部分廢水溫度通常在50～55℃；溶劑分水箱中排出的廢水，這部分廢水排出溫度約在25～40℃。ADM油廠的廢水只有兩部分，主要是溶劑分水箱排出的廢水，這部分廢水是在經(jīng)蒸煮后排入水封池中；其次為礦物油汲取尾氣系統(tǒng)中汲取塔與解析塔中定期排出的廢水。礦物油汲取塔中冷礦物油（富油）水量很少，解析塔中熱礦物油（貧油）因運(yùn)用直接蒸汽而水量相對(duì)較多，就3000t/d浸出油廠而言，礦物油系統(tǒng)廢水量約為80～XXXkg/d。生產(chǎn)中，富油中水分及揮發(fā)物含小于5%，貧油中水分及揮發(fā)物含量小于1%，因此隨礦物油廢水帶出的溶劑很少，可忽視不計(jì)。而濕粕脫溶烘干機(jī)（一般為DT、DTDC）混合氣體中粕末捕集采納溶劑作捕集劑、捕集后的溶劑與粕末一道進(jìn)入脫溶烘干機(jī)內(nèi)，與濕粕一起脫溶。混合油中的粕末僅經(jīng)旋液別離器別離，而不采納鹽水沉降法別離粕屑。因此，廢水總量相對(duì)較少，廢水量主要由4方面確定：入浸料含水量、濕粕脫溶未凝聚直接蒸汽量、毛油脫溶汽提塔直接蒸汽用量、尾氣處理系統(tǒng)礦物油解析塔直接蒸汽用量。由于排出的廢水溫度掌握在85℃以上，因此，因廢水排出引起的溶耗相對(duì)較少。據(jù)東海糧油溶劑分水罐排出的廢水計(jì)量顯示，日加工量為3000～4000t大豆，排出廢水量約為8.5～10.5b/h，約合60～70廢水/t料。據(jù)測(cè)定廢水經(jīng)蒸煮5～10min，排出溫度92℃，廢水中的溶劑含量小于10rag/。因此，因排出廢水溶劑損耗約為0.0OO6～0.0007kg/t料。浸出排出廢氣中溶劑損耗浸出車間排出的尾氣中，除含有少量溶劑蒸氣、水蒸汽外，大多數(shù)為由物料夾帶的空氣。尾氣中溶劑含量主要由混合蒸氣冷凝程度確定，尾氣溫度越高，含溶量越大。而尾氣中空氣量主要由入浸料的流量與孔隙度、浸出系統(tǒng)的工藝裝備與密封狀況確定。值得留意的是，假如裝備設(shè)計(jì)產(chǎn)量偏大、而實(shí)際產(chǎn)量較小時(shí)，此時(shí)進(jìn)入浸出系統(tǒng)的空氣量相對(duì)特大。尾氣假如運(yùn)用冷凍法回收溶劑，即使尾氣溫度為0℃，尾氣中溶劑含量仍達(dá)16%（質(zhì)量百分比）左右。而采納礦物油汲取后尾氣中溶劑含量可以掌握在500mg/kg內(nèi)，東海糧油浸出排出尾氣濃度一般在200～300mg/kg。據(jù)東海糧油對(duì)礦物油汲取系統(tǒng)排出的廢氣流量測(cè)定，加工量為1500～4000t/d大豆浸出油廠，其排出尾氣量為90～240m3/h，約合1～2m3/t料，以尾氣排出溫度為36℃計(jì)，尾氣殘溶500mg/kg，折合溶劑損耗為0.0008～0.0015kg/t料。跑、冒、滴、漏粕、毛油、廢水、廢氣這幾項(xiàng)引起的溶劑損耗稱為不行防止的溶劑消耗，其總量約為0.3～1.5kg/t料?，F(xiàn)實(shí)上有些廠家即使采納混合油負(fù)壓蒸發(fā)、礦物油汲取尾氣中溶劑、排出廢水經(jīng)蒸煮等工藝，其溶劑消耗仍達(dá)3kg/t料以上，其中50%以上為機(jī)械損耗。就20XXt/d浸出油廠而言，高出1.5kg/t溶劑消耗，意味著每日3t溶劑散發(fā)于生產(chǎn)車間內(nèi)外，這不僅污染環(huán)境，也是重要的火災(zāi)隱患。浸出車間液體的泄漏很少，主要在傳動(dòng)軸的軸封、閥門(mén)的閥桿處存在少量泄漏。大量的機(jī)械損耗是由于浸出系統(tǒng)正壓引起溶劑氣體的滲漏。據(jù)皇冠公司測(cè)定，在0.03kPa的壓力下，一只q~219的孔每分鐘溶劑蒸氣泄漏量達(dá)35L。由于溶劑蒸氣的密度高于空氣，一臺(tái)充滿溶劑蒸氣、高度為3m的容器，在其底部存在0.05kPa的壓差。往往浸出器頂部有稍微的負(fù)壓，而在底部卻可能顯現(xiàn)正壓。因此，確保裝備、管道、視鏡、法蘭、墊片、溜槽等處的密封、保持浸出系統(tǒng)的負(fù)壓，防止泄漏，對(duì)降低溶劑的損耗至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)一些運(yùn)用冷凍回收法的廠家在尾氣排放管上安裝風(fēng)機(jī)使浸出系統(tǒng)保持負(fù)壓，也有的不裝風(fēng)機(jī)僅靠溶劑氣體冷凝、冷卻而產(chǎn)生少量的負(fù)壓，這種負(fù)壓往往難以維持，浸出系統(tǒng)壓力時(shí)高時(shí)低。鑒于礦物油對(duì)溶劑良好的汲取性能，因此寧愿讓空氣滲入浸出系統(tǒng)內(nèi)，也不行讓溶劑氣體從浸出系統(tǒng)內(nèi)滲出。但浸出系統(tǒng)負(fù)壓過(guò)高，不利于溶劑的浸透。一般浸出器的負(fù)壓掌握在一0.06～一0.12kPa，DT負(fù)壓稍高。ADM油廠在尾氣風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝了氣動(dòng)風(fēng)門(mén)，風(fēng)門(mén)開(kāi)啟依據(jù)礦物油汲取塔出口處的負(fù)壓自動(dòng)掌握。通常風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口負(fù)壓掌握在-1.2～-1.5kPa。20XX年，這些油廠又在浸出器冷凝器尾氣出口管安裝一只氣動(dòng)蝶閥，通過(guò)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)啟度，自動(dòng)掌握浸出器負(fù)壓，在20XX年版的NFPA36中，此裝置作為特例，答應(yīng)在冷凝器尾氣出口管上安裝閥門(mén)（從前版本NFPA36中，禁止在溶劑氣體冷凝器出口管道上安裝閥門(mén)）。新型密封技術(shù)的應(yīng)用ADM油廠中，溶劑泵、混合油泵均采納機(jī)械密封，浸出器主軸軸徑一般達(dá)q~300～q~go0，國(guó)內(nèi)大多數(shù)油廠采納填料密封，而ADM油廠采納MECO密封技術(shù)，該密封類似于機(jī)械密封，其特點(diǎn)是：由彈性體代替彈簧，彈性體材質(zhì)為FKM（具有飽和主鏈和氟代、全氟烷基或全氟烷氧基取代基彈性體），靜環(huán)采納玻璃纖維增加聚四氟乙烯（GF-PTFE），動(dòng)環(huán)采納不銹鋼材質(zhì)，整個(gè)密封設(shè)計(jì)為哈夫?qū)﹂_(kāi)式，不需拆開(kāi)軸承座、鏈輪，便可安裝密封，便于裝拆與檢查。濕粕刮板機(jī)頭、尾輪的軸封同樣采納機(jī)械密封，這些與填料密封相比，密封效果好，溶劑滴、漏少。2.2防火工藝ADM油廠引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)技術(shù)裝備的同時(shí)，其防火安全工藝技術(shù)也到達(dá)國(guó)外先進(jìn)水平，這些技術(shù)包括：浸出車間機(jī)械排風(fēng)、溶劑蒸氣封堵、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、蒸汽吹掃、裝備與容器配置泄壓裝置、自動(dòng)掌握、程序聯(lián)鎖與泄漏報(bào)警等。機(jī)械排風(fēng)6號(hào)溶劑的蒸氣密度是空氣的2.79倍，正己烷蒸氣的密度是空氣的2.97倍，它們簡(jiǎn)單積聚在低凹處的地溝、地坑里，能在較低處擴(kuò)大到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。這些溶劑必需按時(shí)除去，同時(shí)要求整個(gè)浸出車間內(nèi)保持稍微的負(fù)壓，防止溶劑擴(kuò)大到其他區(qū)域。ADM油廠在車間內(nèi)安裝有吸風(fēng)機(jī)，其多列吸風(fēng)口布置在浸出底樓略高于地坪約250mm，風(fēng)機(jī)要求每小時(shí)抽出風(fēng)量是浸出車間內(nèi)容積的6倍。溶劑蒸氣封堵由于溶劑蒸氣有較強(qiáng)的揮發(fā)性，能從浸出車間經(jīng)輸送機(jī)進(jìn)入預(yù)處理車間，國(guó)內(nèi)最常用和有效的是實(shí)行存料箱料封和采納料封絞龍對(duì)蒸氣封堵方法。ADM油廠在入浸料輸送機(jī)下料口安裝一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)，防止因浸出系統(tǒng)正壓，溶劑氣體經(jīng)輸送機(jī)進(jìn)入預(yù)處理車間。料封絞龍、存料箱在正常生產(chǎn)時(shí)能對(duì)溶劑產(chǎn)生封堵作用，但停車時(shí)，封堵料變冷收縮，封堵效果降低；有時(shí)因流量不穩(wěn)、存料箱走空也起不到料封作用。因此，ADM浸出油廠把存料箱料位與浸出器轉(zhuǎn)速變頻施行自動(dòng)程序掌握，保持存料箱料位根本穩(wěn)定；同時(shí)在入浸料輸送機(jī)到料封絞龍的下料溜槽上安裝一臺(tái)氣動(dòng)閘板閥，該閥與料封絞龍聯(lián)鎖，絞龍停止，閘板閥自動(dòng)關(guān)閉，能有效防止停車時(shí)溶劑氣體進(jìn)入預(yù)處理車間。為防止溶劑蒸氣在停車時(shí)由浸出出粕輸送機(jī)進(jìn)入粕庫(kù)，有的廠家在輸送機(jī)的進(jìn)口安裝閘板閥。DT的出料口采納旋轉(zhuǎn)閥（關(guān)風(fēng)器）能有效防止停車時(shí)溶劑氣體進(jìn)入出粕輸送機(jī)。國(guó)內(nèi)有的裝備廠家DT采納絞龍下料，雖能滿意生產(chǎn)要求，但停車時(shí)卻起不到溶劑蒸氣封堵作用。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)http：//就浸出溶劑火情而言，用水滅火無(wú)效。但盛有溶劑的裝備、容器受熱有爆炸的危險(xiǎn)，可以通過(guò)噴水對(duì)裝備降溫降壓。噴水滅火分為：濕式噴水滅火、干式噴水滅火、預(yù)作用噴水滅火、雨淋噴水滅火、水幕系統(tǒng)5種，嚴(yán)峻危險(xiǎn)級(jí)的建筑物、構(gòu)筑物，大多采納雨淋噴水滅火系統(tǒng)。噴淋頭除在整個(gè)浸出車間布置外，對(duì)浸出器、溶劑罐、毛油罐等盛有溶劑的裝備應(yīng)獨(dú)立布置，對(duì)這些裝備的噴水量依據(jù)裝備外外表積確定，NFPA36有詳細(xì)要求，見(jiàn)表1。感溫元件（內(nèi)包水銀）遍布于車間各處及浸出器、DTDC、溶劑罐四周。雨淋閥處于正常狀態(tài)時(shí)，上下水壓與氣壓處于平衡。如某處溫度過(guò)高，水銀膨脹、感溫元件裂開(kāi)，氣壓降低，水壓力沖開(kāi)雨淋閥，整個(gè)雨淋系統(tǒng)啟動(dòng)。雨淋噴水滅火系統(tǒng)可設(shè)自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)啟雨淋閥的裝置；但采納自動(dòng)開(kāi)啟雨淋閥裝置時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)有手動(dòng)開(kāi)啟裝置。依據(jù)NFPA36要求，雨淋系統(tǒng)除在浸出車間內(nèi)設(shè)置自動(dòng)與手動(dòng)開(kāi)啟雨淋系統(tǒng)的同時(shí)，在禁區(qū)外同時(shí)要設(shè)置手動(dòng)開(kāi)啟裝置，禁區(qū)外圍手動(dòng)開(kāi)啟裝置常置于預(yù)榨操作室內(nèi)。浸出車間配置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，除了要保證充足的消防貯水外，還應(yīng)確保水封池有充足的分水、排水力量，同時(shí)浸出車間圍墻要有充足的強(qiáng)度，國(guó)外就發(fā)生一例自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)啟動(dòng)后，大水沖垮圍墻，溶劑外溢的事故。表1浸出裝備噴水滅火系統(tǒng)水量要求裝備外表噴水量面積（m2）（m3/h）裝備外表噴水量面積（m2）（m3/h）裝備外表噴水量面積（m2）（m3h）注：摘自NFPA36泄壓與阻火裝置由于溶劑易揮發(fā)，盛有溶劑的裝備、容器等如溫度較高，內(nèi)部產(chǎn)生壓力，溶劑氣體可能外逸，并有爆炸危險(xiǎn)。浸出車間內(nèi)浸出器、混合油罐、溶劑周轉(zhuǎn)罐、地下溶劑罐均裝有泄壓閥。東海浸出車間泄壓閥閥徑為DN250至DN300，開(kāi)啟壓力設(shè)定為1.785kPa，校正泄壓力量30m]/h（1.65kPa），20XXt/d以上浸出器單獨(dú)配2臺(tái)，其他均各配一臺(tái)泄壓閥。泄壓閥出口管道上嚴(yán)禁安裝閥門(mén)，且排氣應(yīng)朝向安