大型浸出油厂防火安全技术的应用

大型浸出油厂防火安全技术的应用大型浸出油厂防火安全技术的应用 20 世纪 90 年代以来 我国沿海陆续新建一批大型浸出油 厂 其中由 adm 中粮集团 新加坡 wilmar 投资兴建的油厂 占据很大一部分比例 这 3 家公司独资或合资建造的油厂有东 海 张家港 大海 防城港 金海 秦皇岛 黄海 日照 北海 天津 益海 连云港 泉海 泉州 康益 连云港 等 这些厂采 用的工艺 设备 车间结构 配套设施 自动控制系统等基本 相同 甚至设备编号也大体相同 生产工艺 设备主要有 大 豆热脱皮 挤压膨化 环 浸出器 混合油负压蒸发 dtdc 废水经蒸煮后排放 尾气经矿物油吸收后排放等 这些先进生 产工艺设备的引进和应用 使其各种技术经济指标在国内处于 领先地位 一些油厂达到国际先进水平 这些厂也同时从国外 引进了一些防火安全技术装备 其中有的工艺 装备国内油脂 厂家从未使用或使用很少 如预处理进入浸出的输送机下料溜 槽上安装自动闸板阀 防止停车时溶剂蒸气进入预处理车间 入 浸输送机安装引风机 防止生产时因浸出器正压溶剂蒸气进入 预处理车间 浸出车间安装风机对车间内强制通风 浸出车间除配 有普通消防外 同时安装自动雨淋灭火系统等等 这些工艺 装备的应用提高了浸出油厂防火防爆水平 增强了浸出油厂的 应急能力 下文以 adm 油厂作这部分厂的统称 根据溶剂消耗 及防火工艺 装备的应用情况等 对大型浸出油厂防火安全技 术作初步探讨 1 溶剂的特点与浸出法制油的火灾危险性 1 1 6 号溶剂 6 号溶剂是目前国内油脂浸出生产常用的溶剂 其主要成 分正己烷约占 74 环己烷约占 16 另外还有少量的戊烷和 庚烷 微量的芳烃 6 号溶剂为无色液体 不溶于水 能溶于 乙醚 乙醇 闪点为一 21 7 燃点为 233 容易挥发 有刺 激气味 其蒸气密度是空气的 2 79 倍 容易积聚在低凹处的地 沟 地坑里 当溶剂蒸气在空气中的浓度达到 1 25 7 5 时 遇明火会引起爆炸 6 号溶剂还有一定毒性 主要破坏人 的造血功能 刺激神经系统 吸入太多会引起头昏 头痛 过 度兴奋而失去知觉 中毒的浓度为 25 30 mg l 致死浓度为 30 40 mg l 1 2 正己烷 adm 油厂均使用正己烷作溶剂浸出油脂 正己烷为无色液 体 有微弱的特殊气味 闪点为 25 5 爆炸下限 1 2 引 燃温度 560 爆炸上限 6 9 引燃温度 244 最小点火能为 0 244mj 最大爆炸压力为 0 850 mpa 正己烷极易燃 其蒸气 与空气可形成爆炸性混合物 遇明火 高热极易燃烧爆炸 与 氧化剂接触发生强烈反应 甚至引起燃烧 在火场中 受热的 容器有爆炸危险 其蒸气比空气重 能在较低处扩散到相当远 的地方 遇明火会引着回燃 1 3 浸出法制油的火灾危险性 源于多种原因 低毒性 良好操作性能 中等水平的价格 6 号溶剂与正己烷是浸出油厂最普遍使用的溶剂 与其他大多 数溶剂一样 6 号溶剂与正己烷具有易燃性 一定条件下潜在 爆炸性 因 6 号溶剂与正己烷闪点小于 28 爆炸下限小于 10 依据 建筑设计防火规范 浸出车间生产建筑的火灾危 险性危险类别为甲类 根据危险化学品安全技术说明书 正己 烷危险性类别为第 3 1 类低闪点易燃液体 根据生产 使用 贮存物品的火灾危险性 可燃物数量 火灾蔓延速度以及扑救 难易程度等因素 植物油加工厂的浸出厂房为严重危险级工业 建筑场所 火灾危险性大 可燃物多 起火后蔓延迅速或容易 造成重大火灾 2 大型浸出油厂的溶剂消耗与防火工艺装置 与国内传统的浸出油厂相比 由于 adm 浸出油厂应用了 新工艺 新设备 新型密封材料 这些油厂的各种消耗指标普 遍好于国内同规模油厂 特别是溶剂消耗 有的油厂达到小于 0 6 kg t 料的国际先进水平 大大减少了安全隐患 同时 防火 防爆工艺 装备的应用提高了工厂防火安全水平 增强了应急 能力 2 1 溶剂损耗的控制 浸出车间溶剂损耗关系到工厂的生产成本 安全与环保 国内油厂的溶剂消耗普遍较高 一般为 4 6 kg t 料 有的甚至 达到 10 kg t 料 其中原因除了 6 号溶剂馏程范围较正己烷宽 相对蒸馏回收困难外 主要有 分水箱排出废水未经蒸煮而直 接排入水封井 除部分油厂采用矿物油吸收尾气中溶剂外 大多 数油厂采用冷冻法回收溶剂 甚至一些油厂尾气仅经最后冷凝 器冷却后直接排放 混合油蒸发 汽提在常压下进行 与负压操 作相比 相同操作温度下溶剂蒸出量低 设备 管道 阀门等密 封性能差 机械损耗高等等 油脂浸出的溶剂从以下几方面引起损耗 产品粕 毛油中 含有溶剂 废水 废气排放中夹带溶剂 机械损耗 泄漏等 2 1 1 产品中毛油与粕残溶而引起的溶剂损耗 通常粕引爆试验合格 粕中溶剂含量小于 750 mg kg 毛 油闪点大于 150 c 则毛油中溶剂含量小于 500 mg kg 以大豆浸 出计 假定豆粕得率 78 毛油得率为 19 则豆粕溶剂损耗 小于 0 585 kg t 料 毛油中溶剂损耗小于 0 095 kg t 料 两项合 计小于 0 68 kg t 料 2 1 2 浸出排出废水中溶剂损耗 国内浸出车间内废水一般为 3 部分 用于湿粕脱溶烘干机 顶部混合气体中粕末捕集的热水与粕末一道排出 通常热水循 环温度为 92 左右 用于混合油中粕末沉降的盐水与粕末一同排 出 这部分废水温度通常在 50 55 溶剂分水箱中排出的废水 这部分废水排出温度约在 25 40 adm 油厂的废水只有两部分 主要是溶剂分水箱排出的废 水 这部分废水是在经蒸煮后排入水封池中 其次为矿物油吸收 尾气系统中吸收塔与解析塔中定期排出的废水 矿物油吸收塔 中冷矿物油 富油 水量很少 解析塔中热矿物油 贫油 因使用直 接蒸汽而水量相对较多 就 3 000 t d 浸出油厂而言 矿物油系 统废水量约为 80 100 kg d 生产中 富油中水分及挥发物含 小于 5 贫油中水分及挥发物含量小于 1 因此随矿物油 废水带出的溶剂很少 可忽略不计 而湿粕脱溶烘干机 一般为 dt dtdc 混合气体中粕末捕集采用溶剂作捕集剂 捕集后的溶 剂与粕末一道进入脱溶烘干机内 与湿粕一起脱溶 混合油中 的粕末仅经旋液分离器分离 而不采用盐水沉降法分离粕屑 因此 废水总量相对较少 废水量主要由 4 方面决定 入浸料 含水量 湿粕脱溶未凝结直接蒸汽量 毛油脱溶汽提塔直接蒸 汽用量 尾气处理系统矿物油解析塔直接蒸汽用量 由于排出 的废水温度控制在 85 以上 因此 因废水排出引起的溶耗相 对较少 据东海粮油溶剂分水罐排出的废水计量显示 日加工 量为 3 000 4 000 t 大豆 排出废水量约为 8 5 10 5 b h 约 合 60 70 废水 t 料 据测定废水经蒸煮 5 10min 排出温度 92 废水中的溶剂含量小于 10 rag 因此 因排出废水溶剂 损耗约为 0 0oo6 0 0007 kg t 料 2 1 3 浸出排出废气中溶剂损耗 浸出车间排出的尾气中 除含有少量溶剂蒸气 水蒸汽外 大多数为由物料夹带的空气 尾气中溶剂含量主要由混合蒸气 冷凝程度决定 尾气温度越高 含溶量越大 而尾气中空气量 主要由入浸料的流量与孔隙度 浸出系统的工艺设备与密封状 况决定 值得注意的是 如果设备设计产量偏大 而实际产量 较小时 此时进入浸出系统的空气量相对特大 尾气如果使用 冷冻法回收溶剂 即使尾气温度为 0 尾气中溶剂含量仍达 16 质量百分比 左右 而采用矿物油吸收后尾气中溶剂含量可 以控制在 500 mg kg 内 东海粮油浸出排出尾气浓度一般在 200 300 mg kg 据东海粮油对矿物油吸收系统排出的废气流 量测定 加工量为 1 500 4 000 t d 大豆浸出油厂 其排出尾气 量为 90 240 m3 h 约合 1 2 m3 t 料 以尾气排出温度为 36 计 尾气残溶 500 mg kg 折合溶剂损耗为 0 0008 0 0015 kg t 料 2 1 4 跑 冒 滴 漏 粕 毛油 废水 废气这几项引起的溶剂损耗称为不可避 免的溶剂消耗 其总量约为 0 3 1 5 kg t 料 事实上有些厂家 即使采用混合油负压蒸发 矿物油吸收尾气中溶剂 排出废水 经蒸煮等工艺 其溶剂消耗仍达 3 kg t 料以上 其中 50 以上 为机械损耗 就 2 000 t d 浸出油厂而言 高出 1 5 kg t 溶剂消 耗 意味着每日 3 t 溶剂散发于生产车间内外 这不仅污染环境 也是重要的火灾隐患 浸出车间液体的泄漏很少 主要在传动 轴的轴封 阀门的阀杆处存在少量泄漏 大量的机械损耗是由 于浸出系统正压引起溶剂气体的渗漏 据皇冠公司测定 在 0 03 kpa 的压力下 一只 q 219 的孔每分钟溶剂蒸气泄漏量达 35 l 由于溶剂蒸气的密度高于空气 一台充满溶剂蒸气 高度 为 3 m 的容器 在其底部存在 0 05 kpa 的压差 往往浸出器顶 部有轻微的负压 而在底部却可能出现正压 因此 确保设备 管道 视镜 法兰 垫片 溜槽等处的密封 保持浸出系统的 负压 防止泄漏 对降低溶剂的损耗至关重要 国内一些使用 冷冻回收法的厂家在尾气排放管上安装风机使浸出系统保持负 压 也有的不装风机仅靠溶剂气体冷凝 冷却而产生少量的负 压 这种负压往往难以维持 浸出系统压力时高时低 鉴于矿 物油对溶剂良好的吸收性能 因此宁愿让空气渗入浸出系统内 也不可让溶剂气体从浸出系统内渗出 但浸出系统负压过高 不利于溶剂的渗透 一般浸出器的负压控制在一 0 06 一 0 12 kpa dt 负压稍高 adm 油厂在尾气风机进风口安装了气动风 门 风门开启根据矿物油吸收塔出口处的负压自动控制 通常 风机吸风口负压控制在 1 2 1 5 kpa 2002 年 这些油厂又在 浸出器冷凝器尾气出口管安装一只气动蝶阀 通过调节阀门开 启度 自动控制浸出器负压 在 2004 年版的 nfpa36 中 此装 置作为特例 允许在冷凝器尾气出口管上安装阀门 以前版本 nfpa36 中 禁止在溶剂气体冷凝器出口管道上安装阀门 2 1 5 新型密封技术的应用 adm 油厂中 溶剂泵 混合油泵均采用机械密封 浸出器 主轴轴径一般达 q 300 q go0 国内大多数油厂采用填料密封 而 adm 油厂采用 meco 密封技术 该密封类似于机械密封 其 特点是 由弹性体代替弹簧 弹性体材质为 fkm 具有饱和主链 和氟代 全氟烷基或全氟烷氧基取代基弹性体 静环采用玻璃 纤维增强聚四氟乙烯 gf ptfe 动环采用不锈钢材质 整个密 封设计为哈夫对开式 不需拆开轴承座 链轮 便可安装密封 便于装拆与检查 湿粕刮板机头 尾轮的轴封同样采用机械密 封 这些与填料密封相比 密封效果好 溶剂滴 漏少 2 2 防火工艺 adm 油厂引进国外生产技术装备的同时 其防火安全工艺 技术也达到国外先进水平 这些技术包括 浸出车间机械排风 溶剂蒸气封堵 自动喷水灭火系统 蒸汽吹扫 设备与容器配 置泄压装置 自动控制 程序联锁与泄漏报警等 2 2 1 机械排风 6 号溶剂的蒸气密度是空气的 2 79 倍 正己烷蒸气的密度 是空气的 2 97 倍 它们容易积聚在低凹处的地沟 地坑里 能 在较低处扩散到相当远的地方 遇明火会引着回燃 这些溶剂 必须及时除去 同时要求整个浸出车间内保持轻微的负压 防 止溶剂扩散到其他区域 adm 油厂在车间内安装有吸风机 其 多列吸风口布置在浸出底楼略高于地坪约 250 mm 风机要求每 小时抽出风量是浸出车间内容积的 6 倍 2 2 2 溶剂蒸气封堵 由于溶剂蒸气有较强的挥发性 能从浸出车间经输送机进 入预处理车间 国内最常用和有效的是采取存料箱料封和采用 料封绞龙对蒸气封堵方法 adm 油厂在入浸料输送机下料口安 装一台抽风机 防止因浸出系统正压 溶剂气体经输送机进入 预处理车间 料封绞龙 存料箱在正常生产时能对溶剂产生封 堵作用 但停车时 封堵料变冷收缩 封堵效果降低 有时因流 量不稳 存料箱走空也起不到料封作用 因此 adm 浸出油厂 把存料箱料位与浸出器转速变频实行自动程序控制 保持存料 箱料位基本稳定 同时在入浸料输送机到料封绞龙的下料溜槽上 安装一台气动闸板阀 该阀与料封绞龙联锁 绞龙停止 闸板 阀自动关闭 能有效防止停车时溶剂气体进入预处理车间 为防止溶剂蒸气在停车时由浸出出粕输送机进入粕库 有 的厂家在输送机的进口安装闸板阀 dt 的出料口采用旋转阀 关 风器 能有效防止停车时溶剂气体进入出粕输送机 国内有的设 备厂家 dt 采用绞龙下料 虽能满足生产要求 但停车时却起不 到溶剂蒸气封堵作用 2 2 3 自动喷水灭火系统 http 就浸出溶剂火情而言 用水灭火无效 但盛有溶剂的设备 容器受热有爆炸的危险 可以通过喷水对设备降温降压 喷水 灭火分为 湿式喷水灭火 干式喷水灭火 预作用喷水灭火 雨淋喷水灭火 水幕系统 5 种 严重危险级的建筑物 构筑物 大多采用雨淋喷水灭火系统 喷淋头除在整个浸出车间布置外 对浸出器 溶剂罐 毛油罐等盛有溶剂的设备应独立布置 对 这些设备的喷水量根据设备外表面积确定 nfpa36 有具体要求 见表 1 感温元件 内包水银 遍布于车间各处及浸出器 dtdc 溶剂罐周围 雨淋阀处于正常状态时 上下水压与气压处于平 衡 如某处温度过高 水银膨胀 感温元件破裂 气压降低 水压力冲开雨淋阀 整个雨淋系统启动 雨淋喷水灭火系统可 设自动或手动开启雨淋阀的装置 但采用自动开启雨淋阀装置时 应同时设有手动开启装置 根据 nfpa36 要求 雨淋系统除在 浸出车间内设置自动与手动开启雨淋系统的同时 在禁区外同 时要设置手动开启装置 禁区外围手动开启装置常置于预榨操 作室内 浸出车间配置自动喷水灭火系统 除了要保证足够的 消防贮水外 还应确保水封池有足够的分水 排水能力 同时 浸出车间围墙要有足够的强度 国外就发生一例自动喷水灭火 系统启动后 大水冲垮围墙 溶剂外溢的事故 表 1 浸出设备喷水灭火系统水量要求 设备外表 喷水量 面积 m2 m3 h 设备外表 喷水量 面积 m2 m3 h 设备外表 喷水量 面积 m2 m3h 1 9 175 0 2 8 263 3 3 7 350 8 4 7 439 2 5 6 526 7 6 5 6l4 2 7 4 701 7 8 4 790 0 9 3 875 0 l1 2 1 050 0 13 0 1 225 0 14 9 1 400 0 16 7 1 583 3 18 6 1 758 3 23 3 l 991 7 27 9 2 208 3 32 6 2 40o 0 37 2 2 600 0 46 5 2 950 0 55 8 3 266 7 65 1 3 566 7 74 4 3 850 083 7 4 108 3 93 0 4 366 7 111 6 4 641 7 130 2 4 891 7 148 8 5 l16 7 167 4 5 325 0 186 0 5 516 7 223 2 5 866 7 260 4 6 183 3 注 摘自 nfpa 36 2 2 4 泄压与阻火装置 由于溶剂易挥发 盛有溶剂的设备 容器等如温度较高 内部产生压力 溶剂气体可能外逸 并有爆炸危险 浸出车间 内浸出器 混合油罐 溶剂周转罐 地下溶剂罐均装有泄压阀 东海浸出车间泄压阀阀径为 dn250 至 dn300 开启压力设定为 1 785 kpa 校正泄压能力 30 m h 1 65kpa 2 000 t d 以上浸出 器