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，我國沿海間續(xù)新建一批大型浸出油廠，其中由ADM、中糧集團、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、自動掌握系統(tǒng)等根本相同，甚至裝備編號也大體相同。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。這些先進生產(chǎn)工藝裝備的引進和應(yīng)用，使其各種技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，一些油廠到達國際先進水平。這些廠也同時從國外引進了一些防火安全技術(shù)裝備，其中有的工藝、裝備國內(nèi)油脂廠家從未運用或運用很少，如預(yù)處理進入浸出的輸送機下料溜槽上安裝自動閘板閥，防止停車時溶劑蒸氣進入預(yù)處理車間；入浸輸送機安裝引風(fēng)機，防止生產(chǎn)時因浸出器正壓溶劑蒸氣進入預(yù)處理車間；浸出車間安裝風(fēng)機對車間內(nèi)強制通風(fēng)；浸出車間除配有一般消防外，同時安裝自動雨淋滅火系統(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，對大型浸出油廠防火安全技術(shù)作初步探討。1溶劑的特點與浸出法制油的火災(zāi)危險性1.16號溶劑6號溶劑是目前國內(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號溶劑為無色液體，不溶于水，能溶于乙醚、乙醇，閃點為一21.7℃，燃點為233℃，簡單揮發(fā)，有刺激氣味，其蒸氣密度是空氣的2.79倍，簡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1.25%～7.5%時，遇明火會引起爆炸。6號溶劑還有肯定毒性，主要破壞人的造血功能，刺激神經(jīng)系統(tǒng)，吸入太多會引起頭昏、頭痛、過度興奮而失去知覺，中毒的濃度為25～30mg/L，致死濃度為30～40mg/L。1.2正己烷ADM油廠均運用正己烷作溶劑浸出油脂。正己烷為無色液體，有微弱的特別氣味。閃點為-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。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴大到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃。1.3浸出法制油的火災(zāi)危險性源于多種原因（低毒性、良好操作性能、中等水平的價格），6號溶劑與正己烷是浸出油廠最普遍運用的溶劑，與其他大多數(shù)溶劑一樣，6號溶劑與正己烷具有易燃性、肯定條件下潛在爆炸性。因6號溶劑與正己烷閃點小于28℃，爆炸下限小于10%，依據(jù)《建筑設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》浸出車間生產(chǎn)建筑的火災(zāi)危險性危險類別為甲類。依據(jù)危險化學(xué)品安全技術(shù)說明書，正己烷危險性類別為第3.1類低閃點易燃液體。依據(jù)生產(chǎn)、運用、貯存物品的火災(zāi)危險性、可燃物數(shù)量、火災(zāi)擴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)峻危險級工業(yè)建筑場所：火災(zāi)危險性大、可燃物多、起火后擴散快速或簡單造成重大火災(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)普遍好于國內(nèi)同規(guī)模油廠，特別是溶劑消耗，有的油廠到達小于0.6kg/t料的國際先進水平，大大削減了安全隱患。同時，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、安全與環(huán)保。國內(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10kg/t料。其中原因除了6號溶劑餾程范圍較正己烷寬，相對蒸餾回收困難外，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、閥門等密封性能差，機械損耗高等等。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驗合格，粕中溶劑含量小于750mg/kg：毛油閃點大于150~C，則毛油中溶劑含量小于500mg/kg；以大豆浸出計，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，兩項合計小于0.68kg/t料。浸出排出廢水中溶劑損耗國內(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）因運用直接蒸汽而水量相對較多，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。而濕粕脫溶烘干機（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入脫溶烘干機內(nèi)，與濕粕一起脫溶?；旌嫌椭械钠赡﹥H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較少。據(jù)東海糧油溶劑分水罐排出的廢水計量顯示，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)計產(chǎn)量偏大、而實際產(chǎn)量較小時，此時進入浸出系統(tǒng)的空氣量相對特大。尾氣假如運用冷凍法回收溶劑，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)東海糧油對礦物油汲取系統(tǒng)排出的廢氣流量測定，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，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。現(xiàn)實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3kg/t料以上，其中50%以上為機械損耗。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，主要在傳動軸的軸封、閥門的閥桿處存在少量泄漏。大量的機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35L。由于溶劑蒸氣的密度高于空氣，一臺充滿溶劑蒸氣、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，對降低溶劑的損耗至關(guān)重要。國內(nèi)一些運用冷凍回收法的廠家在尾氣排放管上安裝風(fēng)機使浸出系統(tǒng)保持負(fù)壓，也有的不裝風(fēng)機僅靠溶劑氣體冷凝、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)壓力時高時低。鑒于礦物油對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)機進風(fēng)口安裝了氣動風(fēng)門，風(fēng)門開啟依據(jù)礦物油汲取塔出口處的負(fù)壓自動掌握。通常風(fēng)機吸風(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蝶閥，通過調(diào)整閥門開啟度，自動掌握浸出器負(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（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）。新型密封技術(shù)的應(yīng)用ADM油廠中，溶劑泵、混合油泵均采納機械密封，浸出器主軸軸徑一般達q~300～q~go0，國內(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)，該密封類似于機械密封，其特點是：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），動環(huán)采納不銹鋼材質(zhì)，整個密封設(shè)計為哈夫?qū)﹂_式，不需拆開軸承座、鏈輪，便可安裝密封，便于裝拆與檢查。濕粕刮板機頭、尾輪的軸封同樣采納機械密封，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油廠引進國外生產(chǎn)技術(shù)裝備的同時，其防火安全工藝技術(shù)也到達國外先進水平，這些技術(shù)包括：浸出車間機械排風(fēng)、溶劑蒸氣封堵、自動噴水滅火系統(tǒng)、蒸汽吹掃、裝備與容器配置泄壓裝置、自動掌握、程序聯(lián)鎖與泄漏報警等。機械排風(fēng)6號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，它們簡單積聚在低凹處的地溝、地坑里，能在較低處擴大到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃。這些溶劑必需按時除去，同時要求整個浸出車間內(nèi)保持稍微的負(fù)壓，防止溶劑擴大到其他區(qū)域。ADM油廠在車間內(nèi)安裝有吸風(fēng)機，其多列吸風(fēng)口布置在浸出底樓略高于地坪約250mm，風(fēng)機要求每小時抽出風(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的揮發(fā)性，能從浸出車間經(jīng)輸送機進入預(yù)處理車間，國內(nèi)最常用和有效的是實行存料箱料封和采納料封絞龍對蒸氣封堵方法。ADM油廠在入浸料輸送機下料口安裝一臺抽風(fēng)機，防止因浸出系統(tǒng)正壓，溶劑氣體經(jīng)輸送機進入預(yù)處理車間。料封絞龍、存料箱在正常生產(chǎn)時能對溶劑產(chǎn)生封堵作用，但停車時，封堵料變冷收縮，封堵效果降低；有時因流量不穩(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)速變頻施行自動程序掌握，保持存料箱料位根本穩(wěn)定；同時在入浸料輸送機到料封絞龍的下料溜槽上安裝一臺氣動閘板閥，該閥與料封絞龍聯(lián)鎖，絞龍停止，閘板閥自動關(guān)閉，能有效防止停車時溶劑氣體進入預(yù)處理車間。為防止溶劑蒸氣在停車時由浸出出粕輸送機進入粕庫，有的廠家在輸送機的進口安裝閘板閥。DT的出料口采納旋轉(zhuǎn)閥（關(guān)風(fēng)器）能有效防止停車時溶劑氣體進入出粕輸送機。國內(nèi)有的裝備廠家DT采納絞龍下料，雖能滿意生產(chǎn)要求，但停車時卻起不到溶劑蒸氣封堵作用。自動噴水滅火系統(tǒng)http：//就浸出溶劑火情而言，用水滅火無效。但盛有溶劑的裝備、容器受熱有爆炸的危險，可以通過噴水對裝備降溫降壓。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)峻危險級的建筑物、構(gòu)筑物，大多采納雨淋噴水滅火系統(tǒng)。噴淋頭除在整個浸出車間布置外，對浸出器、溶劑罐、毛油罐等盛有溶劑的裝備應(yīng)獨立布置，對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，上下水壓與氣壓處于平衡。如某處溫度過高，水銀膨脹、感溫元件裂開，氣壓降低，水壓力沖開雨淋閥，整個雨淋系統(tǒng)啟動。雨淋噴水滅火系統(tǒng)可設(shè)自動或手動開啟雨淋閥的裝置；但采納自動開啟雨淋閥裝置時，應(yīng)同時設(shè)有手動開啟裝置。依據(jù)NFPA36要求，雨淋系統(tǒng)除在浸出車間內(nèi)設(shè)置自動與手動開啟雨淋系統(tǒng)的同時，在禁區(qū)外同時要設(shè)置手動開啟裝置，禁區(qū)外圍手動開啟裝置常置于預(yù)榨操作室內(nèi)。浸出車間配置自動噴水滅火系統(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，同時浸出車間圍墻要有充足的強度，國外就發(fā)生一例自動噴水滅火系統(tǒng)啟動后，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。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以上浸出器單獨配2臺，其他均各配一臺泄壓閥。泄壓閥出口管道上嚴(yán)禁安裝閥門，且排氣應(yīng)朝向安