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解决方案 Case

石油化工

日期: 2017-06-26
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一、石化行业的系统结构

石油化工(简称石化)行业是以综合利用石油(包括天然气)资源为基础,以提高生产的经济效益为目的,把有关石油化工与石油炼制工业联合起来而建立的生产经营综合体。

 

石化工厂主要由生产装置区、罐区及泵区、烟囱和火炬、管架、生产控制室、污水处理厂、消防泵房、变配电所、装卸车设施等组成。

 

二、雷击对石化行业的影响分析

2.1雷电的产生机理

雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象。

 

电位差可达数兆伏甚至数十兆伏,放电电流几十千安甚至几百千安。经验表明,对地放电的雷云绝大部分带负电荷,所以雷电流的极性也为负的。

 

2.2雷电的主要类型

直击雷:雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。

 

感应雷:包括静电感应雷和电磁感应雷。

 

2.3雷电的危害

直击雷:雷云放电时,雷电流可达几百千安。通过被雷击物体时,产生大量的热量,使物体燃烧。

 

感应雷:雷电感应是雷电的第二次作用,即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用。

 

2.4 雷击对冶金行业的影响

雷击对石化行业的影响主要体现在一下几个方面:

 

生产装置大都由金属制成

石油化工生产中的反应塔、框架、储存罐、仪表、管道、电缆等各种设备都是用金属制成。可以说,石油化工生产中的装备是由良好的导电体组成的。

 

设施高温高压、原料易燃易爆

石化生产装备中的加热炉、空压机泵房、罐容器等装置大都处于高温、高压连续生产中;此外,石化生产装置生产的石油化工原料、半成品、成品以及各种辅助材料大都属于易燃易爆物质,且会伤害人类或破坏环境。

 

电子设施广泛应用

现在的石化产业生产和控制过程中广泛应用电子产品,例如DCS、UPS、 PLC等电子产品已经在石化企业广泛应用,这使得该行业自动化程度逐步提高,对劳动力的依赖程度下降,增加了工艺的可控性,但由于电子设备中有大量的集成电路,而集成电路承受静电压的能力很低,对防雷提出了更高的要求,特别是大规模集成块,容易受雷电过电压的侵害,防雷、防静电尤其重要。

 

生产过程高度连续性

石化生产是一个连续生产的过程,装置开始投料后将不断地投料,各生产工序紧密相连,一个工序或者一台设备发生故障,都会造成装置的停车甚至发生重大事故。因此,石油化工企业对危害的化解能力较弱,重点在于预防。

 

2.5石化行业典型防雷措施

针对直击雷的防治措施

如果在罐区附近独立避雷针,若附近存在孤立金属体,很容易导致火花放电造成严重危害,故在油罐区内应尽量避免安装独立避雷针。

 

最适宜的办法就是在罐区外合适位置竖立独立避雷针,这样可以大大减少罐区储罐落雷的几率,减少了雷电对罐区的危害。

 

等电位连接

等电位连接既有在爆炸危险区中消除孤立金属体火花放电的功能,有防止雷电反击,保护人身以及设备安全的功能。

 

防止空气中的雷电感应和地下的地电位反击

独立避雷针与主接地网的地下连接点与35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间沿接地体长度不应小于15m。

 

罐区外围设置环形接地体

当雷电流流入主接地网中时,避免雷电流波在接地网中由于波形反射而抬高峰值的常用举措就是设置环形接地网。

 

采用浪涌保护器

在设备交流电源供电线的旁路上以及电子信息线路电缆芯线上接入浪涌保护器。

 

2.6石化行业雷击事故案例

2008年6月3日,中国石化集团某石化公司乙烯厂裂解装置,遭雷击引起短路起火,火头最高时约三十米,厂区附近村庄村民见状紧急自行疏散。

 

2013年8月11日,委内瑞拉东部拉克鲁斯港,一家国营炼油厂遭遇雷击引发大火,现场浓烟滚滚。

 

2005年4月21日晚,重庆市綦江县某化工厂乳化车间遭雷击发生爆炸事故,造成7名工人死亡,12名工人失踪,10人轻伤。

 

2011年11月22日晚,大连天空接连响起3声巨大的雷鸣,某集团罐区31号和32号两个十万吨级的被雷击起火,事故发生后,大连消防接报之后迅速出动了700多名官兵,180辆消防车,迅速的赶往现场,经过了1个多小时的紧急扑救,大火已经基本扑灭,目前没有人员伤亡报告,该油品码头附近停泊的船只被通知紧急离港。

 

三、故障电弧对石化行业的影响分析

3.1石化行业中故障电弧的产生原因

在石油化工企业生产过程中,由于生产与使用大量易燃易爆化学品,使工厂内生产、储存和运输过程中出现大量易燃易爆场所,而电气设备和线路在运行过程中因电弧、短路、漏电、电火花、过载和静电积聚等产生的点火源已成为火灾爆炸事故的主要原因之一。

 

3.2故障电弧对石化行业的影响

在石油化工企业的火灾和爆炸事故中,电气火灾和爆炸事故占很大比例,仅次于明火。

 

由于一般电火花温度很高,而电弧温度更可高达6000℃。因此,电气火灾和爆炸事故大都由电弧和电火花引起。

 

电弧的高温不仅能引起可燃物燃烧,而且能使金属熔化、飞溅,构成危险的火源;而电火花能否构成火灾危险, 主要取决于火花能量,当该火花能量超过周围空间爆炸性混合物的最小引燃能量时,即有可能引起爆炸。

 

而石化工厂内的环境中会存在易燃介质,其最小引燃能量较低,恰好提供了着火爆炸的条件。

 

3.3石化行业故障电弧事故案例

2006年10月28日,某公司27名施工人员在原油储罐浮顶隔舱内进行刷漆作业,在作业接近结束时,隔舱突然发生爆炸,造成13人死亡、6人轻伤,损毁储罐浮顶面积达850㎡。

 

后续经调查显示,其施工现场电气线路不符合安全规范要求,使用的行灯和手持照明灯具都没有防爆功能,故障电弧引爆了达到爆炸极限的可燃气体,导致这起重大爆炸事故的发生。

 

四、谐波和不平衡对石化行业的影响分析

石油化工行业生产线长、涉及面广,自动化程度高,装置间关联度复杂。由于生产的需要,存在大量快速变化的冲击性和非线性负荷,电力负荷构成也发生了质的变化,不可避免地产生谐波和不平衡等电能质量问题,其中谐波问题尤为突出。

 

4.1石化行业中谐波和不平衡的产生原因

荧光灯镇流器

石化装置中的照明设备大多使用电子镇流器。它能在高频时显著提高灯管的效率,但同时会在电源电流中产生谐波和电气噪音。

 

开关模式电源

大多数现代电子设备都是用开关模式电源,由于其不能连续的从电源汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流,因此开关模式电源会使电流产生大量的三次及高次谐波分量。

 

不间断电源

UPS 主要是由整流电路、逆变电路、控制电路、充电电路、电池组、旁路系统组成。现主流的UPS 整流电路采用的晶闸管相控整流电路,易产生谐波。

 

变频器

变频器在石化企业广泛应用在需自动调节和节能的电动机回路当中。变频器输入和输出分别是整流电路和逆变电路。这些原件在开断过程中,会产生高次谐波。因此变频器的整流逆变回路是主要的谐波源。

 

4.2谐波和不平衡对石化行业的影响

对石化企业供配电线路的影响

谐波和不平衡电流会增加线路损耗,同时也会影响石化企业配电网络的稳定性,导致继电保护误动作。

 

对石化企业电力设备的影响

增加石化企业变压器的功率损耗,增加发热,影响绝缘;

 

谐波会使含有电容器电网的端电压升高,电容器功率损耗也增加。尖顶波电压还会使电容器介质局部放电,缩短电容器寿命,严重时会使电容器损坏、击穿或爆炸。

 

 会使输电线路的附加损耗增加,导致电缆载流量降低。电容器和线路的容抗并联,在一定的频率下,谐波会使其发生谐振。

 

电动机附加损耗增加,影响电机效率,使电机过热。当谐波的频率接近电机本身的固有频率时,电机会发生谐振。

石油化工

 

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