6 惰化系统

6.1 一般要求

6.1.1 惰化系统应由惰性气体供给装置、氧浓度探测器（在线氧浓度探测器或便携式氧浓度探测仪）、监测控制组件（主控制器、紧急报警控制器）和供气管道等组成。氧浓度探测器应能有效地探测惰化防护区的氧浓度，控制组件在惰化防护区氧浓度达到动作氧浓度时，应能自动和（或）手动启动供气装置，并应有相应的报警。

6.1.2 惰化系统设计应包含以下因素：

a）被保护系统运行的最大允许氧浓度；
b）被保护系统的工艺、温度、压力和原料加工处理等参数；
c）惰性气体供给源及设备安装；
d）惰性气体与工艺过程相容性；
e）操作控制；
f）维修、检测和测试；
g）惰性气体泄漏的个人防护；
h）呼吸防护装备（如氧呼吸器）；
i）设备泄漏和通风漏气的惰性气体补给能力。

注：工艺设备惰化实例参见附录G。

6.1.3 应分析评估以下主要因素：

a）被保护系统工艺过程的危险性；
b）关键设备设施的危险类型、火灾风险程度。

6.1.4 监测和控制被保护系统氧浓度的相关数据信息应整理归档，主要包含但不仅限于以下内容：

a）监测和控制目标；
b）工艺装置监控区；
c）工艺设备参数（包括容积、直径和耐压能力等）、设备布置间距及高度等；
d）启动、运行、停止以及短时运行和紧急关停等工艺过程的参数变化，主要包括流量、温度、压力、氧浓度等；
e）工艺流程图及说明；
f）工艺区环境温度；
g）工艺联锁控制装置。

6.1.5 应定期开展被保护系统的安全巡检和安全检查，惰化系统操作人员应经专门的培训，方可上岗。

6.1.6 惰性气体用于吹扫火炬或焚烧炉前的可燃性物质收集管线时，应设置防回火措施或回火保护措施。

6.1.7 对于气体输送前需要连接的管线，例如槽车等，应在输送前将被保护系统先吹扫至极限氧浓度之下，或者在连接处附近位置设置回火保护设施。

6.1.8 对于可能生成硫化亚铁等其它易于自燃物质的设备，如果设备维持在低氧浓度环境下运行，应采用防止自燃的预防和控制措施。

6.1.9 被保护系统的惰性气体流量、惰化时间和惰化次数参见附录C计算确定。

6.1.10 惰化系统防护区内应设置防止人员窒息的警示信号和警示标识。

6.2 惰性气体供给装置和供气管道

6.2.1 被惰化保护系统的惰性气体最小供给量应符合以下要求：

a）惰性气体的最小供给流量不应小于被保护系统正常运行的物料排出体积量；
b）被保护系统温度和压力变化导致的真空状态，应由足够量的惰性气体及时补偿供给；
c）惰性气体供给量不应小于a）和b）计算的最大供给流量，且应控制被保护系统良好运行的温度和压力状态。

6.2.2 应保持被保护系统内部混合气体的均匀性，确保该系统内部任何位置的氧浓度低于最大允许氧浓度，并留有一定的安全裕量。同时，应综合分析评估以下要素：

a）惰化方式；
b）被保护系统惰性气体的入口位置；
c）被保护系统混合气体的排放位置；
d）入口位置惰性气体的压力、温度和流量；
e）排放气体的流量。

6.2.3 应保证被保护系统最远端的惰化状态满足系统运行安全要求。

注：如增大惰性气体入口的孔径和供给压力等。

6.2.4 应检测被保护系统距离惰性气体入口最远端部位的氧气浓度，以验证被保护系统的惰化程度。设有闭口分支的被保护系统，还应检测相关点的氧气浓度。

6.2.5 惰性气体进入被保护系统前应与工艺温度相匹配。

6.2.6 被惰化保护系统内的露点不应低于运行环境温度。

注：通入惰性气体可能导致被保护系统内温度降低。

6.2.7 惰性气体的储存设备和压力管道应符合工艺设备和管道设计要求。

6.2.8 惰性气体管道应符合以下要求：

a）惰性气体压力超过103kPa时，管道系统应按压力管道设计；
b）应设置过滤或其他类似措施，预防杂物进入管道关键部件，如调压器、阀门和仪表等；
c）应采用必要的除湿措施；
d）主管分支点应设置手动关闭阀；
e）应采取防止惰性气体管路被污染的措施，如设置单向阀和（或）止回阀等；
f）不应与其他系统管道交叉连接；
g）应定期清理管道；
h）管道泄压口应通向安全区域，且避开人员密集场所和主要道路。

6.3 惰化系统监测控制

6.3.1 应采用连续氧浓度监测或间断氧浓度监测，并采取相应控制措施确保该系统正常运行氧浓度低于最大允许氧浓度或设定的安全裕量浓度。

6.3.2 根据实际的惰化应用，应采取包括多点氧浓度监测和多种监测方法的冗余监测措施。监测措施应根据惰化方式及以下因素选取：

a）系统复杂程度；
b）系统偏离设定氧浓度的出现频率；
c）被保护系统内有效点火源的出现频率；
d）测量和检测方法的可靠性；
e）随机监测的取样点应位于被保护系统最高氧浓度位置。

6.3.3 被保护系统为负压或闭路系统运行时，应采用连续氧浓度监测。

6.3.4 间断氧浓度监测时，应符合下列要求：

a）初次运行时应检验被保护系统的氧浓度，正常运行过程应定期校验系统氧浓度；
b）应监测被保护系统惰性气体的压力或流量，且确定监测参数与氧浓度的关联性，以设定报警阀值、手动或自动启动保护措施或紧急停车设施等；
c）连续监测惰性气体压力或流量时，应保证物料输送或装卸，以及密封不严导致空气进入的惰性气体损失量得到及时补偿；
d）被保护系统设备容积变化时，应重新校验该系统惰化状态的氧浓度。

6.3.5 被保护系统氧浓度应控制在极限氧浓度（LOC）之下，并应符合以下要求：

a）设定系统安全裕量应根据以下因素：氧浓度的波动情况、检测和控制设备的敏感性和可靠性、发生爆炸的可能性和后果损失程度。

b）被保护系统氧浓度的安全裕量宜设定为三级（见图1），惰化区位于安全裕量2和安全裕量3。

c）设备的最大允许氧浓度MAOC，结合工艺过程的温度和压力的变化，通常比极限氧浓度LOC低2个百分点。

d）被保护系统连续氧浓度监测时，系统停机氧浓度TPSS应按以下原则确定：最大允许氧浓度MAOC不低于体积分数为5%时，系统停机氧浓度TPSS应至少低于该值2个百分点；否则，系统停机氧浓度TPSS不应超过系统最大允许氧浓度MAOC值的60%。该原则不适用于部分氧化工艺，应根据工艺实际条件确定氧浓度安全裕量。

e）被保护系统间断氧浓度监测时，系统停机氧浓度TPSS应按以下原则确定：被保护系统最大允许氧浓度MAOC不低于体积分数为5%时，系统停机氧浓度TPSS不应超过系统最大允许氧浓度MAOC值的60%；否则，系统停机氧浓度TPSS不应超过系统最大允许氧浓度MAOC值的40%。同时，应定期校验被保护系统的氧浓度。常压储罐和低压储罐的气体密封蒸气空间可不监测系统氧浓度，如氮封。

6.4 惰化状态判定方法

6.4.1 一般要求

6.4.1.1 应依据连续或间断监测的氧浓度数据，结合惰化方式综合评估判定被保护系统的惰化状态。

6.4.1.2 应选择合适的氧分析仪或氧浓度探测器（参见附录H），并符合以下要求：

a）应满足整个系统的总响应时间（如分析仪和采样系统的响应时间）；
b）同时设定气体流量报警时，应与氧浓度报警优先级一致；
c）应与工艺过程条件相匹配，并采取防尘设计；
d）应在工艺要求的温度和压力范围内正常运行，且不应受背景气体干扰；
e）氧分析仪或氧浓度探测器的结构、材质和成分等应满足应用要求（如不锈钢、哈氏合金等）；
f）探测器中的活性材料应与采样气体相匹配，如水溶性电解质和电极之间的副反应等。

6.4.2 连续氧浓度监测

6.4.2.1 应选取一个或多个代表性的点，连续测量氧浓度来判定被保护系统的惰化状态。

6.4.2.2 应定期检测原位探测器是否被污染，例如，直接插入工艺物料流或设备中的探测器。

6.4.2.3 应确保除去样品中可能干扰测定的污染物或物料。

6.4.2.4 应定期维护和校准，且不应影响连续工艺的正常运行。

6.4.3 间断氧浓度监测

6.4.3.1 应全面分析工艺、设备及异常状态的惰性气体供应量，选择定期氧浓度监测、顺序氧浓度监测或惰性气体流量、压力监测中的一种或几种，以确定被保护系统处于完全惰化状态，并采取预防惰化气体泄漏的措施。

6.4.3.2 定期氧浓度监测应符合下列要求：

a）定期测量被保护系统的氧浓度，校验是否达到惰化氧浓度安全裕量范围；
b）定期氧浓度监测应与流量或压力等监测参数联合校验，并应符合6.4.3.4和6.4.3.5的规定；
c）现场人工取样分析时应配备便携式氧浓度探测仪。

6.4.3.3 顺序氧浓度监测应符合下列要求：

a）应按一定序列顺序依次取样进行分析，以判定被保护系统的惰化运行氧浓度；
b）应校验测定延时导致的偏差；
c）不应用于氧浓度有较大波动的场所。

6.4.3.4 惰化状态气体压力监测应符合下列要求：

a）压力监测应确保被保护系统惰化时的运行压力（如加压惰化的最大值、真空惰化的最小值）处于压力测定范围之内；
b）应依据被保护系统的复杂程度确定加压次数；
c）复杂工艺设备应自动联锁惰化控制，以保证惰化状态良好；
d）应定期测定被保护系统的氧浓度，以校验氧浓度在安全裕量范围之内。

注：压力监测是指通过测量被保护系统的压力和加压次数，来计算判定该系统的惰化状态（参见附录C中的C.1）。

6.4.3.5 惰化状态气体流量监测应符合下列要求：

a）应采用自动联锁控制，确保惰性气体流量和供给时间符合被保护系统惰化状态要求；注：流量监测是指测量并控制被保护系统惰性气体的流量，以维持该系统惰化状态。

b）应定期检测被保护系统的氧浓度，以校验氧浓度在安全裕量范围之内。

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