近年来，随着人们安全意识的不断提高，在工程设计阶段对火灾的预警以及发生火灾后尽量减少损失的措施有着更高的要求。在这些处理措施中既有完整、独立、高级别安全等级的火灾及气体检测系统（FGS）的设计，也有像
紧急隔断阀EBV（EmergencyBlockValve）这样的火灾防范仪表设备的设计。如果说FGS的设计更偏重于火灾的预警和联动，那么EBV
调节阀的设计则更侧重于火灾发生后通过操作相应的仪表设备有效降低火灾造成的损失以及有效避免恶性安全事故的发生。笔者拟从设计角度探讨性地阐述EBV阀在现代化大型炼化装置上的应用。
一、高火灾危险设备和火灾危险区的定义
由于EBV
阀门的设计与装置的火灾防范有着密切的关系，因此从工艺和安全角度讲，必须首先定义高火灾危险设备和火灾危险区域，以便确定何处需要设置EBV阀。
不同的标准规范对于高火灾危险设备和火灾危险区域的具体定义有所不同，以下列举一个典型的定义来加以说明。
高火灾危险设备包括：输送烃类等可燃液体能力超过45m
3/h的机泵；可燃气体压缩机功率大于150kW；通过炉管加热可燃液体的加热炉；内部的可燃液体温度超过315℃或已经超过自燃温度的容器或换热器；内部压力大于3.45MP
a，模式为放热反应的烃类反应器等。
火灾危险区域包括：距离高火灾危险设备水平9m或垂直12m范围内的区域；距离装有可燃介质球罐9m范围内的区域等。
二、EBV阀的基本设置原则和安全作用
EBV阀通常设置在高火灾危险设备紧邻的出入口工艺管线上，其具体位置一般由工艺或安全专业确定。设置的基本原则应当首先能够充分满足隔离操作的要求，同时由于火灾发生时，过火区域会产生很高的温度，因此在满足隔离操作要求的前提下，为了保证EBV阀更好的使用性，其设置应尽可能远离火灾危险区。
当某台高火灾危险设备或与其相邻的工艺管线出现泄漏并发生火灾时，操作人员或者工艺联锁可以通过及时关闭该设备出入口管线上的EBV阀实现隔离该设备的目的。上游设备向该设备继续输入可燃介质的通道将被有针对性地及时切断，泄漏介质和着火区域面积会在第一时间内得到有效地控制，进而给下一步的消防灭火工作创造有利条件，从而避免恶性安全事故的发生，这也正是EBV阀的安全作用所在。
三、EBV阀的设计及选型原则
1、EBV阀的阀型选择
由于EBV阀属于有严密关断（TSO）要求（ANSICl
assⅤ以上）的
切断阀，因此通常来讲，仪表专业所选取的EBV阀大多以
闸阀、
球阀和
三偏心蝶阀（应用于压力等级为ANSI600
#以下的工艺管线）为主。
闸阀是一种相对比较古典的选型方案，与三偏心
蝶阀相比，其主要的缺点如下：阀体笨重且安装尺寸较大；填料密封存在较为严重的泄漏问题；偶尔动作时较容易卡住。
随着科技的发展，三偏心蝶阀以其卓越的性能（尤其是转动力矩大、密封及关断性能好等特点）正在越来越多地在中低压工艺管线上取代闸阀，特别是在大口径管道上应用时，蝶阀本身更具有轻便、易于安装维护、价格便宜等优势。
比较而言，EBV阀在阀体尺寸上通常要普遍大于工艺用联锁切断阀。大型炼化装置内高火灾危险设备的定义意味着大多数EBV阀所在的工艺管线尺寸都很大，例如大型离心式压缩机的出入口管线通常都在12"（注：1"=25.4mm，下同）以上，甚至有可能会超过40"，一些大型储罐及换热器的出入口管线尺寸也大多在8"以上，只有一些机泵出入口的管线可能在6"以下。
鉴于EBV阀本身的重要性以及其在安装尺寸和操作上的特点，同时考虑到经济性的因素，其基本的阀型选择原则如下：
管道压力等级小于ANSI600
#时，8"和8"以下的工艺管线上选用球阀或闸阀；8"以上的工艺管线上选用三偏心蝶阀。
管道压力等级不小于ANSI600#时，8"和8"以下的工艺管线上选用球阀或闸阀；8"以上的工艺管线上选用闸阀。
2、EBV阀的防火设计和选型
与普通的切断阀相比，EBV阀最大的不同在于对防火设计的高要求，这也是EBV阀在火灾发生后，能在相当长的时间内（一般不低于30min）隔离高火灾危险设备的关键所在。大型炼化装置由于经常受到平面布置、占地面积及工艺管线走向等因素的影响，因此EBV阀通常很难真正做到远离火灾危险区域。根据以往国外大型装置的经验，大多数EBV阀不得不设置在火灾危险区域之中。这就意味着，当火灾发生时，EBV阀所在的着火区域很快就会处于高温烧烤之下，能否在30
min内依然保证严密关断及操作效果，也就成为EBV阀防火设计的关键所在。
提到阀门的防火设计，就必须对API607这一国际公认的阀门火灾测试规范进行一定的说明。事实上，能否拿到满足API607的防火资质证明也是EBV阀是否满足防火设计要求的重要标志之一[1]。
API607中对于如何进行阀门的火灾测试有非常详尽的描述，对于测试后的评判标准也有着明确的规定。为了便于理解，现将典型的测试程序及评判标准简述如下。
A、典型测试程序
图1所示为API607标准中提供的典型测试原理图，被测阀门的上游管线连通到一个带压的工艺系统，该系统中的带压介质为水。被测阀门的下游通过1台泄放阀连通到一个常压冷凝器和一个常压校验水箱。被测阀门的下方是一个连通到燃料系统的火焰喷射装置。整个测试系统配备了必要的压力、液位和温度检测仪表、
安全阀以及增压设备。
测试开始前先将被测阀门置于全关状态，上游系统增压稳定至测试压力点，同时打开泄放阀并将下游校验水箱清空。此时对水罐液位读数进行记录。
测试分两步进行，第一步为阀门静态泄漏测试（燃烧测试），测试开始后，首先点燃火焰喷射装置，2min内火焰温度即可达到测试所需要的760℃。一旦温度达到760℃就进入测试计时阶段，即每隔30
s对上游管道压力、阀体上安装的热量计、火焰温度计以及阀体上安装的压力表的读数进行记录。30
min后熄灭火焰，收集校验水箱内的水并统计体积容量。阀门静态泄漏测试结束。
紧接着进行第二步———操作测试，关闭泄放阀，在上游管线继续保持测试压力的情况下将被测阀门由全关打到全开，再由全开打到全关，然后打开泄放阀，连续测量5
min后，立即获取泄漏到校验水箱内水的体积容量数据（阀门内漏量），以及通过阀杆和上阀盖等部位外漏到阀门密封容器内水的体积容量数据。至此全部测试结束。
B、典型评判标准
根据API607提供的评判标准，就可以判断被测阀门能否满足防火设计要求。
在燃烧测试阶段，对于上游密封或双向密封的阀门且压力等级小于Cl
ass600或者对于其他压力等级小于Cl
ass900的阀门，评判标准如表1所列。
在燃烧测试阶段，对于上游密封或双向密封的阀门且压力等级不小于Cl
ass600或者对于其他压力等级不小于Cl
ass900的阀门，评判标准如表2所列。
在操作测试阶段，对于上游密封或双向密封的阀门且压力等级小于Cl
ass600或者对于其他压力等级小于Cl
ass900的阀门，评判标准如表3所列。
在操作测试阶段，对于上游密封或双向密封的阀门且压力等级不小于Cl
ass600或者对于其他压力等级不小于Cl
ass900的阀门，评判标准如表4所列。
外漏量的评判标准如表5所列。
为了满足API607标准所提出的防火设计要求，EBV阀在设计和选型方面应该注意以下5个方面的问题。
a）EBV阀的过程连接不能为对夹式管道连接，应该为法兰式管道安装。如果管道尺寸大于12"，考虑到经济性的因素也可以采用支耳式法兰连接形式。
b）阀座及填料等材质应当选用本质火灾安全型材质，如：金属硬密封阀座及石墨填料等。
c）阀座应当尽量满足上下游双向密封的要求。
d）阀门的
执行机构必须满足防火设计要求。EBV阀可以选用电动或
气动执行机构，但依照国外的相关经验，多数情况还是选择
电动执行机构。主要原因如下：
1）EBV阀本身的尺寸较大，从经济性角度而言，10"以上的切断阀，电动执行机构往往比气动执行机构便宜，而且尺寸越大越便宜。
2）从配套防火角度讲，电动执行机构配套的防火附件只需要考虑电缆，而电缆的防火相对比较成熟并且造价很低（耐火型电缆可以在750℃的高温下连续传送电信号超过90min
[2，4]），气动执行机构配套的防火附件除了电缆之外还要考虑气源管线，普通气源管线无法达到防火要求（如气动Tube管接头会因高温变形而造成仪表风大量泄漏），做相应的防火处理造价会很高；如果气动EBV阀只有关键时刻切断管线起隔离设备的作用，选择合适的故障安全位置（如FC）可能不用再考虑气源管线的防火问题了。但是实际上，EBV阀经常有在火情中连续操作的工艺要求，在隔离高火灾危险设备的同时，保证不发生更大的工艺安全事故。对于这种情况，简单的设置气动阀门的故障安全位置就无法满足EBV阀的操作要求，因此气动执行机构及其配套气源管线的防火设计就必须实施了。
无论选择哪种执行机构其防火的主要措施就是涂刷防火涂料。这种涂料属于高科技产品，成熟的执行机构厂家往往拥有自己的专利产品。它的最大特点就是，当环境温度急剧上升时，这种涂料的体积会急速膨胀4～5倍甚至更多，膨胀的涂料对热浪具有极强的阻隔作用，可以阻挡80%以上的辐射热，而普通的金属表面只能通过热反射和热对流原理抵消大约20%左右的辐射热。
有了这层高科技的外衣，执行机构完全能够满足API607以及UL1709所提出的防火设计要求
[3]。有些国际知名厂家的产品甚至可以在1000℃的高温下连续正常工作30
min以上。
e）阀门配套附件如电缆、气源管线等必须满足相应的防火设计要求。例如：电缆应该选用防火型的电缆，气源管线应该包裹防火披覆或防火涂层等。有了以上5个方面的防火设计，EBV阀就能够出色地完成紧急隔离及操作高火灾危险设备的任务，为第一时间控制火情发展进而争取消防灭火时间创造有利条件。
需要特别说明的是，通常所说的紧急切断阀完全不同于EBV阀，更不能完全代替EBV阀去完成防火功能。由于紧急切断阀缺乏完整的防火设计，只能在火灾发生时通过切断工艺管道简单地隔离高火灾危险设备，不具备在火情中连续操作的能力，因此其防火效果是比较有限的，而且无法配合装置的火灾停车动作。相比紧急切断阀而言，EBV阀在防火过程中具有更加灵活的操作余地，这种灵活性对于关键时刻采取更加有效的防火措施非常有益，可以更大程度地减少火灾造成的直接损失和由于火灾停车造成的间接损失。
3、解决EBV阀误操作问题的设计原则
EVB阀作为先进的火灾安全手段在应用中具有非常重要的意义，但是由于EBV阀所在的位置往往都毗邻装置内的大型关键设备，一旦EBV阀出现误动作，有可能会导致比较严重的后果，因此在设计中必须对这些问题加以解决以减少不必要的损失。现列举一个较为极端的例子来解释该问题。
出于防火考虑，大型离心式压缩机的出入口经常会设置EBV阀，当操作工对EBV阀进行误操作时，EBV阀会突然关闭，直接的后果可能会导致大型机组的损坏。
为了避免这一恶劣情况的发生，通常的做法是将压缩机机组保护联锁与EBV阀的阀位开关（或阀位变送器）关联起来。当出入口EBV阀均处于全开位置时，才能允许启动压缩机组；而当出入口EBV阀中有任意一个的阀位低于60%（或50%，依工艺要求而定）时，必须进行相应的停机联锁。
简言之，设计阶段要对与EBV阀相关的联锁要求进行充分的考虑，以减少误操作带来的危害。
另外，鉴于EBV阀的特殊地位，一般来讲，工艺操作手册中通常要对其进行详细的操作描述，以降低误操作发生的概率。
四、结论
EBV阀门是为了满足现代化大型炼化装置业主或最终用户高标准的安全要求而产生的，其出现也完全符合近年来国家高度强调安全生产的大势所趋。依照国外的经验，尽管EBV阀在装置一次性投资上可能比较巨大，但考虑到其在未来装置长期运行过程中所起到的安全作用，它的投资回报率总体上还是非常高的，它的存在可以大幅度降低恶性火灾安全事故的发生几率、有效减少火灾损失。
由于目前EBV阀的设计在国内的相关标准规范中尚没有依据，因此笔者也只是从仪表专业的角度探讨性的进行了相关阐述，希望能给未来大型炼化装置的安全设计提供一些有益的启示。
参考资料
1 UL170922007，RapidRiseFireTestsofProtectionMaterialsforStructuralSteel
2 GB19216。2322003，在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验
3 API60721993，FireTestforSoft2SeatedQuarter2TurnValves
4 IEC6033121999，TestsforElectricCablesUnderFireConditions
