化工企业建筑防火防爆措施

毕业设计（论文） 化工企业建筑防火防爆措施 Chemical enterprise construction of fire and explosion measures 班 级 安全技术管理 082 学生姓名 曹晗 学号 830101039 指导教师 张晓东 职称 高工 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 2010 年 11 月 徐州工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 课题名称 化工企业火灾危险性分析及对策探讨 课题性质 工程设计类 班 级 安全技术管理 082 学生姓名 曹晗 学 号 830101039 指导教师 张晓东/李琳 导师职称 高工/助教 一选题意义及背景 化工企业生产中涉及到的各种易燃易爆、有毒物质多，一旦发生事故，将 产生重大危害。通过对化工企业的火灾隐患进行调查，分析化工企业的火灾危 险性分析，针对化工企业的火灾危险性提出相应的消防对策，对于确保化工企 业的安全生产十分重要。通过对企业的火灾危险性进行分析，可以有针对性地 提出改进和预防措施，有效防止火灾事故的发生。 本课题结合工程实际，为企业发现火灾隐患，对化工企业进行火灾危险性 分析，并提出改进建议，有利于预防企业的火灾事故的发生，有利于企业的生 产安全。课题意义旨在锻炼学生理论知识的应用能力，根据消防的相关知识， 写出针对企业火灾隐患和消防设施的分析论文，指出企业存在的问题和理论依 据。 二毕业设计（论文）主要内容： 课题应完成的主要工作： （1）收集相关企业消防标准、规范、规程；企业相关资料；同行企业历史 经验事故；完成论文前期资料收集汇总和整理。 （2）辨识与分析化工企业火灾危害因素； （3）划分评价单元进行火灾危险性分析；针对实际具体分析。 （4）提出改进意见措施，得出火灾危险性评价结论。完成毕业论文撰写。 三计划进度： 第 8 周：资料收集整理； 第 9-10 周：企业参观准备，方案论证，企业参观，数据收集； 第 11-12 周：撰写初稿，修改和数据资料补充； 第 13 周：论文答辩。 四毕业设计（论文）结束应提交的材料： 1、论文工作过程记录手写稿 2、论文打印稿 3、论文电子稿 指导教师 李琳 教研室主任 王德堂 2010 年 09 月 20 日 2010 年 09 月 20 日 论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺 本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行 为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表 或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为， 本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。 毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其 内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明， 不存在抄袭等学术不端行为。 指导教师签名： 日 期： 摘要 结合化工生产的特点，生产过程中使用的原料、中间产品及成品，一 旦发生跑，冒，滴、漏的现象，在外界不利的条件影响下（明火、火花、静电、 高温） ，可能引起火灾爆炸的事故。为了避免或减少这类事故的发生，对于建筑 防爆设计问题要特别重视，在具体设计中，除了必要遵照现行颁布的国家规范， 法规及有关规定外，同时也要注意新型的建筑材料在建筑设计中的运用，使之 不断发展，不断地研究和创新，臻于完善，加强建筑物的抗爆性，使其危险性 将到最低，损失最少。 关键词：建筑设计；防爆；泄爆；抗爆 6 Abstract Combined with the characteristics of chemical production, Used in the production process of raw materials, semi-finished products and finished product, once produce “run, run, drop, leakage“ phenomenon，In the outside world adverse conditions under the influence of the (flame and sparks, electrostatic, high temperature), May cause fire and explosion accidents. In order to avoid or reduce such incidents, for building explosion-proof design problems that they should pay special attention to, in the specific design, in addition to the necessary to comply with the regulations promulgated by the national standards, and other relevant provisions outside, also must pay attention to the new building material in architectural design, the application of the unceasing development, research and innovation, constantly perfected, strengthen the building of anti- explosion sex, make its danger to minimize the loss will at least. Keywords architectural design； Explosion-proof； Explosion venting panel；anti-explosion 目录 第一章 绪论 1 1.1研究背景及现状 .1 1.2研究建筑防火防爆的意义 .1 1.3 研究内容 .1 第二章化工生产特点及事故的特征 2 2.1化工生产的特点 .2 2.2化工生产事故的特征 .3 第三章 化工企业建筑设计的设置 4 3.1建筑物耐火等级 .4 3.2合理布置有爆炸危险的厂房 .5 3.3防火墙 .5 3.4设置必要的泄压面积 .6 3.5不发火地面 .7 3.6设置防爆门斗 .7 第四章 露天生产场所内建筑物的防爆 .8 总结 9 参考文献 .10 致谢 .11 1 第一章 绪论 1.1研究背景及现状 近年来，随着中国经济建设的飞速发展，工业在生产结构上正朝着企业集 团化，规模大型化，产品结构综合化方向发展。在现代工业生产中，特别是大 型石油化工企业，往往具有综合化、产品多样化、装置规模大型化、生产工艺 参数控制要求高、生产集原料加工、中间体再处理、产品再加工为一体的综合 性、连续生产的特点。为提高经济效益，提高产量，减少投资，促进了装置的 大型化，这使生产操作更为严格、困难，同时也增大了火灾爆炸危险性。 化工生产中涉及的危险品多化工生产中使用的原料、半成品和成品种类繁 多，绝大部分是易燃、易爆、有毒、有腐蚀的化学危险品。在生产、使用、运 输中管理不当，就会发生火灾、爆炸、中毒和烧伤事故，给安全生产带来重大 影响。尤其是爆炸事故，2005年11月13日，中石化集团某石化公司双苯厂发生 特大爆炸火灾事故，造成六人死亡，经济损失7000多万元，引起松花江水域严 重污染。 针对化工生产的特点，要杜绝危险危害发生所必要的条件，降低事故率，必须 综合考虑防火、防爆、防腐蚀、防毒、防尘、防辐射，防噪音等等的特殊要求， 在这些具体要求中，很重要的是防爆问题。因为爆炸是突发性的，其危害范围 及后果一般难以预测，甚至不能及时进行消防和扑救。给化工生产带来严重的 影响以及造成重大的损失，以及可能造成人员的伤亡，我们理所应当地避免此 类现象的发生。 除了合理的采用工艺和安全操作外，建筑采取安全防护措施也是非常必要 的。基于上述情况认识，各类化工厂房，以及控制室、化验室、变电所等建筑 设计项目，从总图布置、建筑平面布置，竖向设计、结构选型以及建筑设计项 目，都必须充分考虑安全生产，以高度的责任心认真而精心地开展设计。如利 用防爆墙将易发生爆炸的部位进行隔离，一旦发生火灾爆炸可以减少破坏面积， 利用门窗、轻质屋面、轻质墙体泄压减少破坏程度。 1.2研究建筑防火防爆的意义 火灾与爆炸事故给国家经济建设和人民生命安全带来如此严重威胁，因此， 预防和减少火灾与爆炸事故的发生，是广大安全工作者的重要任务。 通过研究建筑防火防爆技术，不断提高防火防爆技术，创新防火防爆措施， 是预防和减少火灾与爆炸的重要途径。一个国家和地区的防火防爆技术，标志 着政府对消防安全的重视程度，也代表其科学技术水平。如一种新的阻燃涂料 的出现，可以将钢材的耐火极限提高数倍；一种新型阻燃技术可以保证神舟火 箭安全上天。先进的自动灭火设施，可以保证石油化工连续生产，将火灾发生 率降低 10 倍。 1 只有高度重视防火防爆工作， 加强防火与防爆技术的研究，有效降低火灾 与爆炸事故的发生，才能保证经济建设又好又快的发展，保证人民安居乐业。 1.3 研究内容 本文针对化工企业建筑与其他生产生活建筑要求的不同，从三个方面着手： 对化工生产的特点进行了较系统的阐述，意在指明化工生产的特殊性，并加 以介绍化工生产中事故的特征，进一步强调化工企业建筑的特殊性。 根据这些特点从火灾危险性的不同方面，提出了六点阻止和减缓火灾爆 炸发生的方法和建议。 2 在前文的基础上，补充了露天生产场所内建筑物的防爆的重要性。 第二章化工生产特点及事故的特征 2.1化工生产的特点 化工生产具有易燃、易爆、易中毒、高温、高压、有腐蚀性等特点，与其 他工业部门相比具有更大的危险。 化工生产中涉及的危险品多 化工生产中使用的原料、半成品和成品 种类繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒、有腐蚀的化学危险品。在生产、使 用、运输中管理不当，就会发生火灾、爆炸、中毒和烧伤事故，给安全生产带 来重大影响。 化工生产要求的工艺条件苛刻 第一，化学工业是多品种，技术密集 型的企业，每一种产品从投料到生产出产品都有其特定的工艺流程、控制条件 和检测方法；第二，化学工业发展迅速，新产品层出不穷，老产品也不断改型 更新，每一种新产品推出都要经过设计准备、工艺准备和试制；第三，化工生 产过程多数在高温、高压、密闭或深冷等特定条件下进行。没有严格的管理工 作和相应的技术措施是无法正常生产，无法在生产过程中做好防爆炸、放燃烧、 防腐蚀、防污染工作的。 生产规模大型化 近几年来，国际上化工生产采用大型生产装置是一个 明显的趋势。以合成氨为例，20 世纪 60 年代初合成氨生产规模为 12 万吨/年， 60 年代末达到 30 万吨/年，70 年代发展到 50 万吨/年以上，90 年代以后发展 到 60 万吨以上，21 世纪达到了 90 万吨/年。采用大型装置可以明显降低单位 产品的建设投资和生产成本，有利于提高劳动生产率。 生产过程连续化、自动化 现代化企业的生产方式已经从过去的手工 操作、间歇生产转变为高度自动化、连续化生产；生产设备由敞开式变为密闭 式；生产装置由室内走向露天；生产操作由分散控制变为集中控制，同时也有 人工手动操作发展到计算机控制。如年产 35 万吨合成氨、44 万吨尿素的日本 鹿岛氨厂只有 100 个人；美国联合化学公司年产 60 万吨乙烯的工厂，有 20 台 裂解炉，全厂有 1000 多台仪表和一台计算机，全部集中在控制室操作，每班只 有 7 个人。 高温、高压设备多 许多化工生产离不开高温、高压设备，这些设备能 量集中，如果在设计制造中，不按规范进行，质量不合格，或在操作中失误， 就会发生灾害性事故。 工艺复杂，操作要求严格 一种化工产品的生产往往由几个车间（工段） 组成，在每个车间又由多个化工单元操作和若干台特殊要求的设备和仪表联合 组成生产系统，形成工艺流程长、技术复杂、工艺参数多、要求严格的生产线。 要求任何人不得擅自改动，要严格遵守操作规程，操作时要注意巡回检查、认 真记录，纠正偏差，严格执行交接班制度，注意上下工序联系，及时消除隐患， 否则将会导致不幸事故的发生。 “三废”多，污染严重 化学工业在生产中产生的废气、废水、废渣多， 3 是国民经济中污染的大户。在排放的“三废”中，许多物质具有可燃、易燃、 有毒、有腐蚀及有害性，这都是生产中不安全的因素。 事故多，损失重大 化工行业每年都有重大事故发生，事故中有 70%以 上是因为违章指挥和违章作业造成的。因此，在职工队伍中开展技术学习，提 高职工素质，进行安全技能教育是非常重要的。 2.2化工生产事故的特征 火灾、爆炸、中毒事故多，且后果严重 很多化工原料的易燃性、反应 性和毒性本身会造成恶性事故的频繁发生。有资料表明，我国化工企业火灾爆 炸事故的死亡人数占因公死亡总人数的 13.8%，居第一位；中毒窒息事故致死 人数占死亡总人数的 12%，居第二位。反应器、压力容器的爆炸，以及燃烧传 播速度超过音速时的爆轰，都会造成破坏力极强的冲击波，冲击波超压大 20kPa 时，会使砖木结构建筑物部分倒塌、墙壁崩裂。 材质和加工缺陷以及腐蚀的影响 化工企业的工艺设备一般都是在非常 苛刻的生产条件下运行。腐蚀介质的作用，振动、压力波动造成的疲劳，高温、 低温对材质性质的影响都是安全方面应重视的问题。 事故的集中和多发 化工生产遇到的事故多发的情况给生产带来被动。 许多关键设备，特别是高负荷的塔槽、压力容器、反应釜、经常开闭的阀门等， 运转一定的时间后，常会出现多发故障的情况。这是因为设备进入到寿命周期 的故障频发阶段，所以必须采取预防措施，加强设备检测和监护措施，及时更 换到期的设备。 2 4 第三章 化工企业建筑设计的设置 本文主要根据火灾危险性的不同，从防火间距、建筑耐火等级、容许层数、厂 房建筑的防爆等方面提出防止和限制火灾爆炸的措施。 3.1建筑物耐火等级 建筑物耐火等级是建筑设计防火规范中规定的防火技术措施中最基本的措 施之一。建筑物耐火等级是由建筑物的墙、柱、梁、楼板、屋顶承重构件和吊 顶等主要建筑构件的燃烧性能和耐火极限决定的。按照我国建筑设计、施工及 建筑结构的实际情况，并考虑到今后建筑的发展趋势，将建筑的耐火等级划为 四个级别。化工生产厂房的耐火等级可分为一、二、三、四级，其构件的燃烧 性能和耐火极限应符合建筑设计防火规范的规定。 建筑设计防火规范将生产的火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类， 在建筑设计过程中根据化工生产的实际情况，确定生产的危险等级，一般化工 生产属于甲、乙或丙类生产，具体物质生产的火灾危险性类别如表 1 所示。 厂房（库房）耐火等级，要根据生产的火灾危险性的类别，慎重地选定厂 房的耐火等级。一般来说，甲、乙类生产应采用一、二级耐火等级的建筑物； 丙类生产厂房的耐火等级不应低于三级；丁、戊类生产厂房的耐火等级不应低 于四级。对于甲、乙类生产厂房，当其面积很小且为独立的厂房时，也可采用 三级耐火等级的单层建筑。小型企业由于受投资或建筑材料的限制，在发生火 灾事故后造成的损失不大并不致波及周围企业、居民建筑的条件下，甲类生产 厂房允许采用独立的三级耐火等级单层建筑，但建筑面积不应超过 300m2。 3 表 1 生产的火灾危险性分类 火灾危险性特征生 产 类 别 项 别 使用或产生下列物质的生产 甲 1 2 3 4 5 6 闪点小于 28的液体 爆炸下限小于 10%的气体 常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质 常温下受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的 物质 遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易 引起燃烧或爆炸的强氧化剂 受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质 在密闭设备内操作温度大于等于物质本身自燃点的生产 5 乙 1 2 3 4 5 6 闪点大于等于 28，但小于 60的液体 爆炸下限大于等于 10%的气体 不属于甲类的氧化剂 不属于甲类的化学易燃危险固体 助燃气体 能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点大于等于 60的 液体雾滴 丙 1 2 闪点大于等于 60的液体 可燃固体 丁 1 2 3 对不燃烧物质进行加工，并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或 火焰的生产 利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生 产 常温下使用或加工难燃烧物质的生产 戊 常温下使用或加工不燃烧物质的生产 3.2合理布置有爆炸危险的厂房 除有特殊要求外，一般情况下，有爆炸危险的厂房应采用单层建筑。应 将有爆炸危险的设备布置在厂房的一靠外墙的地方。 有爆炸危险的生产不应设在建筑物的地下室或半地下室内。 有爆炸危险的甲、乙类生产部位，宜设在单层厂房靠外墙的泄压设施或 多层厂房顶层外墙的泄压设施附近。 在无保温要求的条件下，有爆炸危险的甲、乙类生产厂房应选用敞开式 或半敞开式独立建筑的厂房，自然通风良好，因而能使管道法兰、设备接口等 系统中泄漏出来的可燃液体、可燃气体等随着空气的流动很快地蒸发扩散，不 易达到爆炸极限。但对采用敞开或半敞开式建筑中的生产原料及成品遇水发生 爆炸的情况，应作好防水设施。气象条件对生产操作人员影响，并妥善合理地 解决雨、雪天操作人员垂直交通和安全疏散，操作环境的安全防护等方面的问 题。 合理布置进、排风口位置，使可燃气体顺畅的排出室外，降低建筑物内 可燃气体的浓度。 有爆炸危险的设备不应布置在单层和多层厂房的梁下及其它承重构件下。 甲、乙类厂房内不应设置地沟，工艺管道需设地沟时，地沟应用不然材 料填实封严(干砂)，地下管沟穿过防火墙时，应设阻火分割设施。 无论单层厂房和多层甲乙类厂房，车间的配电室、控制室、办公室、更 衣室可在厂房外贴建，设置防爆墙与生产车间分隔，以保安全。车间的配电室、 控制室且在主导风向的上风向位置，室内外高差600，采用机械送风使室内保持 正压，防止有害气体进入，避免形成爆炸的条件。送风机的空气吸人口设置在 无可燃气体或可燃粉尘处。 3.3防火墙 6 防火墙应直接设置在建筑物的基础或钢筋混凝土框架、等承重结构上， 轻质防火墙体可不受此限。防火墙应从楼地面基层隔断至顶板底面基层。当屋 顶承重结构和屋面板的耐火极限低于0.50h，高层厂房（仓库）屋面板的耐火极 限低于1.00h时，防火墙应高出不燃烧体屋面0.4m以上，高出燃烧体或难燃烧体 屋面0.5m以上。其它情况时，防火墙可不高出屋面，但应砌至屋面结构层的底 面。 防火墙横截面中心线距天窗端面的水平距离小于 4.0m，且天窗端面为 燃烧体时，应采取防止火势蔓延的措施。 当建筑物的外墙为难燃烧体时，防火墙应凸出墙的外表面 0.4m 以上， 且在防火墙两侧的外墙应为宽度不小于 2.0m 的不燃烧体，其耐火极限不应低于 该外墙的耐火极限。当建筑物的外墙为不燃烧体时，防火墙可不凸出墙的外表 面。紧靠防火墙两侧的门、窗洞口之间最近边缘的水平距离不应小于 2.0m；但 装有固定窗扇或火灾时可自动关闭的乙级防火窗时，该距离可不限。 建筑物内的防火墙不宜设置在转角处。如设置在转角附近，内转角两侧 墙上的门、窗洞口之间最近边缘的水平距离不应小于 4.0m。 防火墙上不应开设门窗洞口，当必须开设时，应设置固定的或火灾时能 自动关闭的甲级防火门窗。可燃气体和甲、乙、丙类液体的管道严禁穿过防火 墙。其它管道不宜穿过防火墙，当必须穿过时，应采用防火封堵材料将墙与管 道之间的空隙紧密填实；当管道为难燃及可燃材质时，应在防火墙两侧的管道 上采取防火措施。防火墙内不应设置排气道。 防火墙的构造应使防火墙任意一侧的屋架、梁、楼板等受到火灾的影响 而破坏时，不致使防火墙倒塌。 3.4设置必要的泄压面积 对有爆炸危险的甲、乙类厂房，应采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄 压的门、窗等作为泄压设施。 对有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积宜按下式计算，但当厂房的 长径比大于 3 时，宜将该建筑划分为长径比小于等于 3 的多个计算段，各计算 段中公共截面不得作为泄压面积。 A=10CV2/3 式中 A 泄压面积，m 2 V 厂房的容积，m 3 C 厂房容积为 1000m3时的泄压比，可按表 2 选取。 表 2 厂房内爆炸危险性物质的类别与泄压比 厂房内爆炸危险性物质的类别 C 值 /(m2/m3) 氨以及粮食、纸、皮革、铅、铬、铜等 K 尘 30MPam/s 0.110 乙烯 0.16 乙炔 0.20 氢 0.25 K 尘 为粉尘的爆炸指数。 注：长径比为建筑平面几何外形尺寸与其截面周长的积和4.0的该建筑横截面积之比。 7 泄压面积的设置应避开人员密集场所和主要交通道路，并靠近容易发生 爆炸的部位。 散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房，宜采用轻质屋面板的 全部或局部作为泄压面积。顶棚应尽量平整、避免死角，厂房上部空间要通风 良好。 3.5不发火地面 由于散发比空气重的可燃气体，会沉积在地面，当达到爆炸浓度时，由于 碰撞、摩擦、静电产生的火花会引起火灾爆炸危险，应采用不发火的地面。不 发火无机材料地面，是采用不发火水泥砂浆、细石混凝土、水磨石等无机材料 制造。骨料可选用不含金属的石灰石、白云石等不发火材料，施工前配料制成 试块，进行试验，确认为不发火后才能正式使用。在使用不发火混凝土制作地 面时，应采用摩擦碰撞不发火材料做分格条。采用不产生火花的有机面层，是 彩色耐磨不发火涂料，施工周期短，易清洁，美观大方，目前经常采用的做法。 4 3.6设置防爆门斗 设置防爆门斗是解决交通和防爆的有力措施，第一道门宜采用防爆门，才 能达到防爆的效果。但防爆门均采用特殊钢材制作，其连接转动部件和防止门 与门框碰撞产生火花，门铰链应采用青铜轴和垫圈或其他摩擦碰撞不发火材料 制作，门扇周边贴橡胶板，防止碰撞产生火花。防爆门斗内要有一定的容积， 保证当门打开时瞬时进入门斗的可燃气体浓度降低，两门布置应在不同方位上， 间距200以上。防爆门斗也是爆炸危险部位的安全出口，其位置应满足安全疏散 距离的要求。 5 8 第四章 露天生产场所内建筑物的防爆 敞开布置的生产装置，多数不需要建造厂房。工艺过程的要求设置的中心 控制室、配电室、分析室、膘公室、生活室等用房，这些建筑通常受工艺限制 布置在有爆炸危险场所内或附近。建筑自身内部不会产生爆炸性物质，但它处 于有爆炸危险场所范围内，生产设备、或管道的跑、冒、滴、漏液体或挥发的 可燃气体，有可能扩散到这些建筑物内，而这些建筑物在使用过程中存在火源 的可能，一旦引起火灾爆炸将影响到露天装置区域，所以这些建筑必须采取有 效的防爆措施。包括： 一般采用通风机械向建筑物内送风，使室内气体向外扩散，避免室内爆 炸性混合物的形成，排除形成爆炸的条件。送风机的空气引入口必须置于气体 洁净的地方，必要条件下设置空气过滤器，防止可燃气体或粉尘的吸入。 6 面向装置的墙体采用防爆墙；采用钢筋混凝土屋面，刚性防水。 室内地面应高出露天生产界区地面600。 工业污水和雨水分流治理排放，进入管道要设置水封。 当由于工艺布置要求建筑留有预留孔洞及管道地沟时，管道安装后的孔 隙要用非燃烧体填料(防火胶泥)封严。管道地沟填满不燃材料填实密封，防止 比空气重的气体在地沟内沉积，形成爆炸条件。 在总平面布置设计时，要留有足够的防火间距。防火间距的确定，应遵 照执行建筑设