《装置与设备安全》PPT课件.ppt

,危化品安全技术 加工过程安全技术 开停车、维修安全技术 加工装置与设备安全技术,Henghaixiang,一. 装置材料安全设计 二. 容器及设备安全技术 三. 管道及管系安全技术 四. 锅炉与辅机安全技术,第八章 危险物质加工装置与设备安全技术,一、材料的选择 1、确定使用条件 弄清装置在正常运行和特殊状况下,与设备材料接触的各种工艺物料对设备材质的影响作用. 考虑流速、物料中的水分、微量组分等条件对材料的腐蚀性。 2.材料的耐腐蚀性 (1) 化学亲和力大小。 (2) 材料与环境间的能差低于某一限度,使得相互间的反应难以进行。 (3) 材料所具有的能量与环境能量之间的能差大于一定的限度,使材料表面形成稳定的化合物薄膜。,第一节 装置材料安全设计,3.材料强度和加工性 化工材料的强度主要指张力强度；加工性主要指焊接性。 4.材料的选择 选材的基本原则：从能满足耐腐蚀性、强度和加工性的材料中选择最为经济的材料。 选材的评价标准: 使用寿命相同材料的制造费用评价标准；使用寿命不同材料时评价标准。,二、安全设计条件的确定 1、最高使用条件 在设计时要以可能的最苛刻的工况为设计条件。 用水或空气作冷却剂的冷却器, 要根据设计原则给定的最高温度进行 设计。 对加热器,除工艺所需的热量外,还要加设备热损失。冷冻机也是如此。 由于反应装置的使用条件较分离装置的变动幅度大,所以要把控制低于 该条件或反应能达到的使用条件作为最高条件。 2、设计条件的确定 一般要以最高工作压力和最高工作温度为准并留出一定的裕量。 设计压力:为工作压力的1.1倍或以工作压力为准再加一定余度。 设计温度: 为工作温度再加上1020。,1. 塔、槽类设备安全设计：确定塔径时要考虑预期的操作范围。 2. 换热器类安全设计：确定换热器主要是确定管径和管长。 3. 反应器类安全设计：考虑催化剂活性等变化,还要考虑控制副反应的安全措施。避免发生压力异常升高及爆炸等事故,安装爆破板及其他保安设施。另外,为使反应器内工艺流体的流动状态以及加热或冷却用的热介质的流动状态保持一定的均匀稳定性,要特别注意反应器主要尺寸的确定。 4.泵、压缩机类安全设计：选用泵和压缩机,主要确定输出压力、扬程等。从经济性角度出发,应尽量选用标准产品,其特有的性能曲线上能进行自动控制的设备。 5.加热炉类安全设计：在确定加热炉热负荷时要考虑热损失；加热炉的形式根据工艺要求确定； 炉管直径要根据炉管并联路数来定。,第二节 容器及设备安全技术,6.工厂布置的基本模式： (1)工艺设备(塔、槽、换热器)单行布置,泵、鼓风机与其平行布置。 (2)工艺设备(塔、槽、换热器)用管廊隔开两行布置,泵、鼓风机布置在管廊的下面。 (3)各种塔排成一行;槽和换热器类布置在框架上面; 泵、鼓风机布置在框架下面。,7.设计压力的确定 在满足安全要求的基础上,尽可能做到既经济又合理。 确定设备的设计压力, 应将其放到系统中,结合系统前后的管道压力降或者静压力来考虑,用最高压力加上(或减去)这个管道压力降或者静压力,才能得到可靠的设计压力。,8.设计温度的确定 指在正常工作过程中,用来确定设备设计压力的最高压力相对应的设备 材料达到的温度。,9.系统安全分析 1）物性分析 特殊物料如:剧毒和贵重的物料,为防止泄露,一般把这些设备的压力定得高于一般容器的安全系数。沥青、石蜡等常温下会凝固的物料,它们的设备和管道必须设计可靠的伴热管。 2) 安全阀 对有安全阀存在的系统,安全阀的上下游设备的设计压力确定的原则是不同的,要具体分析后才能确定。 3) 泵系统 4) 压缩机系统,5) 压力容器事故的预防 为防止压力容器发生爆炸,应采取措施 (1) 在设计上,采用合理的结构；选用塑性、韧性较好的材料; (2)制造、修理、安装、改造时,加强焊接管理,提高焊接质量，并按规范进行热处理和探伤；避免使用缺陷材料； (3)在锅炉使用过程中,加强锅炉运行管理,保证锅炉安全附件和保护装置灵活,齐全；加强水质管理，提高司炉工技术素质，防止缺水、误判、误操作。 (4)在压力容器使用中,加强使用管理,避免操作失误,避免超温、超压、超负荷运行，避免失检、失修及安全装置失灵。 (5)加强检验工作,及时发现缺陷并采取有效措施。,6 ) 液化气容器 7 ) 冷冻系统 冷冻系统在正常工作时分为高压侧和低压侧,在停车后高压侧压力将降低而低压侧压力将升高,最后两侧压力相等,这时的压力即是“停车压力”。“停车压力”按高压侧至低压侧等焓节流来计算等。高压侧的最大工作压力通常是工艺规定的压力,一般高于“停车压力“。低压侧的最大工作压力为“停车压力“加上一定的裕量;或者就取最高预期环境温度下冷冻剂的平衡压力。,第三节 管道及管系安全技术,一、配管系统基础安全设计 管道不仅连接各设备，而且还是输送物料、能量的通道，它保证了工艺过程中的物理、化学变化得以进行，管道及管线的安全设计是化工生产整个装置安全的核心问题之一。 二、管道设计压力的确定原则 1、适用范围： 2、管道设计压力的确定原则 a、管道设计压力不得低于最大工作压力。 b、装有安全泄压装置的管道,其设计压力不得低于安全泄压装置的开启压力(或爆破压力)。 c、所有与设备相连接的管道,其设计压力不应低于所连接设备的设计压力。 d、输送制冷剂、液化气等沸点低的介质的管道,按阀被关闭或介质不流动时可能达到的最大饱和蒸气压力作为设计压力。,3.管道设计压力的取值 a、设安全阀的压力管道,管道设计压力=安全阀开启压力。 b、不设安全阀的压力管道,管道设计压力=设备设计压力。 c、离心泵出口管道,管道设计压力=泵的关闭压力。 d、往复泵出口管道,管道设计压力=泵出口安全阀开启压力。 e、压缩机排出管道,管道设计压力=安全阀开启压力+压缩机出口至安全阀管道内最大正常流量下的压力降。 f、真空管道,管道设计压力=全真空。,三、管道设计温度的确定 工艺系统专业根据化工工艺专业提出的正常工作过程中的工作温度,按“最苛刻条件下的压力温度组合“来选取管道设计温度。 四、管道水力学的设计 管道水力学设计的目的,是求得在已有条件下比较合理的管道直径。 五、管径的确定 最初阶段,通常是由实际操作中所得到的各种流体的管内流速作为基准来初步确定管子的直径。 对于特殊的流体或特殊部分的配管系统,可以先按事先确定的容许流速来设定管径。 六、厂内配管安全 1. 配管的基本规划要符合用途目的和流体的使用条件； 2. 配管通道和其他设备布置时综合分析，具体考虑；,一、锅炉安全设计条件 国家对锅炉的设计制造有严格的要求,实行定点生产制度。锅炉制造单位,必需具备保证产品质量所必需的加工设备、技术力量、检验手段和管理水平。购置、选用的锅炉应是定点厂家的合格产品,并有齐全的技术文件、质量证明书和产品竣工图。 锅炉安全附件：安全阀（每年检验、定压一次并铅封完好，每月自动排放试验一次， 每周手动排放试验一次）、水位表、压力表。 二、燃油锅炉安全 1. 燃油的火灾危险特性 用作锅炉燃料的重油火灾危险性比燃煤要大,不可忽视。 2. 燃油系统的防火要求 燃油贮罐区必须有良好的避雷装置, 特别要健全并严格执行油罐区检修作业的动火制度。此外,燃油锅炉应重点抓住点火油罐的防火、油枪防漏、炉膛防爆和防止锅炉尾部燃烧四个方面。,第四节 锅炉与辅机安全技术,三、燃煤锅炉安全 1、全面检查: 汽、水系统的受热、受压元件；燃烧系统；安全附件；锅炉构架、楼梯、平台，是否完好； 辅机、仪表是否完好。 2、上 水：全部上水时间：夏季不小于1h，冬季不小于2h。 3、烘 炉：上水后、启动前要烘干炉膛和烟道。 4、煮 炉：清除蒸发受热面中的铁锈、油污等污物，提高锅水或蒸汽的品质。 5、点火与升压：此间要注意：防止炉膛内爆炸;防止热应力和热膨胀造成破坏;监视和调整各种变化。 6、暖管与并汽： 锅炉运行中,保护装置与联锁不得停用。安全阀每天人为排汽试验一次。定期进行排污试验。 7、停炉：锅炉停炉分正常停炉和紧急停炉两种。,八种情况紧急停炉: 锅炉水位低于水位表的下部可见边缘; 不断加大向锅炉给水及采取其他措施,但水位仍继续下降; 锅炉水位超过最高可见水位(满水),经放水仍不能见到水位; 给水泵全部失效或给水系统故障,不能向锅炉进水; 水位表或安全阀全部失效; 锅炉元件损坏,危及运行人员安全; 燃烧设备损坏,炉墙倒塌或锅炉构架被烧红等,严重威胁锅炉安全运行; 其他异常情况危及锅炉安全运行。,紧急停炉的操作次序： a、立即停止添加燃料和送风,减弱引风。 b、同时,设法熄灭炉膛内的燃料,对于一般层燃炉可以用砂土或湿灰灭火。 c、灭火后即把炉门、灰门及烟道接板打开,以加强通风冷却。 d、锅内可以较快降压并更换锅水,锅水冷却至70左右允许排水。但因缺水紧急停炉时,严禁给炉上水,并不得开启空气阀及安全阀快速降压。,四、锅炉爆炸危险性分析 1.水蒸气爆炸： 若锅炉容器破裂, 炉内“过饱和水瞬时汽化,体积骤然膨胀许多倍, 在容器周围空间形成爆炸。 2.超压爆炸： 锅炉主要承压部件筒体如封头、管板、炉胆等承受的压力超过 其承载能力限度而造成的锅炉爆炸。 3.缺陷导致爆炸 因锅炉主要承压部件出现裂.纹、严重变形、腐蚀、组织变化等 情况,导致主要承压部件丧失承载能力,突然大面积破.裂爆炸。 4.严重缺水导致爆炸： 锅炉一旦严重缺水,主要受压部件得不到正常冷却, 其强度降低， 若此时给锅炉上水，则酿成爆炸事故。,五、锅炉重大事故分析 1. 缺水事故: 缺水事故原因 a、运行人员疏忽大意； b、水位表故障造成假水位； c、水位报警器或给水自动调节器失灵； d、给水设备或给水管路故障； e、运行人员排污后忘记关排污阀或者排污阀泄漏； f、水冷壁、对流管束或省煤器管子爆破漏水等。 锅 炉缺水的处理 发现锅炉缺水时,应首先判断是轻微缺水还是严重缺水,然后酌 情予以不同的处理。,2.满水事故： 锅炉满水的原因： 运行人员疏忽大意或擅离职守,对水位监视不严, 放弃了对水位表的监视; 水位表故障造成假水位而运行人员未及时发现; 水位报警器及给水自动调节器失灵而又未能及时发现等。 锅炉满水的处理： 发现锅炉满水后,应冲洗水位表,检查水位表有无故障; 一旦确认满水,立即关闭给水阀停止向锅炉上水,启用省煤器再循环管路,减弱燃烧,开启排污阀及过热器、蒸汽管道上的疏水阀; 待水位恢复正常后,关闭排污阀及各疏水阀;恢复正常运行。,3.汽水共腾 (1) 汽水共腾原因： a、锅水品质太差 ; b、负荷增加和压力降低过快。 (2)汽水共腾的处理。 a、发现汽水共腾时,应减弱燃烧,降低负荷,关小主汽阀; b、加强蒸汽管道和过热器的疏水; c、全开连续排污阀,并打开定期排污阀放水,同时上水,以改善锅水品质; d、待水质改善、水位清晰时,可逐渐恢复正常运行。,4.锅炉爆管 (1)爆管原因： a、水质不良、管子结垢并超温爆破; b、水循环故障; c、严重缺水; d、制造、运输、安装中管内落人异物,如钢球、术塞等; e、烟气磨损导致管壁减薄; f、运行或停炉的管壁因腐蚀而减薄; g、管子膨胀受阻碍,由于热应力造成裂纹; h、吹灰不当造成管壁减薄; i、管树缺陷或焊接缺陷在运行中发展扩大。 (2)爆管处理： 炉管爆破时,通常必须紧急停炉修理。,5.省煤器损坏 (1) 省煤器损坏原因 a、烟速过高或烟气含灰量过大,飞灰磨损严重; b、给水品质不符合要求,特别是未进行除氧,管子水侧被严重腐蚀; c、省煤器出口烟气温度低于其酸露点,在省煤器出口段烟气侧产 生酸性腐蚀; d、材质缺陷或制造安装时的缺陷导致破裂; e、水击或炉膛、烟道爆炸剧烈振动省煤器并使之损坏等。 (2) 省煤器损坏处理 省煤器损坏时,如能经直接上水管给锅炉上水,并使烟气经旁通烟 道流出，则可不停炉修理，否则必须停炉修理。 6.过热器损坏 过热器损坏主要指过热器爆管； 过热器损坏通常需要停炉修理；,7.水击事故 水在管道中流动时,因速度突然变化导致压力突然变化,形成压力波并在管道中传播的现象。发生水击时管道承受的压力骤然升高,发生猛烈振动并发出巨大声响,造成管道、法兰、阀门等的损坏。 锅炉中易于产生水击的部位有:给水管道、省煤器、过热器。 为了预防水击事故,给水管道和省煤器管道的阀门启闭不应过于频繁,启闭速度要缓慢;对可分式省煤器的出口水温要严格控制,使之低于同压力下的饱和温度40;防止满水和汽水共腾事故,暖管之前应彻底疏水;上锅筒进水速度应缓慢,下锅筒进汽速度也应缓慢。 发生水击时,除立即采取措施使之消除外,还应认真检查管道、阀门、法兰、支撑等,如无异常情况,才能使锅炉继续运行。,8.炉膛爆炸 炉膛爆炸的主要原因： a、在设计上缺乏可靠的点火装置及可靠的熄火保护装置及联锁、报警和跳闸系统， b、在运行过程中操作人员误判断、误操作。 为防止炉膛爆炸事故的发生,应根据锅炉的容量和大小,装设可靠的炉膛安全保护装置；同时,尽量提高炉膛及刚性梁的抗爆能力。此外,应加强使用管理,提高司炉工人技术水平。 9.尾部烟道二次燃烧: (主要发生在燃油锅炉上） 引起尾部烟道二次燃烧条件：a、烟道上有可燃物堆积下来；b、达到一定的温度；c、有一定量的空气可供燃烧。 防止尾部二次燃烧: 提高燃烧效率,尽可能减少不完全燃烧损失,减少锅炉的启停次数;加强尾