丙烯罐区安全设计论文 毕业设计.doc

丙烯罐区安全设计论文 题目应该改为“某化工企业丙烯罐区安全设计毕业设计目 录目录里应该有：摘要、三级目录、结论等前 言1第1章 概述2第1.1节 丙烯的性质2第1.2节 丙烯的危害2第1.3节 事故的预防与控制3第1.4节 法规信息4第2章 总平面布置设计5第2.1节 丙烯球罐区的方位布置5第2.2节 厂内道路及罐区的布置7第2.3节 管线的布置9第2.4节 防火堤的设计原则10第3章 球罐的设计12第3.1节 球罐的设计条件12第3.2节 罐体的设计12第3.3节 球罐的附件13第4章 罐区的消防安全设计18第4.1节 球罐区消防安全的注意事项18第4.2节 水喷雾消防冷却系统的介绍20第4.3节 球罐区水喷雾消防冷却系统的设计22第4.4节 球罐区消防系统的监督与维护24第5章 重大事故后果分析26第5.1节 引起重大事故的原因26第5.2节 重大事故后果分析计算27第6章 安全管理措施及制度29第6.1节 防雷电29第6.2节 防静电29第6.3节 开停车制度30第6.4节 防泄漏31参考文献34致 谢3535前 言由于工业过程特别是化工工业、石油化学工业为代表的高能化、自动化大型生产装置在世界范围内的迅速发展，灾害性爆炸事故、火灾事故、大范围人群中毒事故不断出现，这些灾害所造成的后果和社会问题远远超过事故本身。随着经济规模越来越宏大、高科技越来越密集，避免化学工业灾害性事故成为工业装置平稳安全运行的核心问题。 本次论文通过对丙烯球罐区球罐的设计、强度设计、附件设计及其防火防爆安全技术设计，以技术上先进性、可行性，经济上合理性为前提，综合分析丙烯的物理、化学性质，通过其危险性的分析来设计储罐区的布置。同时对重大事故分析、安全管理制度和措施的研究来制定一系列的预防措施，从而保证过程正常运行、安全生产，为创造一个良好的工作环境提供了保障。第1章 概述第1.1节 丙烯的性质1.1.1丙烯的理化性质丙烯（propene,CH2=CHCH3）常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。分子量42.08，密度0.5139g/cm3(20/4)，冰点-185.3，沸点-47.4。易燃，爆炸极限为2%11%。不溶于水，溶于有机溶剂。 丙烯是三大合成材料的基本原料,主要用于生产丙烯腈、异丙烯、丙酮和环氧丙烷等。1.1.2丙烯的毒性本品为单纯窒息剂及轻度麻醉剂。 (1)急性中毒：人吸入丙烯可引起意识丧失，当浓度为15时，需30分钟；24时，需3分钟；3540时，需20秒钟；40以上时，仅需6秒钟，并引起呕吐。 (2)慢性影响：长期接触可引起头昏、乏力、全身不适、思维不集中。个别人胃肠道功能发生紊乱。 丙烯主要经呼吸道侵入人体。吸入6.4%浓度，历时2.25min，有感觉异常和注意力不集中；12.8%，1min同样的症状较明显；15%，30min或24%33%，3min可引起意识丧失；40%以上时，仅6s即意识丧失，并引起呕吐眩晕。数分钟接触后，尚可引起眼睑及面潮红、流泪、咳嗽；50%2min引起麻醉，然而停止接触可完全恢复。 丙烯嗅觉阈为17.3mg/m3，近1mg/m3时眼轻度敏感。丙烯的慢性影响与乙烯相似。第1.2节 丙烯的危害1.2.1环境危害丙烯对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染1.2.2危险特性易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反应。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。 有害燃烧产物： 一氧化碳、二氧化碳。第1.3节 事故的预防与控制1.3.1操作储存的注意事项(1) 密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。(2) 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。 1.3.2个体防护(1) 工程控制：生产过程密闭，全面通风。(2) 呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下，佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩）。 (3) 眼睛防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。 (4) 身体防护：穿防静电工作服。(5) 手防护：戴一般作业防护手套。 (6) 其他防护：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。 1.3.3事故应急处理丙烯泄漏后，应迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。第1.4节 法规信息化学危险物品安全管理条例(1987年2月17日国务院发布)，化学危险物品安全管理条例实施细则(化劳发1992 677号)，工作场所安全使用化学品规定(1996劳部发423号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；常用危险化学品的分类及标志(GB 13690-92)将该物质划为第2.1类易燃气体。第2章 总平面布置设计第2.1节 丙烯球罐区的方位布置2.1.1区域规划(1) 由于球罐内储存的是有毒易燃易爆的甲A类液体，而且丙烯在常温常压下是气态，所以在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻的工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，合理布置。 (2) 石油化工企业的生产区，宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧。 (3) 石油化工企业的生产区沿江河岸布置时，宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建筑物或构筑物的下游。 (4) 石油化工企业的液化烃或可燃液体的罐区邻近江河、海岸布置时，应采取防止泄漏的可燃液体流入水域的措施。 (5) 石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距，不应小于表2-1的规定。 (6) 高架火炬的防火距离，应经幅射热计算确定；对可能携带可燃液体的高架火炬的防火距离，并不应小于表2-1规定。表21石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距（单位：m）防火间距除液化烃罐组、可能携带可燃液体的高压火炬外的工艺装置或设施液化烃罐组可能携带易燃液体的高压火炬居住区、公共福利设施、村庄100120120相邻工厂50120120国家铁路线4555厂外企业铁路线3545国家和工业区铁路编组站455580厂外公路2025变配电站5080架空电力线路1.5倍塔杆高度国家架交通信线路405080通航江河岸边20注： A. 括号内指防火间距起止点。 B. 当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等，对石油化工企业的距离有特殊要求时，应按有关规定执行。2.1.2工厂总平面的布置(1) 工厂总平面，应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置。 (2) 可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、装卸区或全厂性污水处理场等设施，宜布置在人员集中场所，及明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧；在山区或丘陵地区，并应避免布置在窝风地带。 (3) 液化烃罐组或可燃液体罐组，不应毗邻布置在高于工艺装置、全厂性重要设施或人员集中场所的阶梯上。但受条件限制或有工艺要求时，可燃液体原料储罐可毗邻布置在高架工艺装置的阶梯上。 (4) 当厂区采用阶梯式布置时，阶梯间应有防止泄漏的可燃液体漫流的措施。 (5) 全厂性的高架火炬，宜位于生产区全年最小频率风向的上风侧。空气分离装置，应布置在空气清洁地段并位于散发乙炔、其他烃类气体、粉尘等场所的全年最小频率风向的下风侧。 (6) 液化烃罐组或可燃液体罐组，不宜紧靠排洪沟布置。 (7) 汽车装卸站、液化烃灌装站、甲类物品仓库等机动车辆频繁进出的设施，应市容在厂区边缘或厂区外，并宜设围墙独立成区。 (8) 采用架空电力线路进出厂区的总变配电所，应布置在厂区边缘。第2.2节 厂内道路及罐区的布置2.2.1道路的规划(1) 工厂主要出入口不应少于两个，并宜位于不同方位。 (2) 工艺装置区、罐区、可燃物料装卸区及其仓库区，应设环形消防车道，当受地形条件限制时，可设有回车场的尽头式消防车道。 (3) 液化烃、可燃液体的罐区内的储罐与消防车道的距离，应符合下列规定：任何储罐的中心至不同方向的两条消防车道的距离，均不应大于120m；当仅一侧有消防车道时，车道至任何储罐的中心，不应大于80m。 (4) 主干道及其厂外延伸部分，应避免与调车频繁的厂内铁路或邻近厂区的厂外铁路平交。 (5) 路面上净空高度不宜低于5m。 (6) 消防道路的路面高度不应小于6m。 (7) 路面内缘转弯半径不宜小于12m。 (8) 库内道路(包括消防车道)路面边缘邻设施的最小净距,见表22。表22 路面边缘距相邻设施最小净距序号相邻设施名称最小净距（m）1防火堤外坡脚线32围墙13建筑物外墙6.0-9.04电杆、灯柱、管线支架1注： A. 表中最小净距、城市型厂内道路自路面边缘算起,公路型厂内道路自路肩缘算起。路.肩宽度一般为1.0或1.5m,条件受限时可减少至0.5m或0.75m; B. 生产工艺有特殊要求的建(构)筑物及管线至道路边缘的最小净距,应符合现行有关规定的要求; C. 当厂内道路与建(构)筑物之间设置边沟、管线等或绿化时,应按需要另行确定其净距。 (9) 当道路路面高出附近地面2.5m以上、且在距道路边缘15m范围内，有工艺装置或可燃气体、液化烃、可燃液体的储罐及管道时，应在该段道路的边缘设护墩、矮墙等防护设施。 (10) 生产区的道路宜采用双车道；若为单车道应满足错车要求。 (11) 可供消防车通行的装置内道路的装置，应符合下列规定： 1) 装置内应设贯通式道路。当装置宽度小于或等于60m，且装置外两侧设有消防车道时，可不设贯通式道路； 2) 道路的宽度不应小于4m，路面上的净空高度不应小于4.5m。2.2.2罐区的布置(1) 液化烃、可燃气体、助燃气体的罐组内，储罐的防火间距不应小于表2-3的规定。表23 液化烃、可燃气体、助燃气体的罐组内储罐的防火间距防火间距固定顶罐浮顶罐、内浮顶罐卧罐10000m310000m3甲B、乙类0.6D0.75D0.6D但不宜大于20m0.4D但不宜大于80m0.8m丙A类0.4D但不宜大于15m丙B类2m5m注： A. D为相邻较大储罐的直径。 B. 不同型式储罐之间的防火距离，应采用较大值。C. 液氨、液氧储罐的防火间距同液化烃储罐。(2) 相邻液化烃罐组储罐间的距离，不应小于16m。 (3) 液化烃压力储罐宜设不高于0.6m的防火堤，防火堤距储罐不应小于3m，堤内应采用现浇混凝土地面，并宜坡向四周。防火堤内的隔堤不宜高于0.3m (4) 低温的液氨储罐、液化烃储罐应设防火堤，堤内有效容积应为一个最大储罐容积的60。 (5) 液化烃储罐的安全阀出口管，应接至火炬系统。确有困难时，可就地放空，但其排气管口应高出相邻最高储罐罐顶平台3m以上。 (6) 在同一罐组内，宜布置火灾危险性类别相同或相近的储罐；沸溢性液体的储罐，不应与非沸溢性液体储罐同组布置；液化烃的储罐，不应与可燃液体储罐同组布置。 (7) 液化烃的储罐，应设液位计、温度汁、压力表安全阀；以及高液位报警装置或高液位自动联锁切断进料装置。第2.3节 管线的布置2.3.1简单设置(1) 沿地面或低支架敷设的管道，不应环绕工艺装置或罐组四周布置。 (2) 管道及其桁架跨越厂内道路的净空高度，不应小于5m。 (3) 可燃气体、液化烃、可燃液体的管道横穿铁路或道路时，应敷设在管涵或套管内。 (4) 可燃气体、液化烃、可燃液体的管道，不得穿越或跨越与其无关的炼油工艺装置、化工生产单元或设施；但可跨越罐区泵房（棚）。在跨越泵房（棚）的管道上，不应设置阀门、法兰、螺纹接头和补偿器等。 (5) 布置在公路型道路路肩上的管架支柱、照明电杆、行道树或标志杆等，应符合下列规定： 1) 至双车道路面边缘不应小于0.5m； 2) 至单车道中心线不应小于3m。 (6) 设备和管道应根据其内部材料的火灾危险性和操作条件，设置相应的仪表、报警讯号、自动联锁保护系统或紧急停车措施。 (7) 甲、乙，类设备和管道，应有惰性气体置换设施。 (8) 罐组之间的管道布置，不应妨碍消防车的通行。 2.3.2管线保冷大都是用发泡的泡沫塑料成型管壳球罐道生产车间600的6英寸保冷管线设计 (1) 与保温施工防潮方法不同。不仅要安装足以防潮的外防护层，还要对长方形和圆形接缝处的密封材料的选择进行细致的研究。 (2) 当包冷层的厚度超过75mm时，最好分二层进行施工。此时，内部温度相当低则对第一层和第二层的包冷材料分别选择不同的材料。 (3) 使用聚苯乙烯泡沫管壳时，高温下熔融的沥青或溶剂类物质对聚乙烯有腐蚀作用，所以，不能用这些材料作密封。可用以醋酸和乙烯脂为主，能溶于乙醇的溶剂作密封。泡沫塑料管壳由毛坯加工的，也有在圆形模具中经发酵制成的。截切的管壳一般其温度收缩率大而且强度也比较弱。 (4) 泡沫玻璃为无机物，不燃烧。但其导热率大，则只用于对防火要求高或极低的场合，它是由毛坯截切而成的。施工时，在接缝处要用密封材料进行密封。主要用扁钢加以固定。它质脆易坏，所以，最好不要用铁丝固定。 2.3.3弯曲、异形处的保冷(1) 不规则部分：弯头、三通、阀门、转动机械的保冷，可用成型的预制块，也可用现场发泡的聚氨脂泡沫塑料进行施工。 (2) 需要维修的部位保冷：对于法兰、人孔等要使用容易拆除保冷层的预制块。并用密封材料将连接处黏接，里层用石棉、玻璃棉等天才使之成为易于维修的结构。 (3) 移位、变形处的保冷：对于膨胀节等部位，为使保冷处能适应自由移动、变形，要在石棉、玻璃棉等柔软的保温层上面包山防潮膜，这种防潮膜最好使用重叠的复合膜。 2.3.4外防护层最典型的施工是先在保冷材料喷涂6mm厚的沥青玛缔酯上包上镀锌铁皮或铝皮。有关板金的加工和保温一样。第2.4节 防火堤的设计原则为了防止液体着火时流淌造成火灾蔓延，对易燃液体的地上储罐应设置不燃材料建造的防火堤，防火堤设计原则如下： (1) 防火堤应能承受所容纳液体的静压.，且不会渗漏。 (2) 管道穿堤处应采用非燃烧材料严密封闭, 引出防火堤外的管线离地面应有1m左右的高度. (3) 应在防火堤的不同方位上设置两个以上人行台阶或坡道，隔堤均应设置人行台阶。 (4) 在防火堤内雨水沟穿堤处，应设防止可燃液体流出堤外的措施。 (5) 罐组应设防火堤，防火堤内的有效容积固定罐不应小于其中最大的一个；浮顶罐，不应小于罐组内1个最大储罐容积的一半。 (6) 相邻罐组至防火堤的外堤脚线之间的距离应有不小于7m宽的消防空地，设有事故存液池的罐组与相邻罐组储罐间的距离，不应小于25m，且其间应留有宽度不小于7m的消防空地。防火堤外侧基脚线至建筑物、构建物的距离不宜小于选用10m。 第3章 球罐的设计第3.1节 球罐的设计条件设计参数： 设计温度：50 设计压力：1.96MPa 工作压力：1.84Mpa 液压试验压力：2.45Mpa 容积：300m3 球壳内直径：8306mm 储存物质：CH3-CH=CH2 物料密度：0.504kg/cm3 充装系数：0.9 地震设防烈度：7度 基本风压值：350Pa 基本雪压值：400N/ 球罐建造场地：类、远震、B类地区第3.2节 罐体的设计3.2.1球罐材料的确定参考球罐与大型储罐，储存丙烯的球罐球壳材料选用16MnR材料，最大许用应力为163MPa3.2.2 罐体制造橘瓣式球壳的设计： 橘瓣式球壳组装焊缝较为规则，施工简便。多数采用偶数支柱，分块分带对称，因此组装应力及焊接内应力较均匀，较易保证球罐质量。当球壳按等强度设计，用不同的分带去承受不同液柱高度的附加压力时，产生不等厚的球片结构。 橘瓣式结构较灵活，按照原材料的大小及压缩机跨度的尺寸，可设计成不同球心夹角的分带和分块，以满足结构和制造工艺的要求。 橘瓣式结构也有其缺点：由于球片在各带位置尺寸大小不一，只能在本带内或在上、下对称带之间进行互换;下料成型较复杂，原材料利用率较低。 橘瓣式结构适用于任何大小球罐，是世界各国普遍采用的结构。 根据球罐和大型储罐，300m3的球罐，由于体积小，所以选用橘瓣式的球罐设计，并依据书中表格可得，球罐应分为4带，上下温带和赤道带。上下极带各三块板，上下温带各12块板。第3.3节 球罐的附件3.3.1 附件的简介球罐的附件主要有安全阀、梯子平台、水喷淋装置、隔热和保护设施、液位计、压力表、温度计、防雷及防静电装置等。在设计丙烯球罐的时候应考虑这些因素。3.3.2 安全阀(1) 安全阀的种类、数量及可设置的位置 安全阀按其结构和平衡内压的方式可分为弹簧式，杠杆式和脉冲式 。弹簧式安全阀结构紧凑、灵敏度也较高，但对弹簧质量要求严格。杠杆式安全阀体积大，没有严密的排气结构、泄放能力低且回座性能差。脉冲式安全阀结构复杂。球罐通常采用弹簧式安全阀，所以这里采用弹簧式安全阀。 按照安全阀阀瓣的最大开启高度与阀孔直径之比，安全阀可以分为全启式和微启式。全启式安全阀阀瓣最大开启高度等于或大于1/4阀孔直径，即在阀瓣最大开启高度时，阀瓣与阀座的间隙面积等于或大于阀孔截面积。微启式是指阀瓣最大开启高度小于阀孔直径1/4 的安全阀。全启式安全阀排放能力大、灵敏度高，但结构复杂且加工调试要求严格；采用全启式安全阀可以缩小球罐上安全阀接管口径，所以在球罐上应用比较广泛，此处也选用全启式安全阀。为防止球罐运转异常造成内压超过设计压力，应在气相部分设置一个以上的安全阀，以便及时排出部分气相物料，自动地将内压回复到设计压力以下。同时，在气相部分还要设置一个以上的辅助的火灾安全阀，使得由于火灾而使罐内物料温度及压力上升时，能自动发生作用，排泄物料，确保球罐不超压。安全阀的型式通常采用直接载荷弹簧式。(2) 安全阀性能和作用 在球罐的正常工作压力下保持严密不漏，从而保证正常工作压力下的安全运行。 在球罐内压力超过规定值时，安全阀自动开启并迅速排出罐内气体。当安全阀的排放能力足够大时，则可保证球罐内压力保持在最高许用压力内，因而能在非常压力状态下保持球罐不受破坏。 在球罐内压力超过规定值下降到正常工作压力时，安全阀自动关闭，球罐内介质停止外泄，可避免因介质不必要外泄而造成的浪费，同时也保证了球罐运行的连续性。 在安全阀泄放时，由于排出介质速度过高而发出声响，即发出事故警报。由经验的人员还可以通过安全阀泄放产生的声响变化，了解到球罐内压力变化的情况，采取应急措施。(3) 安全阀的选用 一般安全阀的选择：由操作压力选定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀的定压值决定弹簧的调压范围，再根据操作介质决定安全阀的材质和结构型式，然后根据安全阀泄放量计算出安全阀的喷嘴面积或喷嘴直径。 当设置多个安全阀时，排泄量应为各个安全阀排泄量之和。但备用安全阀的排泄量不算入所需排泄量。 (4) 安全阀的注意事项 安全阀应选用弹簧式安全阀，不可采用低扬程的安全阀。 弹簧不可与介质及大气直接接触，在不得已的场合，应进行耐腐蚀处 弹簧的调节螺丝不能松动，应有防止随意调整的印封。 安全阀应垂直安装，以保证容器和安全阀之间畅通无阻。 安全阀的安装位置尽可能布置在平台附近，以便检查及维修。 油气一般可排入大气，其出口高度应比装置最高构筑物搞3米 单独排入大气安全阀，其出口管线管径按管线压力降不大于其定压的10%确定，但不应小于安全阀的出口直径。 容器上的安全阀的入口管线应尽量缩短，当管线较长时，必须加以支撑，以防泄压时造成超压力。 一般情况下，安全阀的前后不装设隔断网。但在个别情况下，如泄放介质中含有固体杂质，而影响安全阀在跳开后不再能关严时，则可以在安全阀前面安装带铅封的闸阀，保证闸阀处于全开状态，并应在闸阀域安全阀之间装设一个通大气的DN20检查阀。 有保证设施以及设置在寒冷地区的球罐的安装阀，应选防冻结构。 备用安全阀应有明确其为备用的标志。安全阀的排放管应向放空罐出倾斜，以排除凝液，同时其结构应保证不发生影响到安全阀本体的振动。在向大气直接排放的场合，排放蒸气应垂直向上喷出，并在端部设置保护罩，以防止雨水、铁屑、尘土等的堆积。3.3.3 梯子平台 球罐外部设有顶部平台、中间平台以及为了从地面进入这些平台的斜梯、直梯或盘梯。顶部平台位工艺操作作用的平台。中间平台设置位操作人员上下顶部平台的中间休息，或作为检查球罐赤道部位外部情况用的。球罐采用一个单独的梯子。梯子结构分成：上部盘梯和下部斜梯二部分。 3.3.4 水喷淋装置 球罐上装设水喷淋装置是为了内盛的液化石油气、可燃性气体及毒性气体的隔热需要，同时也可起消防的保护作用。但是，隔热和消防保护有不同的要求，一般淋水装置的构造为环形冷却水管或倒流式淋水装置。可燃、易燃气体及液体球罐、液化气体球罐都应设消防喷淋水装置。因高温季节（日晒）或其他因素导致罐内温度升高且必须加以控制的球罐，消防喷淋水装置也可以进行冷却降温喷淋，而在喷淋水量上进行调节。球罐的上部装设喷淋喷嘴或溢流堰，同时，为了保证喷淋强度，使喷淋水均匀地分布在球罐表面并形成水膜，而沿球罐纬向设几代喷淋喷嘴，以提高喷淋效率和覆盖率。在球罐的下部也应设喷淋喷嘴，以保护罐下部的阀门、附件及仪表。 喷淋水管、喷淋喷嘴与溢流堰的设计，应根据工艺条件保证足够的喷淋强度和覆盖率。喷淋强度应符合国家有关标准规范的规定。溢流堰河喷淋喷嘴的布置还应考虑梯子平台及球罐其他附件的位置。对焊后需进行整体热处理的球罐，应在热处理前焊完喷淋管支撑垫板，喷淋水装置在热处理后进行安装。 为防止污垢堵塞喷淋喷头，喷淋水管一般可选用镀锌钢管，管路附件也应考虑耐腐蚀材料。在投产前应进行喷淋装置的喷淋试验，验收合格后方可正式投入使用。 3.3.5 液位计 盛装易燃、有毒、剧毒介质的球罐必须装设板式液面计或自动液面指示器。液位计上应有防止液位计泄漏的装置和保护罩，并标明允许的液位上限和下限。在寒冷地区对液位计的导管还应加装防冻措施。 采用玻璃板式的液面计，应根据球罐的设计压力和节支特点选型。玻璃板式液面计的耐压试验压力应为球罐最高工作压力的1.5倍，试验合格后方可进行安装、使用。为了便于检修和防止因液面计损坏造成泄漏，球罐的玻璃板式液面计连接管上应装设截止阀。为保证在正常工作时截止阀处于常开状态，应有明确的全开标志。 液化气体球罐的板式液面计，在夏季易产生假液面；对含污物的介质，玻璃板易挂料而无法观测。因而对工艺条件严格或特殊介质的球罐，应装设适于介质性能的其他液位指示剂，必要时还应有液位上下限报警装置。根据工艺要求，一些球罐装有在仪表室集中观测的二次液位计。 目前国内比较常见的球罐用液位计有浮子钢带液位计、磁力翻板液位计等，它们一般都具有就地观测和远传到仪表室集中观测、报警等性能。在球罐上比较常用的浮子钢带液位计为UHZ-112型，可用于液氨、液氮液烃等介质，它具有良好的密封性能和防爆性能。这种液面计的浮子有两根导向钢丝，因而在球罐上部应设三个接管口，中间管口为钢带导管接口，两侧的管口为导向钢丝固定口，在球罐下部应设导向钢丝支架。在安装时应严格保证导向钢丝垂直度。为防止腐蚀性气体进入液位计内腔，可向钢带导向系统和液位计内腔注入封液，一般选用45#变压器油。 液位计设置时要在高、低液位线有报警装置，防止装载过量、抽空，以免发生事故，特别在装载液化气时更要慎重。3.3.6 压力表 为了测量容器内压力，球罐应设置压力表。考虑到压力表由于某种原因而发生故障，或由于仪表检查而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设一个以上的压力表。 压力表的最大刻度为正常运转压力的1.5倍以上（不超过3倍）。 为使压力表读数尽可能正确，压力表的表面直径应大于150mm。 压力表前应安装截止阀，以便在仪表标校时可以取下压力表。 球罐应设置压力计。一般在球罐上设置就地观测的压力表。压力表应与球罐气相空间相接。对大型球罐或重要介质在工艺条件上由要求的球罐，除安装就地观测的压力表外，应加装在仪表室集中观测、报警的二次压力计，其仪表管路一般应与球罐相空间相接，特殊时也可取液相压力。3.3.7 温度计 (1) 在球罐上安装1个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度低10的温度。 (2) 温度计的保护管 保护管的强度，应能承受设计压力1.5倍以上的外压，并能充分承受使用过程中所加的最大载荷（流体阻力或外部冲击）。 保护管外径，由于强度所限而不能太大。保护管的插入长度应对温度计的敏感原件是足够的。 低温球罐或在寒冷地区装设的球罐，必须防止雨水、湿气等流入测保护管内而结冰，从而影响正确的温度测定。 温度仪表 采用的通用标准及规范为： ZBYl2383工业自动化仪表标度的般规定； ZBY124一83工业自动化仪表检测仪表和显示仪表的精度等级、基本误差及工作条件影响的表示方法； GBJ9386工业自动化仪表工程施工及验收规范； HGJ 51687自控安装图册； 比较常用的有WSS型防护型双金属温度计和WTZ型压力式温计。要求球罐上安装1个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度低10的温度 WSS型防护型双金属温度计有较好的防水性能，结构紧凑且安装方便。这种温度计在罐外部分不易损坏，所以被广泛采用。但目前WSS型防护型双金属温度计表头型式仅为轴向与径向两种，又因温度计一般直接在球罐底部安装，致使表盘的方向很不易进行观测，需要加以改进。 WTZ型压力式温度计安装在特制的嵌装温度计表头的支架上，因而可使安装的位置、表盘方向便于观测与维护。但压力式温度计的罐体外是采用毛细管与表头相连，毛细管容易受损，这种温度计安装也比较复杂。 3.3.8 防雷、防静电装置 球罐的壁厚大于4毫米，不需加设独立的防雷设施（如避雷塔），可以在球罐顶部高点（如安全阀放散管、手动放散管、顶部平台栏杆）上加装接闪器，并用导线与地极相连。其接地电阻不得大于10欧姆。 为防止在球壳及附件上产生静电聚集，在球罐支柱下部设有接地栓，用导线与地极相连，按国家有关标准规范要求其接地电阻不得大于100 欧姆。一般把球罐防雷接地和静电接地综合为一个整体，所以要求其接地电阻不得大于10欧姆。第4章 罐区的消防安全设计第4.1节 球罐区消防安全的注意事项 4.1.1 消防给水系统 在消防用水由工厂水源直接供给时，工厂给水管网的进水管不应少于两条。当其中一条发生事故时，另一条应能通过100的消防用水和70的生产、生活用水的总量。 在消防用水由消防水池供给时，工厂给水管网的进水管，应能通过消防水池的补充水和100的生产、生活用水的总量。 (1) 水池的容量，应满足火灾延续时间内消防用水总量的要求。当发生火灾能保证向水池连续补水时，其容量可减去火灾延续时间内的补充水量； (2) 水池的容量小于或等于1000立方米时，可不分隔，大于1000立方米时，应分隔成两个，并设带阀门的连通管； (3) 水池的补水时间，不宜超过48小时； (4) 当消防水池与全厂性生活或生产安全水池合建时，应有消防用水不作他用的技术措施； (5) 寒冷地区应设防冻措施。 4.1.2 罐区的消防 罐区应设置消防冷却水系统，储罐容积大于100m3时，应设置固定式消防冷却水系统和移动式消防冷却供水系统。当储罐容积小于或等于100m3或储罐设有隔热层时，可不设固定式消防冷却水系统。移动式消防冷却供水系统应能满足消防冷却总用水量的要求。罐区的消防冷却总用水量，应按储罐固定式消防冷却用水量和移动式消防冷却用水量之和计算。 (1) 固定式消防冷却水系统的用水量计算，应符合下列规定： 着火罐冷却水供给强度，不应小于9L/minm2 距着火罐1.5倍着火罐直径范围内的邻近罐冷却水供给强度，不应小于4.5L/minm2； 着火罐和邻近罐的冷却面积，应按其表面积计算。 (2) 移动式消防冷却用水量，应按罐区内最大一个储罐用水量确定，并应符合下列规定： 储罐容积小于400立方米时，不应小于30L/s，大于或等于400立方米时，不应小于45L/s； 当罐区只有一个储罐时，计算用水量可减半； 当设有可供消防车取水的消防循环水池时，移动式冷却用水量可不计入消防冷却总用水量中。 固定式消防冷却水系统可采用水喷雾、多孔管式水喷淋或多齿堰式淋水等型式；但当储罐储存的物料燃烧，在罐壁可能生成碳沉积时，应设水喷雾。 4.1.3 球罐的安全措施 (1) 储罐强度应符合设计要求，要把好罐体的选材、材料制作工艺、焊接工艺和壁厚关，罐材应用16 MnR、16 MnV钢，不准使用A3钢、沸腾钢和含碳量大于0.24%的材料，罐体应进行热处理，以消除焊接过程中造成的应力变化，焊接要经过100%的无损探伤，安装时应选择刚性不燃的坚固基础作为罐体基座，罐距地面的高度一般不小于1.5 m，以便接管操作和检修。 (2) 储罐应设液位计、压力表、安全阀、紧急切断装置及防冻排污阀、温度计，以及高液位、超压报警装置，储罐的安全阀及放空管应接入全厂性火炬。独立的放空管应通往安全地带。 (3) 储罐应设置静电接地及防雷设施，储罐防雷接地点不应少于2个，接地点离储罐周边的间距不宜小于30 m，接地电阻不应小于10 ，为了便于正确检测，接地线应作可拆装处理。此外，为消除由于管内液态烃流动与管壁摩擦产生的静电，液态烃工艺管道，不带电的金属部分，都应可靠接地保护，接地电阻不得大于10 ，所有法兰及丝扣连接处应焊上导线或用铜片跨接。 (4) 紧急泄压放空设施，采取的措施有两种：一种是有安全泄压阀和放空管经密闭管道泄放至火炬系统焚烧放空；二是倒罐泄压，即设置应急管线，使物料安全转移至备用储罐。 (5) 储罐脱水应该用二次脱水装置，储罐根部阀不能常开，脱水系统应有伴热功能。 (6) 液态烃类罐组应该按规范要求设置可燃气体检测报警器，罐区内电器设备均应防爆。 (7) 为防止火灾时储罐超温超压而引发爆炸，要对着火罐及周边罐及时降温，固定喷淋装置是行之有效的措施之一。一般供水压力不得小于0.2 MPa，供水强度为0.15 L/sm2，着火罐和相邻罐分别按其全表面和一半表面计算用水量。目前，该装置大多采用盘管或喷头两种方式。 (8) 罐区消防供水应采用环状管网，给水干管不应少于二条，管径不小于150 mm。为便于消防车向管网供水，还应设水泵接合器，且至少2个。罐区内应设消火栓，其一般间距为60 m，装罐区、增压泵房、加热气化区等重点部位附近应设置箱式消火栓，其保护半径约为30 m，消火栓用水量为20 L/s45 L/s(视储罐大小而定)。大型罐区应设固定带架水枪，其供水压力对球罐不小于0.35 MPa，对卧罐不小于0.25 MPa，该水枪具有射程远、流量大、旋转灵活等特点，是罐区消防的重要设施之一。 (9) 罐区消防用电应为二级负荷，并采用单独供电回路，所有储罐的金属设备、容器、管道等都应具有良好的电器连接和接地，电器连接的跨接线应用截面不小于6 mm2的铜线，静电接地的电阻值应小于100 。 第4.2节 水喷雾消防冷却系统的介绍 4.2.1 水喷雾系统的作用 (1) 水喷雾的冷却降温作用 水喷雾系统是利用水雾喷头在一定的水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面迅速降温，燃烧体达到冷却的目的。采用水喷雾型式，是因为水喷雾能够较好地抑制火势。当丙烯储罐发生火灾时，消防喷淋水雾化后，雾状水滴的表面积远远大于等量的喷淋水珠的表面积，因雾状水滴能迅速蒸发为水蒸气，其间吸收大量的气化热，降温效果显著。雾状水滴蒸发为水蒸气时，体积急剧膨胀，可隔绝球罐与周围空气的接触，从而大大降低燃烧区域中氧气的含量。因此，水喷雾灭火系统较水喷淋系统更加安全可靠。水雾还会在罐壁表面形成一层水膜，使罐壁温度不再升高，避免了罐壁发生热塑裂口，从而保护了储罐。 (2) 对碳沉积的冲刷作用 丙烯燃烧后，会在罐壁外表面产生碳的沉积，因碳沉积的抗湿性，水流难以在罐壁上形成水膜，导致水对罐壁的冷却效果降低或不起作用。水喷雾系统高速喷出的水雾滴有一定的冲击作用，能将沉积碳冲掉，并在罐壁外表面形成一层水膜。因此对丙烯储罐，水喷雾系统比水喷淋系统具有较好的消防冷却效果。 (3) 水喷雾灭火系统的组成及操作与控制 水喷雾系统的组成主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、过滤器、减压孔板和水雾喷头等组成。水喷雾灭火系统应设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。水喷雾灭火系统的控制设备应具有选择控制方式的功能；并且具有重复显示保护对象状态；控制消防水泵启动状态；监控雨淋阀启、闭状态，监控主、备电源自动切换功能；除应能启动着火罐的雨林阀，尚应能启动距着火罐1.5倍罐直径范围内邻近罐的雨林阀。水喷雾灭火系统的响应时间不大于60秒。 4.2.2 水雾喷头的选型 目前，国内生产的水雾喷头类型较多，从使用性能上可以分为中速水雾喷头、高速水雾喷头。 (1) 中速水雾喷头主要用于保护闪点在66以下的易燃液体、气体和固体危险区域。特点： 限止燃烧速度，减小火灾破坏； 促使水蒸气散发和稀释可燃蒸气，降低爆炸危险。 中速水雾喷头工作压力0.14-0.5MPa，水雾粒径不大于0.3mm。 (2) 高速水雾喷头主要用于保护闪点在66以上的易燃液体的危险区域。其特点为： 利用乳化、冷却和窒息的灭火原理，迅速扑灭燃油火灾； 水雾粒径大，冲击力强，火灾扑灭后，复燃的可能性小。 高速水雾喷头工作压力0.25-0.5MPa，水雾粒径0.4-0.8mm。 由于在丙烯储罐的灭火过程中，水喷雾灭火系统的主要作用是冷却、降温、窒息，控制火灾蔓延和抑制火灾发展，且丙烯属于闪点小于66的易燃液体，因此，选用中速水雾喷头。第4.3节 球罐区水喷雾消防冷却系统的设计 4.3.1供水管道设计 系统管道设计的原则是压力平衡即同一环管上各喷头工作压力的平衡，各环管间压力的平衡。只有压力平衡，供水量才能平衡，布水才均匀。为此在管道设计时，应采取以下措施： (1) 上、下半罐体上的供水环管应尽量对称布置。 (2) 环管应由两条对称布置的立管供水，以确保同一环管上喷头的实际工作压力基本相同。特别是对于容积为2000m3的储罐，环管较长，阻力较大。由两条对称布置的的立管供水，可降低环管阻力。 (3) 在环管的第3圈以下，环管与供水立管连接处设减压孔板，调节各环路水压，使各环路水压基本一致，从而使各环上喷头的工作压力基本相同，并不小于0.35MPa。 (4) 对于容积大于1000m3的储罐，罐体直径较大，顶环与底环之间的高差达十多米，垂直压差较大。为平衡水压，上、下半罐体应分别由两条对称布置的立管供水，上、下半罐体的供水管各自独立控制。这一措施还满足了夏季防晒喷淋只做上半罐体喷淋的要求。 水雾喷头内径只有几毫米，容易堵塞，在球罐底部的供水管上设Y型过滤器，该过滤器不仅起到过滤、防堵的作用，在系统喷水完毕后，可以将过滤器的后盖打开，将系统泄空，防止系统管道因积水结冰而造成管道的损伤。水喷雾灭火系统只有在发生火灾事故时，才启动运行，因而，系统的管道通常处于空管状态。管道若采用普通钢管，管道内壁将因锈蚀而成片脱落，从而堵塞管道，采用镀锌焊接钢管，由于此类型钢管内壁和外壁均镀锌，一则避免管道内壁锈蚀，二来避免管道外壁腐蚀。 考虑水喷雾灭火系统的管道的检修和液化烃储罐的检测，管道接口型式为螺纹接口，便于拆卸和更换。4.3.2系统控制 采用可燃气体报警和火焰探测的自动控制方式，不需要湿式传动管路，对环境的适应性强，可靠性好。当罐区有气体泄漏时，可燃气体报警器将泄漏信号传送到火气系统进行报警，值班人员可现场检查，及时处理。罐区设火灾探测器，将罐区发生的火灾信号传送到中心控制室的火灾系统进行报警，并启动消防系统。 根据丙烯储罐的火灾特点，水喷雾冷却系统可以采用现场手动控制。 因为储罐区无人值守，采用了气动控制阀。气动阀开启迅速，系统响应时间短。 4.3.3 水雾喷头的布置 水雾喷头的布置方式可为矩形或菱形，当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。当保护对象为球罐时，水雾喷头的喷口应面向球心；水雾锥沿纬线方向相交，沿经线方向相接；水雾喷头与储罐外壁之间的距离不大于0.70m。无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。 (1) 经线方向喷头布置（水雾锥宜相接） 假设设置10圈水平环管，喷头与罐外壁间距为0.65m，喷头的雾化角的计算如下： 每圈环管上均匀分布的喷头均指向球心，则冷却保护的罐壁为对应球心角为的环状罐壁。 当n=10时，=18，球罐半径r =8.31/2=4.155m，则喷头的雾化角见下图：sin(/2)=R/r R=0.1564.155=0.648m tg(/2)=R/0.65+rrcos(/2) =0.6480.65+（4.1554.155x0.988） =0.9257 /2 = 42.79 = 85.58 因此选取雾化角为90的喷头，设置10圈水平环管，可以满足要求。 (2) 纬线方向喷头布置（水雾锥应相交） 纬向水雾喷头按矩形布置，喷头之间的间距按1.4倍的水雾锥底圆半径，即水雾喷头之间的距离（近似弧长）D=0.648x1.4=0.90(m)。4.3.4 设计冷却水喷雾强度核算 水喷雾冷却系统的设计流量按下式计算： QskQj 式中：Qj系统的计算流量，L/min； Qs系统的设计流量，L/min； k安全系数，取值范围1.051.10。 式中：K-水雾喷头的流量系数，由生产厂提供。 P-水雾喷头的工作压力，MPa。 着火罐冷却水供给强度，不应小于9L/（minm2）。下面以喷头菱形布置的球罐为例，核算单位表面积的设计水喷雾强度是否达到规范规定的要求(1) 喷头菱形布置时，每个喷头的有效保护面积S为外接圆半径等于水雾锥底圆半径R的正六边形的面积，即图1中阴影部分的面积。 保护对象的设计水喷雾强度： W=Qs/S菱=kQj/S菱 式中：W系统的设计水喷雾强度，L/（minm2）。 按最不利情况，B0.65m， 90，k1.05，P0.35 MPa代人，得： W=（1.05K1.87）/（1.51.7320.652tg245）=1.7888K 因为W=1.7888K，应大于9L/minm2，所以K91.7888=5.03 可见，只要选用K5.03的水雾喷头，即可满足规范要求。 (2) 喷头矩形布置时，每个喷头的有效保护面积S为外接圆半径等于水雾锥底圆半径R的正四边形的面积，即图2中阴影部分的面积。 保护对象的设计水喷雾强度： W=Qs/S矩=kQj/S矩 按最不利情况，B0.65m，90，k1.05，p0.35MPa代人，得： W=（1.05K1.87）/（20.652tg245）=2.3237K 因为W=2.3237K 应大于9L/minm2 所以K9/2.3237=3.87可见，只要选用K3.87的水雾喷头，即可满足规范要求。 针对丙烯储罐火灾特点，水喷雾系统可有效地控制丙烯储罐初期火灾，避免恶性爆炸事故发生。在进行水喷雾冷却系统工程设计计算时，将罐上喷头的工作压力设为一定值，水量及管径的计算和管道布置均按这一设定运作，这样简化了设计计算。因固定式消防用水量为着火罐和邻近罐用水量之和，邻近罐的用水量是着火罐的1/2，在配管时应考虑如何才能实现这种水量的关系，本设计将每座球罐的环状管网分为互不连通的4段，每段环管单独一个立管引出防火堤外，在距被保护罐15m以外设有雨淋阀组间，控制喷淋系统。着火时可以控制邻近罐的喷淋水量，保证了消防用水量，这样也满足了夏季防晒喷淋降温的要求。第4.4节 球罐区消防系统的监督与维护 减少球罐区的火灾危害，除了在硬件上下功夫外，更重要的是以人为本，在管理上下功夫，制定一整套球罐区安