某钢铁厂制氧安全环保专篇.doc

钢铁有限责任公司新建6500Nm3/h制氧项目安全设施设计专篇第1章 项目概况第1节 概述本设计是钢铁有限公司新建KDON-6500/6500Nm3/h空分装置及配套设施的安全设施设计。通过对钢铁有限公司新建KDON-6500/6500Nm3/h空分装置固有以及潜在的危险、有害因素的辩识和分析，对工程可能出现的各种危险事故及其风险程度进行定性和定量的评价，并预测重大事故的性质及危险、有害程度。通过分析与评价为该装置运行后的安全管理提供参考意见，确保装置投产后安全运行。KDON-6500/6500Nm3/h空分装置为开封黄河空分集团有限公司的设备，并由该公司负责安装，属于交钥匙工程。产品规格见下表：产品名称产量 Nm3/h纯 度出冷箱压力/温度MPa（A）/备注氧 气650099.6O20.12/22液 氧 10099.6O20.14/-179 氮 气65005ppmO20.11/22液 氮 1005ppmO20.14/-185第2节 项目内部基本情况2.1 工艺方案简述本项目拟采用一套由开封黄河空分集团有限公司设计制造的KDONr-6500/6500型空分装置。开封黄河空分集团有限公司是中国通用机械工业协会气体分离设备分会会员单位,是我国气体装备制造行业的骨干企业之一，在389名从业人员中，工程技术人员112人，占从业人员的28.8%；享受国务院政府津贴专家2人；高级工程师18人；工程师102人；高级技师5人；技师12人。6000Nm3/h和10000Nm3/h等级空分装置的出氩达标率，居国内同行业领先地位。空分设备业绩已达200余套，投入运行的最大规格空分装置为28000Nm3/h；大型空分技术储备达到50000Nm3/h等级，空分产品遍布国内冶金、石油石化、化工化肥、煤化工、建材等领域，并出口尼日利亚和乌兹别克斯坦等国家。本装置采用空气深冷分离工艺，又称低温精馏法，即采用机械方法，把空气过滤、压缩、冷却后，使空气液化，利用不同气体的沸点进行蒸馏，使之分离。其特点是产品气体纯度高，但压缩、冷却的能耗较大，适用于大、中型规模的气体分离过程。制氧设备由一套分子筛净化流程的制氧装置组成。即采用常温分子筛预净化，空气增压透平膨胀机提供装置所需冷量，双塔精馏，无氢制氩，氧气与氮气外压缩系统 。整套装置的控制由仪表自动控系统完成，流程和工艺遵循最先进和最通用的国际惯例，并贯彻以稳定运行为前提的设计模式。装置采用的设计基础与设计过程、计算机仿真技术、应用计算机出图以及技术文件等如下：流程计算元件：ASPAN计算机绘图软件：AUTOCAD IDEAS计算机仿真技术：PDMS压力容器计算软件：LANSYS PV1.2换热器计算软件：MUSE3.2 TASC5.0按此经过多年的改进，其安全性和经济性都有很大的改善，工艺流程更加合理。2.2 项目所在的地理位置、占地面积。新建6500Nm3/h制氧项目位于，则克台镇南距新源县12km；北距依阿布热勒山5km；西距伊宁市182km。东距巴州和静县巩乃斯林场123km。本项目北距218国道150m,距新源县中学180m，距伊钢新建110kV变电所60米；西距27米高的高压传输线50米，距待拆变电站50米，东距伊钢公司办公楼70米以上；南距炼铁厂高炉引风机房50m。2.3 原辅材料和产品设计规模本项目原料为自然大气，生产过程不需要添加任何辅助材料。6500 Nm3/h制氧装置设计生产规模和品种见表1-1。表1-1 设计生产规模和品种表产品名称产 量 Nm3/h纯 度出冷箱压力/温度MPa（A）/备 注氧 气650099.6O20.12/22液 氧 10099.6O20.14/-179 氮 气65005PpmO20.11/22液 氮 1005PpmO20.14/-1852.4 工艺流程和总图布置2.4.1 工艺流程空气经自洁式空气过滤器后进入离心式空气压缩机，被压缩至0.61MPa、95左右，进入空气冷却塔预冷，冷却水分上、下段进入冷却塔，下段为工程冷却水，上段为来自冷却塔的冷却水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。压缩空气经空气冷却塔冷却至12左右，然后进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳及残留的水蒸气被分子筛吸附器吸附。分子筛纯化器为两台切换使用，其中一台工作时，另一台再生。即一台纯化器吸附杂质，另一台纯化器则由污氮气进行再生。纯化器的工作时间约为240分钟，再生温度为170左右，定时自动切换。出分子筛吸附器的空气温度约12左右。净化后的加工空气分成两路：一路被称作膨胀空气进入增压机中增压，增压的空气首先在增压机后冷却器中被冷冻水冷却至12左右后进入主换热器中的膨胀气通道，被相邻通道中的返流气冷却后，再从主换热器中部抽出，进入透平膨胀机中，膨胀后的空气首先进入热虹吸蒸发器中，作为液氧自循环的热动力源，同时消除自身的过热度，而后进入上塔中部参加精馏；另一路空气直接进入主换热器被冷却至露点的温度进入下塔。已冷却的空气进入下塔参加精馏。进入下塔的空气通过塔板上的筛孔使塔板上的液体蒸发，由于氧、氮的沸点间的差异，使更多的氮气从液体中蒸发出来，同时经过塔板的空气中更多的氧组分被冷凝下来。最终在下塔底部获得含氧38%的富氧液空，而在下塔顶部获得高纯氮。下塔顶部的氮气经过冷凝蒸发器，与来自上塔底部的液氧进行热交换，液氧被蒸发，而氮气被冷凝，一部分冷凝液氮再回到下塔作回流液；一部分液氮引出冷箱，进入50m3/h液氮储槽（液氮储槽设计压力为0.84MPa），液氮经汽化装置汽化后由管道送钢厂使用。以不同状态进入上塔的各物料：液空、液氮通过上塔的进一步分离，在上塔底部获得纯度为99.6%的液氧。液氧分两路，一路液氧经主换热器复热至13左右后出冷箱，出冷箱后的氧气（压力为20KPa）进入氧气压缩系统加压到2.53.0MPa后进入氧气球罐，经调压后送钢厂使用；另一路从主冷引出冷箱，进入50m3/h液氧储槽（液氮储槽设计压力为0.84MPa）贮存，然后通过液氧泵加压至15MPa，经汽化器汽化送至充瓶间充瓶使用。或经调压后由管道送钢厂使用。从上塔的上部抽出污氮气，经过冷器、主换热器复热后去纯化系统作再生气。从上塔顶部抽出的氮气，经过冷器、主换热器复热后分成两部分，一部分经由过冷器及主换热器复热后引出冷箱进入氮气压缩系统加压到2.53.0MPa后进入氮气球罐，经调压后由管道送钢厂使用。本项目冷冻水的冷却流程是先通过水冷塔使用从分馏塔抽出的氮气及污氮对循环冷冻水进行冷却后进入冷冻水系统。冷冻水系统使用成套的冷冻机组。冷冻机的制冷剂为F22。F22经过压缩机压缩后经循环水冷却变成液体。F22液体流入列管式蒸发器的壳层中蒸发吸热，带走管程中冷冻水中的热量，制造出7度的冷冻水。蒸发成气体的F22又经过压缩机压缩、循环水冷却后变成液体，就这样在密闭的空间往复运行。所产生的冷冻水经泵送往用水单元。经过循环使用的冷冻水流回水箱，再经过泵打入冷冻机组完成循环。整个冷冻水使用的是软水，在密闭的系统中运行。工艺流程简图如下： 分子筛吸附系统空气分馏系统氧压机钢厂空气空气冷凝系统空气压缩系统空气过滤系统氧气球罐氮气球罐 钢厂氮压机 液氧储槽氧气充装系统液氮储槽液氧泵汽化器瓶气供应汽化器钢 厂钢 厂钢铁有限责任公司新建6500Nm3/h制氧项目工艺流程简图2.4.2 产品去向氧气出冷箱Q=6500Nm3/h，P=0.12MPa（A）氧压机出口压力P=3.0MPa（A）调压站P=1.6MPa（A），送用户。氮气出冷箱Q=6500Nm3/h，P=0.11MPa（A）氮压机出口压力P=3.0MPa（A）调压站P=0.8MPa（A），送用户。液氧出冷箱Q=100Nm3/h，P=0.14MPa（A），液氧贮槽液氧汽化器出口压力P=16.5MPa（A）充瓶。液氮出冷箱Q=100Nm3/h，P=0.14MPa（A），外销。仪表气从分子筛吸附器后引出，压力为0.6MPa（A）。2.4.3 总图布置厂区围墙南北向宽120m，东西向长285.6 m，占地约33.47 km2。设两个大门，分别位于西侧（靠北）和北侧（偏东）。厂区内主要建有主厂房（包括副跨）、分馏区、球罐区、液体储存与汽化区和循环水泵站、氧气充瓶间。并留有再建二期的场地。根据本工程生产工艺特点，其生产过程中存在发生火灾、爆炸的危害，主要表现在：生产中存在火灾爆炸隐患的场所主要有氧压机区、氧气球罐、液氧储槽等区域，如遇氧气泄漏，遇明火、暗火和火花等原因，有可能引发火灾。因此，在工艺平面布置上，设计充分考虑了氧气区域的防火措施，即使发生火灾，也可以控制在有限的区域内。采取的主要措施有：1）合理划分空分生产区、产品存储区、辅助设施区，便于分区管理和人员疏散。2）各建（构）筑物之间按规范留有足够的防火间距。3）除压缩机外，其他所有设施均采取露天布置的形式，一旦氧气泄漏，也可快速扩散到大气中。4）厂区设环形道路和回车场地，满足消防车辆的顺利通过。主要设计内容如下：主厂房，长72m，宽18m，占地面积1296m2；副跨一层长54m，宽8m，占地432m2；副跨二层长54m，宽8m，建筑432m2；空气冷却塔和水冷却塔占地64 m2；配电室长48m，宽8.5m，占地408 m2；新建循环水泵站及水池占地186 m2；室外空分设备区占地666 m2；液体贮存与气化系统占地120m2；球罐区占地3893 m2 (包括二期豫留)；氧气充瓶间及回车场占地1866m2。新建围墙757m和厂区大门2座。厂区内敷设城市型混凝土道路，并形成环形消防通道。新建道路4711m2；路面宽6.0m。满足液体槽车、消防车的通过。场地雨水采用雨水篦加暗管方式，排入市政雨水排水系统。场地地面排水坡度不小于0.15%。室内外地坪绝对标高相差0.3m。道路与架空管道交叉处的净空高度不小于5.0m。2.4.4 工艺布置主厂房：主厂房内布置1台离心式空气压缩机，3台活塞式氧气压缩机，3台活塞式氮气压缩机。由西向东依次为氧压机、氮压机和空压机。空压机轴向与厂房垂直，设备之间的净距，不小于8.0m；设备与墙壁之间的净距，不小于4.5m。满足设备的零部件抽出检修的操作要求。空压机采用高架式钢筋混凝土基础，设5.0m钢筋混凝土操作平台，其他均为大块式钢筋混凝土基础。室外空分设备：厂房北侧，紧邻空气压缩机布置自洁式空气过滤器。厂房南侧，设有室内预冷间，布置冷却水泵、冷冻水泵和冷水机组，空冷塔、水冷塔。增压透平膨胀机及其油站、膨胀机后冷却器布置在副跨的一层。空分区由西向东依次布置分馏塔、电加热器、总放空消音器、分子筛吸附器等设备；空分区西侧布置液氧、液氮贮存及气化系统；液氧、液氮贮存及气化系统的西南侧布置制氧用循环水泵房。空分区东侧的独立区域，布置氧气、氮气球罐区。氧气、氮气球罐区的东侧布置氧气充瓶间及回车场地。配电室：主厂房的另一侧集中布置变配电设施，一端为低压配电室，另一端为高压配电室，其中间设有值班室。二层集中布置DCS主控制室、化验室、仪表变送器室等。2.5 辅助设施2.5.1 供配电系统1）供配电：本项目总装机容量9673 kW，有功功率5895.5 kW。由上级钢铁厂变电站向空分厂区提供两路10kV电源，当一路电源发生故障时，另一路可向空分用电设备供电。本工程设2台SCB91600/10kV全密封配电变压器。高压电源为AC 10kV，50Hz，三相交流三线制，中性点不接地，主要用户有空压机、氧压机、氮压机和循环水泵的配套电机；低压电源为AC 380V/220 V，50Hz，TN-C-S系统，主要用户是加热器、油泵、水泵、通风机、阀门、仪表、照明等。低压电源为二路进线，接线方式为单母线分段，设母联可自投或手投，每路进线开关能承担车间的全部负荷，重要的用电负荷分设在母线的两段；直流操作电源由本系统直流屏取得，采用铅酸免维护电池。2）主要设备：高压开关柜：18面， KYN28Z-12型；低压开关柜：12面，GGD固定开关柜型；压缩机降压软启动装置（含机旁切换开关柜）1套；微机型直流电源装置：1套；纯化加热器调功柜TG-3型 2套；微机后台监控系统 1套以及机旁操作箱等。3）电缆敷设：厂区内低压动力电缆采用ZR-YJV-0.6/1kV型，控制电缆采用ZR-KVV-500型，引至DCS的电缆采用ZR-DJYPV双绞线屏蔽型。室内外电缆敷设方式一般采用电缆桥架，电缆沟和穿保护管予埋。所有电缆穿越墙壁、地面时均须按照防火规范要求，对孔洞采取阻火封堵、分隔等防火措施。4）照明、接地：照明电源为AC380/220V，照明灯具电压为AC220V。车间厂房照明采用高效节能金属卤化物灯，局部需要加强照明的地点设置投光灯以增强照度。检修照明选用移动式行灯，灯具电压为24V。电气室、操作室、检验室、值班室等采用荧光灯照明，并按需要设置应急照明，应急照明电源的连续供电时间不少于30min。办公室、控制室等房间采用节能荧光灯或白炽灯。厂区道路、场地照明采用城市型高效节能金属卤化物灯。整个厂区共设置3套接地系统：保护接地、防雷和防静电公用部分4欧姆接地；仪表DCS系统的4欧姆工作接地；空分塔内主冷设备4欧姆单独接地。2.5.2 仪控系统本空分装置采用DCS集散型控制系统。各压缩机、纯化系统、膨胀机等各机组及各种泵的电机联锁保护均由DCS系统完成，当工艺参数越限时，能记忆、显示、打印并报警。有关的联锁保护将根据工艺要求，由DCS系统发出启动或停车，打开或关闭阀门的指令，并可进行手动操作设备的开、停和改变运行状态，联锁保护系统中的电磁阀在正常运转时均处于励磁状态。公用工程部分的所有机器设备过程参数显示、控制、处理等也由DCS系统完成，实现自动控制和联锁保护，并可在电控室和机旁柜就地操作。DCS系统具有相应的冗余空槽，控制站、通讯总线、电源冗余配置；在包含辅助设施点数基础上，再预留总点数10%的余量。现场仪表防护等级原则上为IP65，以满足相应的工作环境。仪表供电：低压配电室设仪控系统电源柜。负责仪表和DCS系统供电。UPS的备援时间不小于30分钟。仪表供气：从分子筛吸附器后引出，压力为0.6MPa。通讯和火灾报警：本工程根据需要设有程控电话交换机，车间内设部分电话分机。2.5.3 土建工程根据建筑抗震设防分类标准GB50223和建筑抗震设计规范GB50011-2001，本工程的各建筑物、构筑物属于乙类抗震设防类别，抗震设防烈度为8 度，设计基本地震加速度值为0.20g；根据氧气及相关气体安全技术规程GB16912-1997的规定，建筑物、构筑物结构最低按二级耐火等级设计。主要建构筑物设计简述:主厂房：新建厂房长72 m、宽18m，内设一台Sn=20/5t、Lk=16.5m、A5级工作制桥式起重机，轨面标高12.5m。厂房采用 6.0m柱距的C30钢筋混凝土排架柱结构，屋架采用梯形钢屋架；墙体采用240mm机制砖砌体，屋面采用大型屋面板，耐火极限2小时。窗户为单层铝合金窗，厂房门采用防火门及钢木保温隔音大门，地面为水泥地面。主控楼：两层，长宽：548m。二层楼面标高5.0m。一层为生活设施和预冷间，二层为仪表变送器室、化验室、中控制室、在线分析室等。设室内楼梯，并可直接通往室外分馏塔5m平台。采用钢筋砼框架结构。墙体采用加气砼砌。屋面采用有组织排水。铝合金隔音门窗，楼地面贴防滑地砖。配电室：一层，长宽：488.5m。为高低压配电室、电控器室、变压器室、值班室等。采用钢筋砼框架结构。墙体采用加气砼砌体。屋面采用无组织排水。铝合门窗，水泥地面。水泵房：采用钢筋砼结构，长宽：166m；水池为钢筋砼结构。氧气充瓶间：单层无吊车筋砼排架结构，长宽：2415m；地面标高0.700米，水泥地面。钢筋砼灌充台防爆墙。调压间：共两个，分别为氧气调压间和氮气调压间。氧气调压间为单层钢筋砼防爆墙结构，78米。氮气调压间为单层钢筋砼框架结构，67米。设备基础：全部设备基础为C25钢筋混凝土基础，垫层为C10混凝土。地沟：采用钢筋砼结构，钢盖板。支架：管道支架一般采用钢筋砼独立基础、钢支架。分馏塔平台：采用全钢结构。2.5.4 给排水6500Nm3/h制氧的水量水质要求：1）循环冷却水：需要量1300 m3/h，进水水温34，回水水温40，进口压力0.3MPa（G），PH值6.58。循环水补水量20 m3/h。2）生活水（包括检化验用水）：需要量2m3/h。3）消防水：按一处着火点考虑，室外消防水需要量30 l/s，室内消防水需要量10 l/s。一次消防水量288 m3，压力不小于0.4 MPa。给水水源：生产新水、消防水和生活用水水源通过与伊钢炼铁厂供水管网联网供给，在厂区的南东部接入。进口管道3258，流量511m3/h，压力0.4MPa。新建循环水泵站：冷却水经泵加压后送至设备，回水依靠余压上冷却塔进行冷却，冷却后循环使用。水泵站设3台KQW300-400-132/4型离心泵，开二备一。排水系统：雨水排水系统采用预埋混凝土管，沿厂区道路布置单蓖雨水收集口，汇集沿途及场地雨水，排至钢铁厂排水管网；生活污水经管道限制排放，集中就近排放至钢铁厂污水系统。2.5.5 通风、采暖、空调通风：主厂房外墙设T35-11-4.5轴流通风机26台，用于正常通风和事故状态排烟。在高、低压配电室、软启动室和电容器室，设置普通型换气扇通风。采暖热媒采用0.2MPa的高压蒸汽采暖，主厂房、控制室以及办公楼、氧气充瓶间等处设置采暖。空调房间：主控室、化验室、在线分析室。2.6 主要设备组成表1-2.1 空气过滤压缩系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称单机技术性能（规格）数量1空气过滤器KJL-1200，型式：自洁式1处理气量：70000Nm3/h过滤效率：99.99%（尘埃直径2m）工作阻力：800Pa正常降压：450-650Pa2原料空气压缩机进口压力：92 kPa.（A）14D170型离心式压缩机排气压力：0.6 MPa.（A）排气温度：95 排气量：35000Nm3/h冷却水温度：32冷却水消耗：410 t/h配套电机功率：3600kW表1-2.2 空气预冷系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称单机技术性能（规格）数量1空气冷却塔处理气量：35000Nm3/h1工作压力：0.62 M Pa（A）空气进塔温度：90 空气出塔温度：12 2水冷却塔处理气量：35000 m3/h1工作压力：0.612 M Pa（A）冷却水进塔温度：32冷却水用量：70t/h冷冻水用量：60t/h3冷冻机组型号：GCS-480螺杆式1冷却水用量：98t/h配套电机功率：98kW4冷却水单级离心泵型号：KQW100/220-30/2型2Q=82m3/h，H=50m电机功率：30 kW（380V）5冷冻水单级离心泵型号：KQW100/270-37-2型2Q=87m3/h，H=60m电机功率：37kW（380V）6水过滤器常温、低温5表1-2.3 空气纯化系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称单机技术性能（规格）数量 1吸附器型式：立式2处理气量：35000 Nm3/h工作压力：0.01 MPa.（G）空气进口温度：16 空气出口温度：20 再生温度：170 再生气源：污氮吸附周期：4h吸附剂：13X-APG活性氧化铝2电加热器加工气量：8000Nm3/h2功率：585kW3消音器型式：立式1外型尺寸：12002176壳体材质：碳钢4自动切换阀门制造厂：杭氧工装表1-2.4 分馏塔冷箱系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称技术性能（规格）数量 1污氮主换热器铝制板翅式12氮气主换热器铝制板翅式13氧气主换热器铝制板翅式14上塔结构形式：规整填料塔15下塔结构形式：对流筛板塔16过冷器铝制板翅式17热虹吸蒸发器铝制板翅式18空气喷射蒸发器立式19氧气放空消声器立式110氮气放空消声器立式1表1-2.5 增压透平膨胀机主要工艺设备选型表序号设备型号及名称单机技术性能（规格）数量 1膨胀机工作介质：空气2工作气量：5500Nm3/h（30%）进口压力：0.84 MPa（A）出口压力：0.14MPa（A）进口温度：160k2增压机工作介质：空气2工作气量：5500m3/h进口压力：0.62MPa(A)出口压力：0.88MPa(A)油站电机功率：2X2.2kW油站冷却器耗水：2X10 m3/h，3增压机后冷却器型式：管壳式2表1-2.6 产品气压缩系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称单机技术性能（规格）数量 1氧气压缩机氧气流量：3600Nm3/h3ZW-60/30活塞式进口压力： 0.11kPa(A)出口压力：3.0MPa(A)氧气出口温度：43 冷却水耗量：80 m3/h电机功率：630 kW2氮气压缩机氮气流量：3600 Nm3/h1ZW-60/30活塞式进口压力：0.11 kPa(A)出口压力：3.0 MPa(A)氮气出口温度：43 冷却水耗量：80 m3/h电机功率：630 kW表1-2.7 产品储存系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称技术性能（规格）数量 1液氧贮存系统1.1低温液氧贮槽形式：立式、真空粉末绝热1容积：50m3工作压力；0.8MPa(G)1.2空浴式汽化器形式：立式、1流量： 100300L /h最高工作压力：16.5 MPa(G)工作温度：（壳程）常温1.3高压低温液氧泵流量：100300L /h2最高工作压力：16.5 MPa(G)电机功率：5.5kW2液氧贮存系统低温液氧贮槽形式：立式、真空粉末绝热1容积：50m3工作压力；0.8MPa(G)3氧气球罐容积：650m3压力：3.0 MPa(G)14氮气球罐容积：650m3压力：3.0 MPa(G)1表1-2.8 仪表空压机系统主要工艺设备选型表序号设备型号及名称技术性能（规格）数量 11第3节 项目外部基本情况3.1 项目所在地自然条件3.1.1 气象条件场区地势平坦，东北略高，自然坡度0.1%，海拔852.2860米。属温带大陆性干旱气候。据该地区气象统计资料表明：年平均气温 8.9夏季极端最高气温 39.8冬季极端最低气温 -35.7最热月平均温度 21.4最冷月平均温度 -26.5年温差 23.631.1日温差 9.816.7年平均降水总量 495.4mm年蒸发量 1366.1mm最大连续降水日 11d主导风向 东南偏东平均风速 2.1 m/s最大积雪厚度 670 mm最大土壤冻结深度 1200 mm全年日照时数 24002700h无霜期 165d地震烈度设防 8度3.1.2 地形、地貌该项目位于巩乃斯河北岸约2km处，场区地形平坦，东北略高，西南略低，自然坡度约0.1，海拔852.2860m。地基岩土特性属于巩乃斯河冲洪积阶地，地层结构简单，为第四系冲洪积物。各土层工程自上而下特征分别为：（1）杂填土、耕土：松散，欠压密。（2）粉土：埋深浅，具有湿陷性，有中砂透镜体，工程性质一般。承载力特征值fak=100kPa，Es=6.08MPa。（3）粉质粘土：埋藏较浅，无湿陷性，可塑硬塑，局部含钙质结核，干强度较高，工程性质较好。承载力特征值fak=150KPa。（4）粗砾沙：分布不连续，厚度变化较大，工程性质一般，承载力特征值fak=160KPa。（5）圆砾：层位稳定，分布不连续，厚度大，具低压缩性及强透水性，工程性质良好，承载力特征值fak=300KPa。3.1.3 区域稳定性伊犁谷地属于天山褶皱带内的中新生带，山涧拗陷向斜地块，轴向东西，南北两侧与古生界山体成断层接触。场地属巩乃斯河冲、洪积阶地，为第四纪冲、洪积地层，主要由粉土、碎石土等组成。综合分析，该场地地形相对较平坦，场地和地基稳定，无不良地质作用，适用进行本工程的建设。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）附录，本区为基本稳定区，设计地震分组为第二组，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，建筑抗震设防分类为“乙”类。属中软场土地，场地类别为类。本场地不会地震液化。本场地属级非自重湿陷性场地，湿陷深度3.5米。基础设计时采用采用强夯处理，已消除场地湿陷性，地基基础无安全隐患。3.1.4 水文地质条件新源县境内水源丰富，水质优良，具有较好的灌溉条件。巩乃斯河干流由东向西贯穿全县，还有其重要支流卡河穿越该县中部地区。另外还有17条常年流水的河沟，组成南北山沟水系遍布全县，年总径流量25.091亿m3。项目所在区的地表水系主要为巩乃斯河，其发源于那拉提草原上游的天山冰川，接受高山冰雪融水、大气降水及山区地下水补给，是一条河谷性河流，全长258km，主流在哈拉苏与其主支流恰甫其河汇合，流至种羊场与特克斯河汇合后注入伊犁河。巩乃斯河平均流量为50.4m3/s，每年平均径流量15.89亿m3，占全县总水量的63.33%。巩乃斯河属季节性溶雪型河流，主要是冰雪融水和降水混合补给，其流量变化不大，水质良好。从成因方面来分析是受各种自然地理因素综合影响，高山带主要是坚硬的酸性喷发岩、大理石、石灰岩系安山玢岩、灰岩、海西期花岗岩所构成，难以溶解，河水含盐量不高，加之径流丰富，因此矿化度低。南北山前地带主要是中生代和第三纪岩系构成，只含少量的可溶性盐分，故矿化度也不高。本项目所在地地处巩乃斯河中上游之间，类型属于巩乃斯河冲洪积阶地，其地层结构较为简单，为第四系冲洪积物。地下水类型为孔隙型潜水，埋深为4.30-6.80m（标高为830.94-832.97m）之间，并随地形起伏而起伏，其补给来源以大气降水及册区汇流地表融雪水为主，由北到南向巩乃斯河排泄。本项目所在区属大陆性半干旱气候，主要受大西洋、北冰洋西来气流的影响。全年平均气温6.19.3一月份平均气温-11.817，七月份平均气温25.230.7，年极端最高气温39.8，年极端最低气温-35.7，年温差23.631.1，日温差9.816.7。年降水量在260880mm之间，平均为476mm，年蒸发量1366.1mm，冬季积雪为670mm。最大冻土深度为1200mm。年主导风向为东风偏东；年平均风速为2.1m/s；全年日照时数24002700h，无霜期165d。3.1.5 工程地质条件拟建场地内未发现地下暗浜、暗塘等对工程不利的埋藏物。勘察土壤分为三层和两个亚层，见表1.3。工程设计研究院 - 80 -表1.3 勘察场地地基岩层构造一览表层号岩土类型地层描述层厚度（m）层底标高（m）层底埋深（m）范围平均范围平均范围平均（1）耕土灰黑色，松散，不均匀，稍湿湿，以粉土为主，含植物根及腐殖质等。0.33.42.1-0.2-3.47-8.37.198（1）1杂填土杂色，松散，不均匀，稍湿湿，以粉土为主，含煤灰、塑料袋、碎砖等生活、建筑垃圾 （2）粉土浅黄黄色，稍密中密，稍湿湿。孔隙发育，局部含少量钙质结核或沙粒，底部含砾，摇振反应快，无光泽反应，干强度低，纫性低。3.69.57-7.4-10.19-8.37.198（3）圆砾杂色，次圆圆，稍密，稍湿湿，楸镐可挖掘，钻孔较容易，钻杆跳动轻微，孔壁有坍塌现象，成分以沉积岩为主，岩浆岩、变质岩次之。骨架颗粒部分接触，充填物以砂为主。夹有粉土薄层及透镜体。6.4未揭穿未揭穿（3）1粉土黄色，稍密中密，稍湿饱和，摇振反映快，无光泽反应，干强度低，纫性低。透壮体。 呈薄层及透镜状分布，层厚0.26.50m，小夹层或缺失3.2 可能出现最严重事故的波及范围本项目北距218国道150m,距新源县中学180m，距伊钢新建110KV变电所60米；西距27米高的高压传输线50米，距待拆变电站50米，东距伊钢公司办公楼70米以上；南距炼铁厂高炉引风机房50m。根据同类企业发生事故案例分析，制氧生产过程中发生最严重的事故为火灾甚至爆炸，其中以650m3氧气球罐压力3.0MPa，属于压力容器，假设由于某种原因造成超压同时安全附件失灵，可能会发生容器爆炸。爆破能量释放将产生强烈的冲击波，将对周边的人员建筑物等造成严重的损伤、破坏。以下计算和分析将定量的描述本项目中氧气球罐发生爆炸时产生的伤害程度。1）根据压缩气体容器爆破时的能量计算公式： Eg = PV/(k-1)1-（0.1013/P）(k-1)/k103 Eg气体的爆破能量kJP 容器内气体的绝对压力MPaV 容器的容积m3 K 气体的绝热指数，即气体的定压比热和定容比热之比。查氧气为k=1.397计算Eg = 1950/0.397（1-0.03380.284）103 = 3035025（kJ）2）将计算的能量，换算成TNT当量：WTNT = Eg/QTNT=Eg/4500 = 3035025 /4500 = 674.45 kg = 0.6745 t3）计算爆炸模拟比：=0.67451/3 = 0.87704）影响程度分析：从本项目总平面布置和周边环境分析，距离650m3氧气球罐最近的建筑物直线距离是：氧气充瓶间38.5米；预留二期制氧主厂房外墙40.3米；预留二期循环水泵房44米。其次为：伊钢职工食堂直线距离80.6米；伊钢办公楼107.6米；本期制氧主厂房外墙110.7米；本期制氧用循环水泵房161米。参考1000kg TNT 爆炸时产生的冲击波超压如下：45mP=0.027MPa72mP=0.014MPa当P=0.020.03MPa时，对人体的造成轻微损伤。对建筑物造成中等程度破坏，出现玻璃粉碎，砖外墙出现5mm50mm的裂缝，明显倾斜，对钢筋混凝土柱无损坏。在此范围内的建筑物有氧气充瓶间、预留二期制氧主厂房外墙、预留二期循环水泵房。当P=0.0060.015MPa时，对人体不会造成损伤。对建筑物造成轻度破坏，出现玻璃布粉破碎，砖外墙出现5mm的小裂缝。从厂址周边环境来看，此区域环境相对比较空旷，距伊钢职工食堂的直线距离为80.6米，因此假设发生最严重的氧气球罐爆炸事故，也不会造成人员群死群伤。当P=0.030.05MPa时，目标与基准爆炸中心的距离在40m以内，将造成人体听觉器官损伤或骨折，对建筑物造成次严重破坏。在此范围内的建筑物有氧气充瓶间、预留二期制氧主厂房外墙。当P=0.050.1MPa时，目标与基准爆炸中心的距离在30m以内，将造成人体内脏严重损伤甚至死亡，造成建筑物造成严重破坏或完全破坏。通过以上分析，在爆炸炸中心40m范围内的建筑物是氧气充瓶间。因此，假设发生爆炸时，氧气充瓶间受到最大威胁。3.3 对可能发生的事故后果预测过程（事故树分析）3.3.1 顶上事件的确定：在氧气充装过程中，火灾爆炸是最常见且危害最重的危险事故之一，故确定为顶上事件进行分析。3.3.2 引起燃爆的主要因素：1. 管道和气瓶超压爆炸；2. 氧气与火源接触引起燃爆；3. 氧气与油脂接触引起爆炸。3.3.3 编制事故树图T：充装过程氧气爆炸 A1:超压爆炸 A2:与火源接触 A3:与油脂接触B1:管道超压爆炸 B2:气瓶超压爆炸 B3:火源C1:管道耐压不够 C2:压力仪表指示不正确 C3:气瓶耐压不够 C4:明火 C5:静电火花 C6:撞击火花 C7:电气火花X1: 管道安装不合格 X2：超期未检验 X3：不合格压力表 X4：超期未检的压力表 X5：不合格气瓶 X6：安全阀失灵 X7：违章操作 X8：禁区违章动火 X9：禁区吸烟 X10：化纤衣物摩擦X11：管道输氧流速过快 X12：穿铁钉鞋撞击水泥地面 X13：铁制物撞击X14：电气设备故障 X15：电气线路短路 X16：雷击火花 X17：易燃易爆物X18：阀门沾染油脂 X19：管道沾染油脂 X20：配件沾染油脂3.3.4 事故树的数学表达式及简化式T=A1+A2+A3=B1+B2+X6+X7+B3*X17+X18+X19+X20 =C1+ C2+ C3+ C2+ X6+ X7+（C4+ C5+ C6+ C7+ X16）X17+ X18+ X19+ X20 =X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+（X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16）X17+X18+X19+X20=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8X17+X9X17+X10X17+X11X17+X12X17+X13X17+X14X17+X15X17+X16X17+X18+X19+X203.3.5 事故定性分析根据事故树的数学简化式,得到19个最小割集，即K1=X1、K2=X2、K3=X3、K4=X4、K5=X5、K6=X6、K7=X7、K8=X8X17、K9=X9X17、K10=X10X17、K11=X11X17、K12=X12X17、K13=X13X17、K14=X14X17、K15=X15X17、K16=X16X17、K17=X18、K18=X19、K19=X203.3.6 事故模式上述19个割集表达顶上事件发生的19种模式。（1）无安装资质的单位安装的不合格压力管道可导致管道超压爆炸。（2）超期未检验的压力管道和氧气瓶可导致管道或气瓶超压爆炸。（3）不合格压力表不能正确指示压力情况时可导致超压爆炸。（4）超期未检验的压力表不能正确指示压力情况时可导致超压爆炸。（5）无生产资质的单位生产的不合格氧气瓶可导致气瓶超压爆炸。（6）安全阀失灵可导致超压爆炸。（7）作业人员违章操作可导致超压爆炸。（8）禁区内违章动火，遇易燃易爆物可引起燃爆。（9）禁区内吸烟，遇易燃易爆物可引起燃爆。（10）作业人员穿化纤衣物上岗，因摩擦而产生的静电火花遇易燃易爆物质可引起燃爆。（11）氧气在管道内流速过快，而产生的静电火花遇易燃易爆物可引起燃爆。（12）穿铁钉鞋撞击水泥地面产生的撞击火花遇易燃易爆物可引起燃爆。（13）铁制物撞击而发生的撞击火花遇易燃易爆物可引起燃爆。（14）电气设备故障而发生的电气火花遇易燃易爆物可引起燃爆。（15）电气线路短路而产生的电气火花遇易燃易爆物可引起燃爆。（16）雷击火花遇易燃易爆物可引起燃爆。（17）阀门沾染油脂与氧接触可导致燃爆。（18）管道沾染油脂与氧接触可导致燃爆。（19）安全配件沾染油脂与氧接触可导致燃爆。3.3.7 结构重要度分析通过对上述19个最小割集作结构重要度分析，上述19种模式对顶上事件的影响程度I（X17）I（X1）=I（X2）=I（X3）=I（X4）=I（X5）=I（X6）=I（X7）=I（X8）=I（X9）=I（X10）=I（X11）=I（X12）=I（X13）=I（X14）=I（X15）=I（X16）=I（X18）=I（X19）=I（X20）3.3.8 结论从以上分析可知要防止氧气充装过程中燃爆事故的发生，需从防止压力管道和氧气瓶超压爆炸，氧气和火源接触，氧气与油脂接触等三个方面着手制定相应的安全措施，进行预防和控制，特别是结构重要度大的基本事件，达到防止顶上事件发生的目的。根据分析采取以下措施可有效地防止顶上事件“充装过程氧气燃爆”事故的发生。（1）压力管道和氧气瓶必须选用具有安装、生产此类设备资质的单位安装、生产的合格产品。（2）压力管道、氧气瓶及相关压力容器、仪器仪表应定期到具有检验资质部门进行检验检测。（3）安全阀应定期校验，加强维护保养和巡视工作，一旦失灵应立即采取措施防止事故发生。（4）加强对作业人员专业培训工作，制定完善的岗位安全操作规程，防止作业人员违章操作。（5）制定安全动火管理制度，严禁在发生禁区内违章动火。（6）严禁在禁区内吸烟。（7）禁区内严禁堆放易燃易爆物质。（8）禁区内严禁穿化纤衣物上岗（9）作业人员严禁穿带钉鞋上岗。（10）作业人员的生产工具应尽量不使用铁制工具。（11）应安装防雷防静电装置，并按规定定期进行检验。（12）加强对电气设备、线路的维护保养与巡回检查，防止电气设备、线路产生电气火花，并制定相应的防范措施。（13）对阀门、管道及生产配件严禁沾油脂。3.4 项目装置与敏感场所的距离3.4.1 重大危险源辨识根据重大危险源辨识GB18218-2000国家标准，本项目涉及的氧氮氩和空气（压缩的、液化的）等危险化学品，均不在重大危险源辨识所列4类物质的品名及其临界量之中。因此，本项目不构成重大危险源。3.3.2 本装置与敏感场所的距离本装置与下列敏感场所或区域的距离如下：1）厂址南侧和东侧为伊钢厂区，西侧为新源县工业园区（B区）的变电站，北侧为218国道。218国道的北侧是伊钢的生活区。2）从厂区围墙算起，北侧距居民区、商业中心、医院等公共设施或人口密集区直线距离180m以上。其余方向为工业区。3）距巩乃斯河北岸水源保护区2.0km。4）厂区周边无基本农田保护区、畜牧区、渔业水域和种子、种畜、水产苗种生产基地，无军事禁区和军事管理区。本工程区域设两个出、入口，供外来液体槽车及消防车使用，区域内不但设环行道路，而且空分厂房区域、球罐区域都设有环行通道，兼于消防。第2章 项目涉及的危险、有害因素和危险、有害程度第1节 危险、有害因素分析1.1 自然危害因素本项目发生自然危害的主要因素有地震、大风、雷电、局部洪涝以及冬季寒冷、夏季高温等，如不采取防范措施，可能会对厂房、设备、人员等造成伤害。1.2 项目涉及的危险化学品本项目所涉及的主要原料和产品被列入危险化学品名录（2002版）的包括有：空气、氧、氮、氩。其类别均为“压缩气体和液化气体”项目，属于“不燃气体”。项目所涉及的危险化学品标识见表2-1。表2-1 项目所涉及的危险化学品标识表序号危险货物编号品名别名英文名英文别名CAS号UN号122003空气压缩的Air,compressed1002222004空气液化的Air,refrigerated liquid1003