液化气站防火防爆课程设计.doc

吉林建筑工程学院防火防爆技术课程设计设计题目液化气站防火防爆课程设计姓 名郭长玲学 号03409207班 级安全工程092班专 业安全工程学 院市政与环境工程学院指导教师刘辉指导教师评语：指导教师： 2012年1月液化气站防火防爆课程设计防火防爆设计的基本内容包括以下几个方面： 1、考虑总体布局、厂址选择和厂区总平面的配置对限制灾害的要求；包括：厂址选择；总平面布置；防火间距等。 2、建筑防火防爆的设计；包括：生产及储存的火灾危险性分类；建筑物的耐火等级；厂房的耐火等级；层数和占地面积；厂房建筑的防爆设计。 3、消防扑救设施的设置。基本资料： 本液化气站有液化石油气卧式储罐50立方米两个，残液罐5立方米一个；还包括卸车点，泵房，灌瓶车间，气瓶间，配电室，发电室，消防泵房，空钢瓶库，办公室等建筑物，详见图纸。表1-1 卧式储罐的尺寸参数容积(m3)直径()筒体长度(mm)总长(mm)总高(mm)人孔()51200350046501400200502600885099002900400 关键词：液化石油气罐区 危险性 防火防爆 设计 第一章 液化石油气的性质及火灾爆炸危险性1.1密度 液化石油气的密度随温度和压力而变化。在压力不变的条件下，其密度随温度的升高而减小。1.2相对密度 （1）液化石油气气态相对密度液化石油气气态比空气重1.52.5倍，一旦液化石油气从容器或管道中泄露，会像水一样向低处流动和滞留，很容易达到爆炸极限。 （2）液化石油气液态相对密度在常温下（20度）液化石油气液态各组分的相对密度约在0.50.59之间，接近水的一半。1.3体积膨胀系数 液化石油气受热膨胀，温度越高，膨胀越大。体积膨胀系数就是温度每升高一度，液化石油气的体积与原来体积的比值。1.4气化潜热 加气站在储存，接卸，加注中严禁使液化石油气直接接触人体，以免皮肤被吸收大量热量而造成冻伤。物质的理化常数:国标编号21053CAS号68476-85-7中文名称石油气英文名称liquefied petroleum ges；compressed petroleum gas别 名液化石油气；压凝汽油分子式外观与性状无色气体或黄棕色油状液体，有特殊臭味分子量闪 点-74熔 点溶解性密 度稳定性稳定危险标记4(易燃气体)主要用途用作石油化工的原料，也可用作燃料1.5液化石油气的危险性 危险特性：极易燃，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。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。 燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。此外，液化石油气还具有易爆性，液化石油气的爆炸极限为1.5%9.5%，其爆炸极限范围比汽油大，爆炸下限低，比汽油更易发生燃烧爆炸；易产生静电积聚，在收发作业中易产生大量的静电积聚，易引起静电事故；易膨胀性，液化石油气的膨胀系数大约是同温度下水的1015倍。当温度升高时，LPG的体积增大，压力急剧升高，一旦超过容器承压极限，就会造成容器破裂，增大火灾爆炸的危险性；具有冻伤危险性，液化石油气气化潜热很大，平时LPG是加压液化储于钢瓶或罐中，在使用时减压后由液态汽化变为气体，这时会吸收大量热量。若容器破裂，液化石油气由容器中喷出，溅到人身上，将会造成冻伤；毒性，当人大量吸入液化石油气后会中毒，使人昏迷、呕吐、不适，严重时可使人窒息死亡，也可引起多种慢性病。第二章 总平面的布置2.1功能分区 液化气站是一个接受储存和分配液化石油气的基地，是城镇或燃气企业把液化石油气从生产厂家转往用户的中间场所。根据功能，可将其分为储存罐区，生产区，辅助区等。2.2耐火等级的确定 根据不同分区来确定耐火等级。根据液化石油气的火灾与爆炸危险性的特征，液化石油气的生产类别为甲类，耐火等级为一级，防火分区最大允许占地面积为单层厂房为4000平方米。液化石油气的储存物品类别为甲类，耐火等级为一级，最大允许占地面积为单层库房每座库房750平方米，防火墙间为250平方米。辅助区耐火等级选为二级。2.3选址和布置 确定罐区与周围设施的安全距离，建筑物之间的防火间距，储罐之间的防火间距；图中构建筑物为示意性位置，根据规范要求的防火间距对场地建构筑物位置进行合理布置，并标注主要尺寸。对液化气站进行总平面布置简图。2.31选址 液化石油气供应基地的布局应符合城市总体规划的要求，且就远离 城市居住区、村镇、学校、剧院、体育馆等人员集中的地区和工业区。液化石油气供应基地的站址宜选择在所在地区全年最小频率风向的上风侧，且应是地势平开阔、不易积存液化石油气的地段。同时，应避开地震带、地基沉陷和废弃矿井等地区灌瓶间的气瓶装卸平台前应有较宽敞的汽车回车场地。2.32布置 （1）液化石油气站的生产区和辅助区至少应各设置1 个对外出入口。对外出入口宽度不应小于4m。 （2）卧式储罐不宜小于其直径，操作侧不宜小于3.0m。 卧式储罐组应设置联合钢梯平台 （3）液化石油气站生产区内严禁设置地下和半地下建、构筑物（地下储罐和寒冷地区的地下式消火栓和储罐区的排水管、沟除外）。生产区内的地下管（缆）沟必须填满砂子。 （4）液化石油气站内铁路槽车装卸线应设计成直线，其终点距铁路槽车端部不应小于20m，并应设置具有明显标志的车档。 （5）铁路槽车装卸栈桥应与铁路装卸线平行布置，且应采用不燃烧材料建造，其长度可取铁路槽车装卸车位数量与车身长度的乘积，宽度不宜小于1.2m，两端应设置宽度不小于0.8m 的斜梯。 （6）储罐组四周应设置高度为1m 的不燃烧体实体防护墙； （7）液化石油气泵宜露天设置在储罐区内。当设置泵房时，其外墙与储罐的间距不应小于15m。 （8）当泵房面向储罐一侧的外墙采用无门、窗洞口的防火墙时，其间距可减少至6m。 （9）液态液化石油气泵的安装高度应保证不使其发生气蚀，并采取防止振动的措施。2.33防火间距 储罐与泵房其外墙的防火间距要求15m，取23m。 储罐与另个储罐防火间距要求0.8m,取2.6m. 储罐与灌瓶车间的防火间距要求15m,取23m. 储罐与气瓶间防火间距要求15m,取26m. 储罐与办公室防火间距要求20m,取55m. 储罐与卫生间、配电间防火间距要求35m,取35m. 储罐与空钢瓶库防火间距要求20m,取48m. 储罐与消防泵房防火间距要求30m,取40m. 灌瓶车间与气瓶间防火间距要求6m,取6m. 灌瓶车间与消防泵房防火间距要求30m,取30m. 灌瓶车间与办公室防火间距要求25m,取25m 灌瓶车间与瓶库防火间距要求不限。 气瓶与空钢瓶库防火间距要求为15m,取18m 寝室与空钢瓶库防火间距要求8m，取11m。 消防泵房与办公室防火间距要求8m，取17m. 泵房与卫生间防火间距要求15m,取17m.第三章 防爆电气的设计3.1爆炸和火灾危险场所的等级划分、爆炸危险区域的范围确定 1）液化石油气站内灌瓶间的气瓶灌装嘴、铁路槽车和汽车槽车装卸口属第一级释放源，其余爆炸危险场所的释放源属第二级释放源。 2）液化石油气站生产区各用电场所爆炸危险区域的等级，应根据放源级别和通风等条件划分。 3）根据释放源的级别划分区域等级。存在第一级释放源的区域可划分为1 区，存在第二级释放源的区域可划分为2 区。 4）根据通风等条件调整区域等级。当通风条件良好时，可降低爆炸危险区域等级；当通风不良时，应提高爆炸危险区域等级。有障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险区域等级。 5）液化石油气站用电场所爆炸危险区域等级和范围的划分宜符合典型示例的规定。注：爆炸危险性建筑采取通风措施后，其空气流量能使可燃气体很快稀释到爆炸下限的 20%以下时，可视为通风良好。 通风良好的敞开或半敞开的灌瓶间、实瓶库和通风良好的压缩机室、烃泵房、气化间、混气间、汽车槽车库、瓶装供应站的瓶库、瓶组气化间、储罐室等生产性建筑爆炸危险区域等级和范围划分： 1以释放源为中心，半径为15m，地面以上高度7.5m，顶部与释放源距离为7.5m 的范围划分为2 区： 2在2 区范围内，地面以下的沟、坑等低洼处划为1 区。露天设置的地上液化石油气储罐或储罐区的爆炸危险区域等级和范围的划分： 1以储罐安全阀放散管管口为中心，半径为4.5m，以及至地面以上的范围内和储罐区防护墙以内，防护墙顶部以下的空间划为2 区； 2在2 区范围内，地面以下的沟、坑等低洼处划为1 区； 3当烃泵露天设置在储罐区时，以烃泵为中心，半径为4.5m 以及至地面以上范围内划为2 区。易燃物质重于空气的贮罐，其爆炸危险区域的范围划分，宜符合下列规定：1.固定式贮罐，在罐体内部未充惰性气体的液体表面以上的空间划为0区，浮顶式贮罐顺浮顶移动范围内的空间划为1区；2.以放空口为中心，半径为1.5m的空间和爆炸危险区域内地坪下的坑、沟划为1区； 3.距离贮罐听外壁和顶部3m的范围内划为2区； 4.当贮罐周围设围堤时，贮罐外壁至围堤，其高度为堤顶高度的范围内划为2区。3.2爆炸性混合物的分类、分级和分组 爆炸性混合物的分类、分级和分组按照爆炸和火灾危险环境电力装置防爆设计规范（GB50058-92） 一般是将爆炸混合物分为三类： I类一一矿井甲烷； II类一一工业气体（如工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾） III类一一工业粉尘（如爆炸性粉尘、易燃纤维）液化石油气爆炸性混合物包括易燃液体、液化易燃气体、压缩易燃气体及低温液体。 爆炸性气体混合物，应按其最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MIC）分级爆炸性混合物，按引燃温度分组不需要用明火即能引燃的最低的温度称为引燃温度。引燃温度愈低的物质愈容易引燃。爆炸性气体混合物按引燃温度的高低，分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组。液化石油气主要成分为丙烷，所以应划分为IIA类（级）、T1组。3.3防爆电气的选择 国家标准爆炸性环境用防爆电气设备通用要求规定，各种防爆类型标志如下:隔爆型 d充油型o增安型 e充沙型 q本质安全型 ia,ib无火花型 n正压型P特殊型 s爆炸性气体环境电气设备的选择应符合下列规定： 一、根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求，应选择相应的电气设备。 二、选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。当存在有两种以上易燃物质形成的爆炸性气体混合物时，应按危险程序较高的级别和组别选用防爆电气设备。 三、爆炸危险区域内的电气设备，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等到不同环境条件对电气设备的要求。电气设备结构应满足电气设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。第四章 LPG罐区危险性分析 液化气站的主要危险物质是液化气，液化石油气（LPG）是非常重要的燃料，在工业和日常生活中使用量大。因为液化气的物理化学特性决定，一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，是极易发生火灾、爆炸事故的，其产生的爆炸冲击波及爆炸火球热辐射破坏、伤害作用极大，并且伤害范围大，极易导致次生灾害。且火灾爆炸危险性的大小是液化石油气汽油氨气。液化石油的危险等级属于一级可燃气体，因为其爆炸下限低于1%。液化石油气易发生LPG罐区池火灾（Pool Fire）、蒸气云爆炸(UVCE)和沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)事故，伤亡、损失极为严重。因此对LPG罐区进行危险分析对指导罐区安全设计，主要是对罐区的：Pool Fire、UVCE、BLEVE等主要危险性进行分析，并进行爆炸极限、爆炸危险度、爆炸力、爆炸温度、爆炸压力计算。4.1Pool Fire、UVCE、BLEVE危险性分析 LPG罐区池火灾危险性主要是池火灾火焰热辐射对附近人员的伤害和对周围建筑物和设备的破坏，另外，着火罐及相邻罐在火焰辐射作用下将产生沸腾液体扩展蒸汽爆炸，导致事故扩大。 蒸汽云爆炸（UVCE）是泄露到空气中的液化石油气与空气的云状混合物。当油气浓度处在爆炸范围时，遇到火源发生爆炸的现象。主要破坏作用是冲击波引起的超压，冲击破坏。 沸腾液体扩展蒸汽爆炸（BLEVE）是过热液态压缩气体瞬间汽化而发生的爆炸现象。它能产生巨大火球，主要危害是热辐射。4.2蒸汽云爆炸计算 蒸汽云爆炸计算：100立方米的液化石油气总质量约为45053kg.序号项目名称符号单位来源或算式计算结果1地面爆炸系数1.82破坏系数k5.63液化石油蒸汽云的TNT当量系数a0.044蒸汽云中液化石油气的总能量WFkg450535液化石油气的燃烧热QFMJ/kg46.56TNT的爆炸热QTNTMJ/kg4.197液化石油气的爆炸总能量EKgE=1.8aWFQF1508408液化石油气蒸汽云的TNT当量WTNTkgWTNT=1.8aWFQF/ QTNT360009死亡半径RmR=13.6(WTNT/1000)0.375110财产损失的半径RcmRc=5.6(WTNT)1/36311火球半径RmR=2.9(WTNT)1/39212火球持续时间tst=0.45(WTNT)1/3174.3爆炸极限、爆炸危险度、爆炸压力、爆炸温度计算 液化石油气爆炸极限为1.5%9.5% 爆炸危险度=（爆炸浓度上限-爆炸浓度下限）/爆炸浓度下限 =(9.5%-1.5%)/1.5% =5.3 爆炸压力为p=Tnp。/T。m =2393*25.8*0.1/300/24.8 =0.83mpa （m=24.8 n=25.8 T=2393k T。=300K P。=0.1mpa） 爆炸温度为：5793度。第五章 灭火器配置设计 建筑灭火器配置按照建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005进行设计。5.1灭火器配置场所的火灾种类和危险等级 根据GB/T49681985火灾分类把火灾分为六类： A:固体物质火灾，如:木材，棉，毛，麻。 B:液体火灾和可熔化固体火灾，如：汽油，煤油，柴油，原油，甲醇，沥青等。 C:气体火灾，如：煤气，天然气，甲烷，丙烷，氢气火灾等。 D:金属火灾，如：钾，钠，镁等。 E:带电火灾，如：家电，变压器。 液化气站火灾种类为B、C、E类。 工业建筑灭火器配置场所的危险等级应根据其生产、使用、储存物品的火灾危险性，可燃物数量，火灾蔓延速度，扑救难易程度等因素，划分为以下三级： 1 严重危险级：火灾危险性大，可燃物多，起火后蔓延迅速，扑救困难，容易造成重大财产损失的场所； 2 中危险级：火灾危险性较大，可燃物较多，起火后蔓延较迅速，扑救较难的场所； 3 轻危险级：火灾危险性较小，可燃物较少，起火后蔓延较缓慢，扑救较易的场所。 民用建筑灭火器配置场所的危险等级，应根据其使用性质，人员密集程度，用电用火情况，可燃物数量，火灾蔓延速度，扑救难易程度等因素，划分为以下三级：1 严重危险级：使用性质重要，人员密集，用电用火多，可燃物多，起火后蔓延迅速，扑救困难，容易造成重大财产损失或人员群死群伤的场所； 2 中危险级：使用性质较重要，人员较密集，用电用火较多，可燃物较多，起火后蔓延较迅速，扑救较难的场所； 3 轻危险级：使用性质一般，人员不密集，用电用火较少，可燃物较少，起火后蔓延较缓慢，扑救较易的场所。 所以液化气站的火灾危险等级属于严重危险级。5.2 灭火器的选择 灭火器的选择应考虑下列因素：1 灭火器配置场所的火灾种类； 2 灭火器配置场所的危险等级； 3 灭火器的灭火效能和通用性； 4 灭火剂对保护物品的污损程度； 5 灭火器设置点的环境温度； 6 使用灭火器人员的体能。在同一灭火器配置场所，宜选用相同类型和操作方法的灭火器。当同一灭火器配置场所存在不同火灾种类时，应选用通用型灭火器。 在同一灭火器配置场所，当选用两种或两种以上类型灭火器时，应采用灭火剂相容的灭火器。A类火灾场所应选择水型灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、泡沫灭火器或卤代烷灭火器。B类火灾场所应选择泡沫灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、二氧化碳灭火器、灭B类火灾的水型灭火器或卤代烷灭火器。极性溶剂的B类火灾场所应选择灭B类火灾的抗溶性灭火器。C类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、二氧化碳灭火器或卤代烷灭火器。 D类火灾场所应选择扑灭金属火灾的专用灭火器。E类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、卤代烷灭火器或二氧化碳灭火器，但不得选用装有金属喇叭喷筒的二氧化碳灭火器。因此液化气站选择磷酸铵盐(干粉)灭火器。5.3 灭火器的设置 灭火器应设置在位置明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散。对有视线障碍的灭火器设置点，应设置指示其位置的发光标志。 灭火器的摆放应稳固，其铭牌应朝外。手提式灭火器宜设置在灭火器箱内或挂钩、托架上，其顶部离地面高度不应大于1.50m；底部离地面高度不宜小于0.08m。灭火器箱不得上锁。 灭火器不宜设置在潮湿或强腐蚀性的地点。当必须设置时，应有相应的保护措施。 灭火器设置在室外时，应有相应的保护措施。 灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点。因为液化气站的危险等级为严重危险等级，所以它的火灾场所的灭火器的最大保护距离与手提式是9m,与手推式灭火器的最大保护距离是18m。5.4 灭火器的配置5.41 一般规定 （1） 一个计算单元内配置的灭火器数量不得少于2具。 （2）每个设置点的灭火器数量不宜多于5具。 （3）当住宅楼每层的公共部位建筑面积超过100m2时，应配置1具1A的手提式灭火器；每增加100m2时，增配1具1A的手提式灭火器。5.42最低配置基准 BC类火灾场所的灭火器最大保护距离为：严重危险级手提式灭火器为9m，推车式灭火器为18m，中级危险手提式灭火器为12m，推车式为24m，轻危险级手提式为16m，推车式为30m。 BC类火灾场所灭火器的最低配置基准：严重危险级，单具灭火器最小配置灭火级别为89B，单位灭火级别最大保护面积0.5B,中级危险级单具灭火器最小配置灭火级别为66B，最大保护面积为1.0B，轻危险级单具灭火器最小配置级别为21B，最大保护面积为1.6B。 根据民用建筑灭火器配置场所的危险等级举例，燃气行业的汽车加油站、加气站、民用液化气，天然气灌装站、换瓶站、调压站都属于严重危险级的范围，民用燃油、燃气锅炉房为中危险级的范围。 5.5 灭火器配置设计计算 按有关规定,1.泵房、2.灌瓶间、3.气瓶间、4.空钢瓶库、5.变、配电室、6.卫生间7.办公室8.储罐区9.消防泵房为计算单元.各单元保护面积为：S1=5*5=25、S2=5*5=25、S3=5.5*4=22、S4=5*7=35、S5=5*3.6=18、S6=5*3.6=18、S7=5*3.6=18、S8=17.6*16=281.6、S9=8.5*5=42.5.灭火器配置场所最小需配灭火级别应按下式计算： Q=KV 式中:Q-灭火器配置配置或计算单元的最小需配灭火级别,A或B; S-灭火器配置场所或计算单元的保护面积，； V-A类火灾或B类火灾的灭火器配置场所相应危险等级的灭火器配置基准，/A或/B； K-修正系数。未设室内消防栓系统和灭火系统，K=1.0；设有室内消火栓系统，K=0.9;设有灭火系统,K=0.7;设有室内消防栓系统和灭火系统,K=0.6;可燃物露天堆场,甲、乙、丙类液体储罐区，可燃气体储罐区，K=0.3。其中，K=1.0 V=0.5/B S1=25、S2=25、S3=22、S4=35、S5=18、S6=18、S7=18、S8=281.6、S9=42.5.则计算有：Q1= 50B、Q2=50B、Q3=44B、Q4=70B、Q5=36B、Q6=36B、Q7=36B、Q8=563.2B、Q9=85B。 计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭级别应按下式计算： e 式中：e-计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别（A或B）； N-计算单元中的灭火器设置点数（个）其中：Q1= 50B、Q2=50B、Q3=44B、Q4=70B、Q5=36B、Q6=36B、Q7=36B、Q8=563.2B、Q9=85、N=2则根据计算有：Q1e= 25B、Q2e=25B、Q3e=22B、Q4e=35B、Q5e=18B、Q6e=18B、Q7e=18B、Q8e=281.6B、Q9e=42.5B。 1）类型选择根据各个房间的特点和防火防爆设计需要，及液化气站火灾类型为B、C、E类，危险等级为严重危险级，决定泵房、气瓶间、配电间、消防泵房、卫生间、办公室、空钢瓶库、灌瓶车间选用MF/ABC手提式磷酸铵盐灭火器；储罐区选用MFT/ABC推车式磷酸铵盐灭火器。2）规格数量的确定由建筑灭火器设置规范GB 50140-2005规范表6.2.1知：泵房、气瓶间、配电间、消防泵房、卫生间、办公室、空钢瓶库、灌瓶车间、寝室，选用MF/ABC手提式磷酸铵盐（干粉）灭火器; 因为规范中规定： 一个灭火器配置场所内的灭火器不应少于 2 具。每个设置点的灭火器不宜多于 5 具。所以每个设置点需2具，即每个房间共具MF/ABC手提式磷酸铵盐（干粉）灭火器,其中办公室、寝室选用MF/ABC3型灭火器，其他选用MF/ABC5型灭火器。根据城镇燃气设计规范GB5002