加油站设计说明书-111-.doc

吉林建筑工程学院防火防爆技术课程设计设计题目某加油站防火防爆设计 姓 名王世福 学 号03410111班 级安全101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： 2013年1月第一章：摘要4 第二章：加油站储油的性质及火灾爆炸危险性42.1储油的物化性质42.1.1汽油42.1.2柴油52.2火灾爆炸危险性5 2.2.1物料特性 5 2.2.2氧化剂 7 2.2.3点火远 7第三章：总平面的布置83.1功能分区83.2耐火等级的确定83.2.1储罐区、加油区83.2.2辅助区83.3选址和布置93.3.1加油站的选址93.3.2总平面布置9第四章：防爆电气设计124.1爆炸和火灾危险场所的等级划分124.2爆炸危险区域的范围确定124.3爆炸性混合物的分类、分级和分组144.4防爆电气的选择16第五章：汽油罐区危险性分析185.1储罐区防火防爆规章制度 185.2汽油罐区危险性定性分析195.2.1.蒸气云爆炸事故机理195.2.2.蒸气云爆炸特点。205.2.3.蒸气云爆炸伤害形式。205.2.4重大事故危害程度分析205.3汽油罐区危险性定量分析215.4爆炸极限225.5爆炸力225.6爆炸温度235.7爆炸压力24第六章：灭火器配置设计246.1 灭火器配置场所的火灾种类和危险等级246.2 灭火器的选择246.3 灭火器的设置原则266.4 灭火器的配置266.5灭火器配置设计计算27第七章：加油站的安全管理措施287.1 加油站安全管理制度287.1.1把好加油站建设审核验收关287.1.2建立健全各项消防管理制度287.1.3开展安全教育、培训及灭火演练297.1.4 严格安全操作297.1.5加强防火安全管理297.1.6 加强防火监督检查307.1.7 确保消防器材有效307.2防雷防静电措施以及火灾的控制。307.2.1加油站防雷措施307.2.2加油站防静电措施31 主要参考资料32附录33附录一33表1 生产的火灾危险性分类33表2 某些油品的火灾危险参数35 附录二34表1 厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积34表2用建筑的耐火等级、层数、长度和建筑面积37 表3民用建筑物保护类别划分38表4站内设施之间的防火距离（m）38 附录三38表1爆炸性气体环境用电设备防爆类型38 附录四39表1 灭火器的主要性能39表2 根据生产、贮存火险分类采取的防灾措施举例41 表3 建筑灭火器配置设计图例 41 附录五43表1 加油站的主要建筑构物见43第1章 摘要 设计是工程建设的灵魂，对工程建设起着主导和决定性作用。防火防爆设计是以系统科学的分析为基础，定性定量地考虑工艺的合理性、装置的危险性，在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定设计项目的具体方案，并提出保证设计项目正常、安全运行所需要的手段和措施，同时以过去的事故等所提供的教训和资料来考虑更安全有效的措施，以防再次发生类似的事故。 本设计是针对汽车加油站而进行的防火防爆设计。通过对加油站所经营燃油的性质，根据汽车加油站加气站设计与施工规范GB50156-2002分析确定工作环节和存储场所的火灾危险类别来设计。对厂区进行合理分区布置，大致可分为：储灌区、加油区、办公区及附属设施区四个部分。然后又依据石油化工企业设计防火规范GB50160-2008和建筑设计防火规范GB50016-2006来确定站内的主要建筑物以及它们之间的防火间距，然后对加油站进行区域规划和总平面布置。此后，再根据爆炸性安全环境评价与最新防爆技术及设备选用维护标准对加油站区域进行火灾与爆炸事故风险预测和评估，安装相应的防火防爆防雷防静电设施，制定相应的操作规章制度。关键词：加油站 选址 防火防爆 防雷防静电 防火间距第2章 加油站储油的性质及火灾爆炸危险特性2.1储油的物化性质2.1.1汽油物理特性：汽油为无色或淡黄色易挥发液体，主要组分是四碳至十二碳烃类。具有特殊臭味；闪点:-50；熔点450450T300300T20200T135135T100100T85MESG=1.14MIC=1.0甲烷A0.9MESG1.140.8MESG1.0乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯、氨苯、甲苯、苯、氨、一氧化碳、乙酸乙酯、乙酸丁烷、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、丁酯、乙酸戊酯、乙酸酐戊烷、己烷、庚烷、葵烷、辛烷、汽油、硫化氢、环己烷、煤油、柴油、石油乙醚、乙醛、三甲胺亚硝酸、乙酯B0.5MESG0.45MESG0.8丙烯腈、丙炔、环丙烷、焦炉煤气环氧乙烷、环氧丙烷、丁二烯、乙烯二甲醚、异戊二烯、硫化氢二乙醚、二丁醚CMESG0.5MESG0.45水煤气、氢乙炔二硫化碳硝酸乙酯由上表可知，该加油站级别为A级，T3组4.4防爆电气的选择 防爆电气主要分为：防爆灯具 防爆电器 防爆管件 防爆防腐电器通常来说，防爆电器是指存在有爆炸危险性气体和蒸气的场所采用的一类电气设备。化工生产经常遇到各种有爆炸危险性的气体和蒸气，在有这些介质的地方，按照有关规范、标准和规定，正确选用合适 的防爆电器，是保证安全生产、防止爆炸和火灾发生的重要措施。按类型分为隔爆型、增安型 、本质安全 型、正压型、充油型、充砂型、无火花型、特殊型。表4-2爆炸危险场所电气设备选型场所等级Q-1Q-2Q-3G-1G-2电机隔爆型、防爆通风充气型任意防爆类型H43型任意一级隔爆型、防爆通风充气型H44型电器和仪表固定安装防爆型、防爆充油型、防爆通风充气型、安全火花型H45型H43型任意一级隔爆型、防爆通风充气型、防爆充油型H45型移动式隔爆型、防爆充气型、安全火花型隔爆型、防爆充气型、安全火花型除防爆充油型外任意一种防爆类型乃至H57型任意一级隔爆型、防爆充气型携带式隔爆型、安全火花型隔爆型、安全火花型隔爆型、防爆安全型、57型任意一级隔爆型照明灯具固定及移动防爆型、防爆充气型防爆安全型H45型任意一级隔爆型H45型携带式隔爆型隔爆型隔爆型、防爆安全型乃至H57型任意一级隔爆型任意一级隔爆型变压器隔爆型、防爆通风型防爆安全型、防爆充油型H45型任意一级隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型H45型通信电器隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型、安全火花型防爆安全型H57型任意一级隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型H45型配电装置隔爆型、防爆通风充气型任意一种防爆类型H57型任意一级隔爆型H45型根据上表可知，该加油站应用Q-2级别下的电气设备第五章：汽油罐区危险性分析5.1储罐区防火防爆规章制度：储油罐和储罐区储油多，危险性大，容易发生火灾和爆炸事故，必须经常进行防火巡查，严格进行消防安全管理，确保消防安全。（1） 储罐区应保持整洁，防火堤内应无干草，无油污，无可燃物。（2） 储罐区排水系统应设水封井；排水管在防火堤外应设置阀门；油罐放水时，应有专人监护，及时清除水封井内的残油。（3） 储罐区内不应装设非防爆电气设备和高压架空线路。（4） 储罐区应当按规定设置防火堤，防火堤应保持完好。（5） 储油罐顶部应无油污，无积水。储油罐进出油管线、阀门应采取保温措施。（6） 储油罐顶的透光孔、检尺孔盖、垫片应保持完好，孔盖应盖严密。量油口应装有不打火花的金属垫片。（7） 储油罐上的呼吸阀、液压安全阀底座应装设阻火器。阻火器每季至少检查一次。（8） 储油罐进出油管线应装设韧性软管补偿器。（9） 钢制储油罐罐体应设置防雷防静电接地装置，其接地电阻不应大于10。接地点沿罐底边每30m至少设置一处，单罐接地不应少于两处。（10） 每年春季应全面检查防雷防静电接地装置，测试接地电阻值应符合要求。（11） 浮顶罐的浮船与罐壁之间应用两根截面积不小于25mm2的软铜线连接。（12） 储油罐装油量应在安全罐位内运行。（13） 当凝油油位高于加热盘管时，应先用蒸汽立管加热，待凝油溶化后，再用蒸汽盘管加热。（14） 不应穿化纤服装和带铁钉的鞋上罐。在罐顶不应开、关非防爆电筒。（15） 储罐区内油管线动火、清罐作业应执行行业规定。（16） 储油罐着火，应立即报告并停止着火油罐的一切作业。组织灭火并适时启动应急预案。5.2汽油罐区危险性定性分析罐区的危险性分析包括罐区池火灾、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸事故。加油站经常有汽油蒸气云产生，而且极容易引发汽油蒸气云爆炸事故。汽油蒸气云爆炸事故的破坏力很强，对周边地区的影响也很大，造成的后果十分严重，是加油站的重大事故，故应对汽油蒸气云爆炸事故的危害程度分析进行定量分析。5.2.1.蒸气云爆炸事故机理蒸气云爆炸(UVCE)是由于气体或易于挥发的液体燃料的大量快速泄漏，与周围空气混合形成覆盖很大的范围的“预混云”，在某一有限制空间遇点火而导致的爆炸。 UVCE发生有一定的条件，包括一定量的液化石油气泄漏并与周围空气预混、延迟点火、局限化的空间（周围环境如树木、房屋、设备及其它建筑物等形成具有一定限制的空间）等。蒸气云爆炸事故在液化气等物质的运输过程中并不常见，因为在运输过程中即使发生液化气泄漏，也不容易积聚起来。而在液化气储备场所，UVCE事故相对易于发生。导致UVCE发生的事故原因也是有多种的，主要包括上文统计分析出的阀门泄漏、法兰失效泄漏、管线失效（损坏、破裂、腐蚀）、储罐失效（破裂、裂缝、腐蚀、超压、冲击作用）、阀门开启、满装外溢等因素导致危险物质泄漏，形成气云被引爆。 UVCE的发生大多数是由于储存液化气等物质的设备罐体在机械、化学或热作用下发生破坏而导致大量液化气泄漏所引起的，此外工作人员在装运取样等日常业务中是否正确操作，也是导致罐内液化气泄漏的一个重要因素。罐体破裂是导致UVCE发生的直接原因，因此研究罐体破裂的原因是研究UVCE事故机理的重点。容器破裂导致蒸气云爆炸机理，见图1。 5.2.2.蒸气云爆炸特点。UVCE具有以下特点：一般由火灾发展成爆燃，而不是爆轰；蒸气云的形成是加压存储的可燃液体和液化气大量泄漏的结果，存储温度一般大大高于它们的常压沸点；参与蒸气云爆炸的可燃气体或蒸气的量一般在5103kg以上；参与蒸气云爆炸的燃料最常见的是低分子碳氢化合物，偶尔也有其它物质，如氯乙烯、氢气与异丙醇等；爆源初始尺寸与特征长度相当，并且蒸气云爆炸的能量释放速率比较小，是一种面源爆炸。5.2.3.蒸气云爆炸伤害形式。UVCE发生后，云雾区内的爆炸波作用、云雾区外的冲击波作用、高温燃烧作用和热辐射作用，以及缺氧造成的窒息作用的主要因素，是造成对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏作用。蒸气云爆炸的破坏效应表现为：形成相当大的火球，在大气中形成爆轰波，其强度取决于气云的燃烧速度；碎片效应通常可以忽略。5.2.4重大事故危害程度分析汽油蒸气云的TNT当量 对于汽油蒸气云爆炸的破坏性（爆炸的严重程度），采用TNT当量法计算。即认为一定量的汽油蒸气云爆炸造成的破坏力相当于x千克TNT炸药爆炸造成的破坏力，则称汽油蒸气云的TNT当量。汽油蒸气云爆炸所造成的人员伤亡情况分析 为了估计可能出现的液化气蒸气云爆炸所造成的人员伤亡情况，根据人员因爆炸而伤亡概率的不同，将爆炸危险源周围由里向外依次划分为死亡区、重伤区、轻伤区。死亡区：在该区域内的人员，如缺少防护，将无例外地蒙受严重伤害或死亡。其内径为零，外径为RS0.5，表示外圆周处人员因冲击波作用，导致肺出血而死亡的概率为50%。重伤区：在该区域内的人员，如缺少防护，绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受轻伤。其内径就是死亡半径，外径记为RZ0.5，表示该处人员因冲击波作用，导致耳膜破裂的概率为50%，冲击波峰值超压为44000Pa。蒸汽云爆炸延迟点火液化气泄漏局限化空间罐体局部破裂或突发性全部破裂、安全阀自己运动热的作用化学作用热的作用图1容器破裂导致蒸气云爆炸机理轻伤区：在该区域内的人员，如缺少防护，绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或平安无事，死亡的可能性极小。该区内径为重伤半径的外径，记为RQ0.01，表示在外边界处，耳膜因冲击波作用而破裂的概率为1%，冲击波峰值超压为17000Pa。汽油蒸气云爆炸的TNT当量、死亡半径、财产损失半径(假定在此半径以内的财产完全遭受损失，而在此半径以外的财产则完全无损失。)以及爆炸时的火球半径与火球持续时间的计算公式及其计算值均列在表4-1。本报告只计算死亡半径，委托单位可根据需要自行计算重伤半径和轻伤半径。5.3汽油罐区危险性定量分析表5-1蒸汽云爆炸计算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汽油蒸汽云的TNT当量系数a0.044蒸汽云中汽油的总能量WFkg等于储油罐中汽油总储量605汽油的燃烧热QFMJ/kg466TNT的爆炸热QTNTMJ/kg4.197汽油的爆炸总能量EKgE=1.8aWFQF198.728汽油蒸汽云的TNT当量WTNTmWTNT=1.8aWFQF/ QTNT47.439死亡半径RmR=13.6(WTNT/1000)0.374.410财产损失的半径RcmRc=5.6(WTNT)1/320.2711火球半径RmR=2.9(WTNT)1/310.5012火球持续时间tst=0.45(WTNT)1/31.635.4爆炸极限液体的爆炸浓度极限和温度极限液体名称爆炸浓度极限（%）爆炸温度极限（c）酒精3.31811-40甲苯1.2-7.751-31松节油0.8-6232-53车用汽油0.79-5.16-39-（-8）灯用煤油1.4-7.540-86乙醚1.85-35.5-45-1苯1.5-9.5-14-12查表汽油的爆炸极限0.79%5.16%.5.5 爆炸力液化气爆炸力的大小和其容器内的质量以及该物质的燃烧热有关，其计算公式为：L=427VH其中：L-爆炸力 kgfm V-参与化学爆炸的高热气体体积（标准状态下，m3） H可燃气体的燃烧热值J/m3设定条件：427-热功当量，kgfm(1KJ) V：存放量为23t，则其标准状态为41860m3H：查表为53.5106J/mol将上列数据代入公式：L=427100046.5103100021013kg m5.6 爆炸温度汽油是复杂烃类(碳原子数约412)的混合物，以碳8为主。1）其反应方程式：2C8H18+25O2+94N2=14CO2+18H2O+94N2式中氮的摩尔数是按空气的N2 ：O2=79：21的比例确定的。所以25 O2对应的N2为：2579/21=94由反应方程式可知，爆炸前的分子数为121，爆炸后126.2）计算燃烧产物的热容。气体的平均摩尔定容热容计算式查教材镖2-8.根据表中所列计算式，燃烧产物各组分的热容：N2的摩尔定容热容 (4.8+0.00045t)4186.8 J/(kmol)H2O的摩尔定容热容 (4.0+0.00215t) 4186.8 J/(kmol)CO2的摩尔定容热容 (9.0+0.00058t) 4186.8 J/(kmol)燃烧反应物的总热容为：22.6(4.8+0.00045t)4186.8 +18(4.0+0.00215t)4186.8 +14(9.0+0.00058t)4186.8 =(1283+0.238 t) 103 J/(kmol)3）求爆炸最高温度。先查得汽油的燃烧热为53.5106J/mol，即53.5109J/kmol。因为爆炸反应速度极快，所以全部燃烧热可近似的看做用于提高燃烧产物的温度，也就是等于燃烧产物热容与温度的乘积，即： 53.5109=(1283+0.238t)103t 解上式得爆炸最高温度t为12538。上面计算是将原始温度视为0。最高温度极高，虽然初始温度与正常室有差，但对计算的准确性并无显著影响。5.7爆炸压力根据教材公式（2-14）知爆炸压力计算公式 p=Tnp0/T0mP,T和n表示爆炸后的最大压力、最高温度和气体摩尔数；p0,T0和,m表示爆炸前的初始压力、初始温度和气体摩尔数。设p0=0.1MPa，T0=27，T为（1283+273）=1556K。按汽油的燃烧反应式计算爆炸前后的气体摩尔数：2C8H18+25O2+94N2=14CO2+18H2O+94N2由此得出m=121 n=126带入式（2-14）P=15561260.1/(300121)=0.54Pa。以上计算的爆炸温度与压力都么有考虑热损失，是按理论的空气量计算的，所得的都是最大值。第六章：灭火器配置设计6.1 灭火器配置场所的火灾种类和危险等级地下储罐区为B类火灾，危险等级为严重危险级;加油岛区位B类和E类火灾，危险等级为严重危险级;餐厅为A类火灾，危险等级为严重危险级；配电室为E类火灾，危险等级为严重危险级；仓库为A类火灾，危险等级为严重危险级。收费大厅 零食店 卫生间 办公室 寝室为A类火灾场所危险等级为严重危险级6.2 灭火器的选择表2 灭火器的选择和设置数量场所类型选择设置数量，个/油浸电力变压器室，油开关，高压电器，调压器室，发电机房、电信楼，广播楼1211灭火器二氧化碳灭火器四氯化碳灭火器1/50甲，乙类火灾危险性的生产厂房1211灭火器泡沫灭火器干粉灭火器1/50甲，乙类火灾危险性的库房1211灭火器泡沫灭火器干粉灭火器1/80丙类火灾危险性的厂房泡沫灭火器干粉灭火器清水灭火器酸碱灭火器1/80丙类火灾危险性的库房泡沫灭火器酸碱灭火器清水灭火器1/100甲，乙类火灾危险性的露天生产装置区1211灭火器干粉灭火器泡沫灭火器1/1501/100丙类火灾危险性的生产装置区泡沫灭火器酸碱灭火器清水灭火器1/200易燃和可燃液体装卸栈台1211灭火器二氧化碳灭火器四氯化碳灭火器接栈台长度每1015m一个液化石油气，可燃气体灌区泡沫灭火器干粉灭火器1211灭火器按储罐数量，每罐两个旅馆，办公楼，教学楼，医院1211灭火器泡沫灭火器清水灭火器酸碱灭火器1/1001/50百货楼，展览楼，图书馆，邮政楼，财贸金融楼1211灭火器干粉灭火器泡沫灭火器清水灭火器1/801/50科研楼根据工作性质，参照上述各项规定根据工作性质，参照上述各项规定根据上表以下功能区可以配置的灭火器地下储罐区选用推车式磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC6型；加油岛区选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC4型和6L泡沫灭火器；餐厅选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC5型；配电室选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC5型；仓库选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC3型。收费大厅 零食店 卫生间 办公室 寝室选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC4型。6.3 灭火器的设置原则1 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。2 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。3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。4 灭火器不宜设置在潮湿或强腐蚀的地点。当必须设置时，应有相应的保护。5灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点。6对于液化气站手提式灭火器的最大保护距离为9 m，推车式灭火器的最大保护距离为18 m。地下储罐区推车式磷酸铵盐干粉灭火器安置在南北侧墙角处各一个设雨棚；加油岛区手提式磷酸铵盐干粉灭火器安置在餐厅北侧墙角和北侧仓库的北侧墙角各一个，设灭火器箱，并设雨棚；餐厅手提式磷酸铵盐干粉灭火器安置在离门口较近的南侧墙角，设挂钩，底部离地面高度0.1m；配电室手提式磷酸铵盐干粉灭火器安置在离门口较近的南侧墙角，设挂钩，底部离地面高度0.1m；仓库手提式磷酸铵盐干粉灭火器安置在离门口较近的南侧墙角，设挂钩，底部离地面高度0.1m。6.4 灭火器的配置每2台加油机设1只4kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器和1只6L泡沫灭火器，放在加油机旁，并设雨棚；地下储罐应设置35kg推车式干粉灭火器2个，设置在罐上方，搭设雨棚；餐厅手提式磷酸铵盐干粉灭火器安置在离门口较近的南北侧墙角各一个，设挂钩，底部离地面高度0.1m；配电室手提式灭火器安置在离门口较近的南北侧墙角各一个，设挂钩，底部离地面高度0.1m；仓库手提式灭火器安置在离门口较近的南北侧墙角各一个，设挂钩，底部离地面高度0.1m，附属区卫生间设2具灭火器，收费大厅设4具灭火器，分设离门口较近东西两侧墙角，设挂钩，底部离地面高度0.1m；零售商店、办公区和宿舍灭火器安置在离门口较近东西墙角各一个，设挂钩，底部离地面高度0.1m。6.5灭火器配置设计计算（1）辅助区根据建筑灭火器配置设计规范GB 50140-2005所规定：卫生间 办公室 寝室为A类火灾场所，即K=1；A 配置设计计算 卫生间S1=36 m2 办公室S2=24 m2 营业厅S3=48 m2 宿舍 S4=30 m2查建筑灭火器