化工厂防火防爆设计

沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No I 沈阳理工大学沈阳理工大学 摘 要 本课设主要针对吉林某新建聚丙烯化工厂进行防火防爆设计 文中化工厂是采用 间歇式液相本体聚合法生产聚丙烯 文章首先介绍了聚丙烯的生产工艺 并进行工艺 划分确定其主要危险及各个环节的火灾危险类别 其次 确定各个厂房建筑物的耐火 等级及其间距 并对厂区进行划分和总平面布置 第三 选择聚丙烯合成厂房 计算 泄压面积并选择确定泄压方式 第四 对生产厂房进行防爆电气设计 并确定泄爆方 式 计算相关设施的泄爆面积 对不同的场所进行了灭火器配置设计 最后 绘制厂 区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图 关键词 聚丙烯 耐火等级 防火间距 防火防爆 防爆电器 灭火器 厂区规划设 计 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No II 沈阳理工大学沈阳理工大学 目录 摘 要 I 1 前言 1 2 工程概况 2 3 工程项目分析 4 3 1工艺流程介绍 4 3 1 1工艺生产介绍 4 3 1 2安全防火重点部位 5 3 1 3安全工作重点 6 3 2工艺环节的划分 6 3 2 1生产区 6 3 2 2仓储设施 7 3 2 3其他设施 8 4 总平面的布置 10 4 1分区布置 10 4 2火灾危险类别的确定 10 4 2 1聚丙烯及生产原料的理化性质简介 10 4 2 2火灾危险类别的确定 11 4 2 3仓储区火灾危险分类 12 4 3耐火等级的确定 12 4 3 1生产区 12 4 3 2存储区 13 4 3 3生活区 14 4 3 4附属设施区 14 4 1防火间距 15 4 1 1防火间距的设计原则 15 4 1 2防火间距的确定 15 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No III 沈阳理工大学沈阳理工大学 5 防爆电器设计 17 5 1划分爆炸危险区域 17 5 2防爆电器的选择 17 5 2 1爆炸性混合物的分级分组 17 5 2 2防爆电器的选择 18 6 泄瀑方式确定以及泄爆面积计算 21 6 1泄爆方式 21 6 2泄爆面积的计算 21 7 灭火器的配置 22 7 1灭火器的选择 22 7 2灭火器的设置 22 8 总结 28 参考文献 29 附录 A 附录 B 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 1 沈阳理工大学沈阳理工大学 1 前言 化学工业的历史源远流长 数千年以来 先人们制造陶器 青铜器 铁器 酿造 造纸 染色等生产工艺 其实都是化学工艺过程 当今社会 随着社会的进步 科学 的发展 化工产品已在人们生活中起到了越来越重要的作用 无论是衣食住行 还是 从事各种生产活动都离不开化工产品 如化肥 燃料 石油 橡胶等 化工产业已经 称为国民经济建设重要的支柱产业之一 随着社会的发展和人类文明的进步 供需矛盾有了根本性的好转 化学工业也逐 步进入了成熟阶段 人们在进行化工产品生产时 不仅要考虑工厂的经济效益 同时 还要考虑到社会的总体效益 人们也越来越重视环境 安全等问题了 现在的化工企 业是以最小的代价来取得最大的收益的 自从 1954 年意大利 Natta 教授在实验室首次合成聚丙烯以来 1957 年聚丙烯就实 现了工业化生产 在不到半个世纪的时间里 聚丙烯已成为发展速度最快 产量最大 牌号最多 用途最广的合成树脂品种之一 聚丙烯 PP 是五大通用树脂之一 是一 种优良的热塑性合成树脂 具有比重小 无毒 易加工 抗冲击强度高等优点 其产 品广泛用于电子电器 汽车 建材 医疗等领域 但是 聚丙烯生产工艺复杂 其原 料氢气和丙烯均为易燃易爆气体 高压容器 原料运输管道 电气设备等都存在一定 的危险性 同时 工厂的选址 设备的布局 厂房的设计等都是影响安全的重要因素 因此很有必要通过对聚丙烯工厂进行合理的防火防爆设计来减少事故的发生概率 降 低事故的危害程度 进而提高整个工厂的安全生产水平 间接地提高企业的经济效益 因此 为了有效控制化工生产中各种危险因素 应该从人 机 环三个方面同时 控制有关的风险因素 详细了解有关化学品的物化性质和相关的安全操作规程 加强 培养操作人员的安全素质 以便从物和人两方面消除和控制风险因素 最后对整个化 工企业的区域规划 设计相应的区块布置 防火间距 车间位置 设备布置等 从而 消除或控制事故 以及在事故发生后能够最大的减少损失 本次课程设计的依据主要是 石油化工企业设计防火规范 GB 50160 2008 建 筑设计防火规范 GB 50160 2006 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 建筑灭火器配置设计规范 GB 50140 2005 等等 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 2 沈阳理工大学沈阳理工大学 2 工程概况 该聚丙烯生产厂厂址设于吉林经济开发区 总占地面积为 m 长约 700m 宽约 500m 吉林经济技术开发区位于吉林市西北部的平原地带 地理中心坐标为 东经 126 28 北纬 43 37 距吉林市中心 15 km 距长春市 92 km 位于长春 吉林经济走廊的东端 已基本实现了道路 供水 雨排水 排污水 供电 通讯 蒸 气 七通一平 吉林市属中温带大陆性季风气候 四季分明 春季干燥多风 夏季温 热多雨 秋季凉爽多晴 冬季寒冷多雪 年平均气温 4 2 12 2 月平均气温 13 以 下 日平均气温大于 35 的日数很少 年平均 0 3 天 全年日照时间 2400 2600 小 时 年平均降水量为 674 2 mm 6 8 月各月降水量都在 100 mm 以上 三个月的 总降水量占全年的 65 左右 12 2 月降水稀少 每月 6 mm 左右 年降水日数 119 8 天 6 8 月每月有 14 17 天 1 2 月每月约 6 天 风向以西南 西 西 北为最多 平均风速 2 至 4m s 大于或等于 8 级风日数一般为 7 15 天 根据 石油化工企业设计防火规范 GB50160 2008 1 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 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 石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距 不应小于规定中最小距离 本文聚丙烯工厂设在吉林经济开发区 该开发区位于吉林市西北部的平原地带 不会产生窝风 且风频最大的为西南风 最小的是西北风 因此 根据厂区地形 风 向特点 及生产工艺 物料危险性 将本厂的生产区放置在厂区的东部 办公生活区 位于厂区的西南部 其他设施区位于厂区的中部 如此 则会加快生产区工业生产中 废气的排放 并减少其对办公生活区的影响 如发生有毒有害气体泄漏 也可避免或 减缓对办公生活区的影响 由于仓储区储存着生产原料以及成品产物 所以为了便于 储存 运输 防止有毒物质的泄露对生活区产生影响 则将仓储区放置在生产区的东 北部 工厂主要出入口不应少于两个 并宜位于不同方位 两条或两条以上的工厂主要 出入口的道路 应避免与同一条铁路平交 若必须平交时 其中至少有两条道路的间 距不应小于所通过的最长列车的长度 若小于所通过的最长列车的长度 应另设消防 车道 生产区的道路宜采用双车道 若为单车道应满足错车要求 工艺装置区 液化 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 3 沈阳理工大学沈阳理工大学 烃储罐区应设环形消防车道 可燃液体的储罐区 装卸区及化学危险品仓库区应设环 形消防车道 当受地形条件限制时 也可设有回车场的尽头式消防车道 消防道路的 路面宽度不应小于 6m 工厂内部设有办公生活区 附属设施区 物料存储区 生产区四大区域 办公生 活区分为办公楼 宿舍楼 浴池 食堂 医院 活动中心等建筑 附属设施区分为配 电站 技安部 锅炉房 泵站 污水处理站 消防水池等建筑 物料储存区主要是罐 区 分为丙烯罐组和氢气罐组 装设喷水冷却系统 原料丙烯和氢气由其他化工厂供 应 用管道连接 生产区有丙烯固碱车间 丙烯脱硫车间 丙烯精脱水车间 氢气丙 烯局和车间 闪蒸去活车间等 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 4 沈阳理工大学沈阳理工大学 3 工程项目分析 3 1 工艺流程介绍 3 1 1工艺生产介绍 间歇本体法聚丙烯生产工艺流程框图见图 3 1 全流程图可以分为原料精制 聚合 反应 闪蒸快活 造粒包装 丙烯回收等五个部分 1 原料精制 液态丙烯经过脱硫塔 脱一氧化碳塔 脱氧塔 脱水塔等除去硫化 物 一氧化碳 水 氧等杂质后 进入精丙烯计量罐 氢气经过脱水塔后 供聚合用 2 聚合反应 精制后的丙烯经计量加入到聚合釜内 并将活化剂 一氯二乙基铝 或三乙基铝自运输罐用 N2 压入活化剂储罐 然后再用 N2 压入活化剂计量罐中 经 计量后加入釜上活化剂加料罐中 然后用丙烯冲入聚合釜内 给电子体 催化剂 分 子量调剂 氢气 按一定比例分别加入到聚合釜 各物料加完后 开始向聚合釜内通 入热水升温聚合 整个过程可以手动也可以利用计算机半自动控制 每釜反应时间约 为 3 4 小时 聚合压力为 3 5Mpa 聚合温度为 75 反应到 70 80 的丙烯转化聚丙 烯时 停止聚合反应 将丙烯放入高压丙烯冷凝器 利用循环冷却水将丙烯冷凝回收 至平衡压力 冷凝的液体丙烯进入高压丙烯回收罐储存 供下一釜聚合时投料使用 将固体聚丙烯粉料喷入闪蒸去活釜 3 闪蒸快活 用闪蒸的方法使丙烯与聚丙烯分离 得到不含丙烯的聚丙烯粉料 再通入空气使聚合物失活 然后由下料口送至造粒工具或直接包装以粉料出厂 未反 应的高压丙烯气体用冷却水或冷冻盐水冷凝回收后循环利用 4 造粒包装 打开闪蒸釜下部出料阀 将闪蒸釜内物料装入口袋 并同时完成称 重 封袋工作 得到的聚合物粉料既可以直接包装出厂 也可以送往造粒工段 加入 相应助剂后 造粒出厂 5 丙烯回收 收集到气柜内的丙烯气 经压缩机压缩并液化后 送入粗丙烯储罐 再送至气分装置再利用 从工艺流流程图中我们可以看到 原料为丙烯和氢气 都是易燃易爆气体 产物 聚丙烯粉末也有可燃性 在聚合过程中 运载气体和尾气如果处理不当 都可能产生 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 5 沈阳理工大学沈阳理工大学 火灾爆炸危险 图 3 1 间歇液相式本体法聚丙烯生产工艺方框流程图 3 1 2安全防火重点部位 1 聚合釜 丙烯经固碱 脱硫 精脱水后进入丙烯灌 经计量后加入聚合釜并搅拌 然后催 化剂和氢气也经计量后分别加入聚合釜中 加料完毕后 夹套内通入热水升温 引发 反应 由于聚合反应放出大量的热量使釜温上升 夹套切换冷水控制反应温度 若搅 拌不能正常工作或者循环冷却水出现故障 反应温度失控 易引起火灾 爆炸 聚合釜应设有应急冷却系统 在紧急状况时 对釜进行保护 2 闪蒸釜 聚合反应结束后 由聚合釜向闪蒸釜喷料 由于聚丙烯粉料在聚合釜内受到搅拌 又以很大的速度向闪蒸喷料 搅拌叶与粉体之间反复接触与分离 使粉体表面带上了 大量静电荷 高速向闪蒸釜喷料时粉体与管壁和釜发生摩擦 冲撞 使粉体表面电荷 又进一步增加 如果不能采取措施消除静电 可能会造成闪蒸釜内爆燃 包装时闪爆 着火 采取聚合釜放料口安装静电消除器 改善闪蒸工艺等措施降低静电事故的概率 3 输送管道 原料丙烯 固 碱 塔脱硫精脱水 精丙烯罐 聚 合 闪蒸去活 包装 尾气回收真空 丙烯回收 催化剂 氮气置换 氢气 丙烯 活化剂 成品 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 6 沈阳理工大学沈阳理工大学 反应原料氢气和丙烯都由输送管道进入反应釜发生反应 反应结束后的剩余原料 也经输送管道进行回收 由于氢气和丙烯均为易燃易爆气体 如果管道发生破裂导致 原料泄露 很可能会造成火灾 爆炸事故 输送管道要经常维修和更换 同时还应有原料泄露的报警系统 3 1 3安全工作重点 1 聚合釜 反应搅拌机应有检测和联锁 投料前一定要启动搅拌 并随时进行巡查 跳闸后 要及时处理 发现异常能自动停止进料 聚合釜电机应选择相匹配的 且适当降低转 速 以免电机超载跳闸 应对聚合釜体壁面定期打磨 提高壁面光洁度 减少挂壁 当釜内结块后 要开釜盖清除结块 聚合釜系统工作时应不能超温超压 聚合釜填料 更换前 应先将填料浸泡 防止填料磨损与烧毁 清通聚合釜催化剂加料斗必须用防 爆工具 2 闪蒸釜 聚合釜向闪蒸釜喷料时 闪蒸釜要自动或手动间断向气柜排放高压气态丙烯 待 喷料结束后 闪蒸釜采用自动或手动置换程序交替抽真空补氮气进行置换 直至闪蒸 釜丙烯含量小于 1 5 避免形成爆炸性混合气体而引起爆炸 回收丙烯阀和喷料阀应有联锁 当丙烯回收阀出现故障无时保证不向闪蒸釜喷料 采取适当的检测手段 确保闪蒸釜丙烯含量小于 1 5 再打开闪蒸釜出料阀 同样也应 对闪蒸釜体壁面定期打磨 提高壁面光洁度 减少挂壁和摩擦 采取静电防护措施 保证闪蒸和出料时的安全性 3 输送系统 为防止物料泄露 经常检查管道是否完好 配备自动报警系统 当出现物料泄漏 时 及时报警以便采取措施 4 危险物质 聚丙烯车间危险物质主要是存在于丙烯 氢气 一氯二乙基铝 三乙基铝 二苯 基二甲氧基硅 聚丙烯 其中丙烯 氢气作为反应原料 由于其参加反应的量比较大 所以危险性最大 3 2 工艺环节的划分 3 2 1生产区 间歇式液相本体聚合法生产来聚丙烯共分为五步 丙烯的固碱 丙烯的脱硫 丙 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 7 沈阳理工大学沈阳理工大学 烯的精脱水 液相本体聚合 闪蒸去活 氮气置换 由于闪蒸去活和氮气置换都是在 闪蒸釜中进行的 可在生产区设置五个生产车间即固碱车间 脱硫车间 精脱水车间 液相本体聚合反应车间 闪蒸去活车间 现根据厂区地理环境与行业经验 考虑生产 环节的危险因素以及相关化工厂房设计规范等 对各厂房进行初步设计 各车间的功 能与规模见表 3 1 表 3 1 各个生产车间的功能与规模 编号车间名称生产车间功能 长 m 宽 m 高 m 面积 1固碱车间丙烯在其中固碱605083000 2脱硫车间丙烯在其中脱硫605083000 3 精脱水车 间 丙烯在其中精脱水605083000 4 聚合反应 车间 丙烯和氢气在催化 剂的作用下发生聚合 反应 705083500 5 闪蒸去活 车间 减压闪蒸分离出未 反应的丙烯 得到聚 丙烯粉末 705083500 3 2 2仓储设施 为了方便工厂的生产与成品的管理 所以在厂内设计有储存车间和成品车间 储 存车间 6 是为了储存生产原料丙烯 罐装 储存车间 7 是为了储存生产原料氢气 罐 装 的 成品车间 8 是为了储存产物聚丙烯的 库房主要分为原料库和成品库 原料 库存储的物质为丙烯和氢气 成品库存储的物质为聚丙烯粉末 下面对各物质的化学 性质及存储注意事项进行简单介绍 1 丙烯 丙烯常温下为无色 无臭 稍带有甜味的气体 分子量 42 08g mol 密度为 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 是一种属低毒类物质 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 灭火方法 切断气源 若不能切断气源 则不允许熄灭 泄漏处的火焰 喷水冷却容器 可能的话将容器从火场移至空旷处 灭火剂 雾状水 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 8 沈阳理工大学沈阳理工大学 泡沫 二氧化碳 干粉 可用钢瓶储存 2 氢气 氢气是一种无色 无嗅 无毒 易燃易爆的气体 和氟 氯 氧 一氧化碳以及 空气混合均有爆炸的危险并且密度比空气小的气体 在各种气体中 氢气的密度最小 标准状况下 1L 氢气的质量是 0 0899g 比空气轻得多 因为氢气难溶于水 所以可 以用排水集气法收集氢气 另外 在 101KPa 压强下 温度 252 87 时 氢气可转变 成无色的液体 259 1 时 变成雪状固体 常温下 氢气的性质很稳定 不容易跟其 它物质发生化学反应 爆炸极限是 4 75 引燃温度为 400 包装方式 氢气拖 车 瓶组 钢瓶 运输方式 氢的贮运有四种方式可供选择 即气态贮运 液态贮运 金 属氢化物贮运和微球贮运 目前 实际应用的只有前三种 微球贮运方式尚在研究中 3 聚丙烯 聚丙烯是一种无毒 无臭 无味的乳白色高结晶的聚合物 是目前所有塑料中最 轻的品种之一 密度只有 0 90 0 91g cm3 聚丙烯具有良好的耐热性 制品在 100 以 上进行消毒灭菌 在不受外力的条件下 150 也不变形 催化温度为 35 具有很 好的化学稳定性 除了被浓硫酸 浓硝酸侵蚀外 对其他化学试剂都比较稳定 但低 分子量的脂肪烃 芳香烃等能使其软化和溶胀 因此 聚丙烯的储存对温度 湿度等 外界环境条件要求不高 根据丙烯生产工艺流程要求及原料的性质和储存方式 将原料及成品划为一个储 存区 根据它们的储存要求 分成以下的原材料以及产成品库 整个仓储设施区共有 3 个库房 编号分别为 6 号 7 号 8 号库房 依次存放丙烯 氢气和聚丙烯 各个建筑 物功能与规格如表 3 2 所示 表 3 2 储存车间的功能和规格 编号储存及成品车间的功能长 m 宽 m 高 m 面积 m2 6储存罐装丙烯25206500 7储存罐装氢气25206500 8储存聚丙烯503061500 3 2 3其他设施 为了满足化工厂正常工作生产需要 使化工厂更加完整 更加规范 还设置了生 活区 办公区及其它设施建筑 设置办公楼 食堂 1 食堂 2 宿舍 1 宿舍 2 浴池 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 9 沈阳理工大学沈阳理工大学 医院 活动中心 技安部 水泵站 锅炉房 配电站 消防水池 污水处理厂 各个 建筑物的规格如表 3 3 所示 表 3 3 其他设施的规格 编号名称长 m 宽 m 层数面积 9办公楼403031200 10食堂 1403021200 11食堂 240202800 续表 3 3 其他设施的规格 编号名称长 m 宽 m 层数面积 12宿舍 1402551000 13宿舍 2402551000 14浴池20152300 15医院30153450 16活动中心403011200 17技安部20202400 18水泵站15101150 19锅炉房15101150 20配电站15101150 21消防水池20201400 22污水处理厂20201400 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 10 沈阳理工大学沈阳理工大学 4 总平面的布置 4 1 分区布置 根据相关企业的标准和规范 考虑到化工企业的人身财产的安全和火灾爆炸等危 险因素 把整个工厂划分为 生活办公区 储存区 生产区和附属区域 其中生活办 公区包括食堂 1 食堂 2 浴池 员工宿舍 1 员工宿舍 2 办公楼 医院 活动中心 储存区包括丙烯储存区 氢气储存区 聚丙烯储存区 生产区包括固碱车间 脱硫车 间 精脱水车间 聚合反应车间 闪蒸去活车间 附属设备区包括 锅炉房 配电站 技安部 水泵站 污水处理厂和消防水池 4 2 火灾危险类别的确定 4 2 1聚丙烯及生产原料的理化性质简介 1 丙烯 丙烯化学式 CH3 CH2 CH2 常温下为无色 无臭 稍带有甜味的气体 分子量为 42 08g mol 密度 0 5139g cm 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 是一种属低毒类物质 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 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 灭火方法 切断气源 若不能切 断气源 则不允许熄灭泄漏处的火焰 喷水冷却容器 可能的话将容器从火场移至空 旷处 灭火剂 雾状水 泡沫 二氧化碳 干粉 可用钢瓶储存 火灾危险性为甲类 2 氢气 氢气是一种无色 无嗅 无毒 易燃易爆的气体 和氟 氯 氧 一氧化碳以及 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 11 沈阳理工大学沈阳理工大学 空气混合均有爆炸的危险并且密度比空气小的气体 在各种气体中 氢气的密度最小 标准状况下 1L 氢气的质量是 0 0899g 比空气轻得多 因为氢气难溶于水 所以可 以用排水集气法收集氢气 另外 在 101KPa 压强下 温度 252 87 时 氢气可转变 成无色的液体 259 1 时 变成雪状固体 常温下 氢气的性质很稳定 不容易跟其 它物质发生化学反应 爆炸极限是 4 74 2 引燃温度为 400 包装方式 氢 气拖车 瓶组 钢瓶 运输方式 氢的贮运有四种方式可供选择 即气态贮运 液态贮运 金属氢化物贮运和微球贮运 目前 实际应用的只有前三种 微球贮运方式尚在研究 中 火灾危险性为甲类 3 聚丙烯 无毒 无味 密度小 强度 刚度 硬度耐热性均优于低压聚乙烯 可在 100 左 右使用 具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响 但低温时变脆 不耐磨 易老化 适于制作一般机械零件 耐腐蚀零件和绝缘零件 常见的酸 碱 有机溶剂对它几乎不 起作用 火灾危险性为丙类 4 2 2火灾危险类别的确定 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2008 2 表 3 1 1 表 4 1 生产的火灾危险性划 分 可知间歇式本体法生产聚丙烯属于甲类生产 因为 丙烯的固碱 脱硫 精脱水 过程中装置中都有丙烯 聚合反应时丙烯和氢气同时存在于聚合釜中 闪蒸去活时 闪蒸釜中也有残留的高压丙烯 故其火灾危险性定位甲类 表 4 1 生产的火灾危险性划分 生产 类别 火灾与爆炸危险性的特征 甲使用或产生下列物质 1 闪点 28 的易燃液体 2 爆炸下限 10 的可燃气体 3 常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质 4 常温下受到水或空气中水蒸气的作用 能产生可燃气体并引起燃烧 或爆炸的物质 5 遇酸 受热 撞击 摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物 极 易引起燃烧或爆炸的强氧化剂 6 受撞击 摩擦或与氧化剂 有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质 7 在压力容器内物质本身温度超过自燃点的生产 乙使用或产生下列物质 1 闪点 28 60 的易燃 可燃液体 2 爆炸下限 10 的可燃气体 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 12 沈阳理工大学沈阳理工大学 3 助燃气体和不属于甲类的氧化剂 4 不属于甲类的化学易燃危险固体 5 助燃气体 6 生产中排除浮游状态的可燃纤维或粉尘 并能与空气形成爆炸性混 合物者 丙使用或产生下列物质 1 闪点 60 的可燃液体 2 可燃固体 丁具有下列情况生产 1 对非燃烧物质进行加工 并在高热或熔化状态下经常产生辐射热 火花或火焰的生产 续表 4 1 生产的火灾危险性划分 丁 2 利用气体 液体 固体作为燃料或将气体 液体进行爆炸作其他用 的各种生产 3 常温下使用或加工难燃烧物质的生产 戊 常温下使用或加工非燃烧物质的生产 4 2 3仓储区火灾危险分类 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2008 见表 4 2 储存物品火灾危险性分类 有 丙烯爆炸下限 10 因此丙烯库的火灾危险性为甲类火灾危险 氢气爆炸下限 10 因此氢气库的火灾危险性为甲类火灾危险 聚丙烯库的火灾危险性为丙类火灾危险 表 4 2 储存物品火灾危险性分类 贮存 物品 类别 储存物品的火灾危险性特征 甲 1 常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物 质 2 常温下受到水或空气中水蒸气的作用 能产生可燃气体并引起燃 烧或爆炸的物质 3 受撞击 摩擦或与氧化剂 有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物 质 4 闪点 28 的易燃液体 5 爆炸下限 10 的可燃气体 以及受到水或空气中水蒸气的作用 能产生爆炸下限 10 的可燃气体的固体物质 6 遇酸 受热 撞击 摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物 以及极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 13 沈阳理工大学沈阳理工大学 乙 1 不属于甲类的化学易燃危险固体 2 闪点 28 60 的易燃 可燃液体 3 不属于甲类的氧化剂 4 助燃气体 5 爆炸下限 10 的可燃气体 6 常温下与空气接触能缓慢氧化 积热不散引起自燃的危险物品 丙 1 闪点 60 的可燃液体 2 可燃固体 丁难燃烧物品 戊非燃烧物品 4 3 耐火等级的确定 4 3 1生产区 根据生产区厂房的火炸危险类别 依据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 第 3 3 1 条表 3 3 1 见表 4 3 厂房的耐火等级及厂房面积 确定各厂房的耐火等级及厂房 面积 本次设计厂房全为单层厂房 1 至 5 号生产车间火炸危险等级类别均为甲类 耐 火等级为一级 1 至 3 号生产车间的面积为 3000m2 4 号及 5 号生产车间的面积为 3500 m2 高均为 8m 表 4 3 厂房的耐火等级 层数和防火分区的最大允许建筑面积 每个防火分区的最大允许建筑面积 m2 生产 类别 厂房的 耐火等级 最多允许层数 单层 厂房 多层 厂房 高层 厂房 地下 半地下厂房 厂房的地下室 半地下 室 甲 一级 二级 除生产必须采用 多层者外 宜采用 单层 4000 3000 3000 2000 乙 一级 二级 不限 6 5000 4000 4000 3000 2000 1500 丙 一级 二级 三级 不限 不限 2 不限 8000 3000 6000 4000 2000 3000 2000 500 500 丁 一 二 级 三级 四级 不限 3 1 不限 4000 1000 不限 2000 4000 1000 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 14 沈阳理工大学沈阳理工大学 戊 一 二 级 三级 四级 不限 3 1 不限 5000 1500 不限 3000 6000 1000 4 3 2存储区 根据库房的火灾危险类别 依据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 第 3 3 中表 3 3 2 仓库的耐火等级 层数和占地面积确定各库房的耐火等级按表 4 4 设计和划分 6 号和 7 号库房选择耐火等级均为一级 面积均为 500m2 8 号聚丙烯库房建筑物火灾危 险性为丙类 选择耐火等级为二级 面积为 1500m2 表 4 4 库房的耐火等级 层数和占地面积 储存物类别耐火等级最多允许层数单层库房最大允许占地面积 一1180 甲一 二 1750 乙 一 二 32000 续表 4 4 库房的耐火等级 层数和占地面积 乙三1500 一 二 52800 丙 三1900 4 3 3生活区 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 生活区的建筑可以依据民用建筑确定 耐火等级和面积 见表 4 5 民用建筑确定耐火等级和面积 办公楼 食堂 1 食堂 2 浴池 员工宿舍 1 员工宿舍 2 医院 活动中心确定耐火等级均为三级 面积分别为 食堂 1 1200m2 食堂 2 800m2 办公楼 1200 m2 浴池 300 m2 员工宿舍 1 1000 m2 员工宿舍 2 1000m2 医院 450 m2 活动中心 1200 m2 生活区中单层建 筑高度均为 4m 高 二层建筑为 6m 高 三层建筑为 9m 高 四层建筑为 12m 高 五层 建筑为 15m 高 4 3 4附属设施区 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 和 石油化工企业设计防火规范 对其 它设施的耐火等级及面积进行设计 其中锅炉房应为一 二级耐火等级建筑 但每小 时锅炉的总蒸发量不超过 4 吨的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑 因此 设计 本化工厂锅炉房为二级耐火等级建筑 面积为 150m2 由于消防水池是露天的 所以 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 15 沈阳理工大学沈阳理工大学 不考虑耐火等级 面积为 400 m2 可燃油油浸电力变压器室 高压配电装置室的耐火 等级不应低于二级 所以配电站耐火等级设为一级 面积为 150 m2 设定技安部 水 泵站 污水处理站耐火等级均为三级 面积依次为 400 m2 150 m2 400 m2 综上所述 化工厂内各建筑物的火灾危险类别 耐火等级 层数 面积如表 4 6 所 示 表 4 5 民用建筑的耐火等级 最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积 耐火 等级 最多允 许层数 防火分区的最 大允许建筑面积 m2 备 注 一 二级 按本规 范第 1 0 2 条规定 2500 1 体育馆 剧院的观众厅 展览建筑的展厅 其防 火分区最大允许建筑面积可适当放宽 2 托儿所 幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童 活动场所不应超过 3 层或设置在四层及四层以上楼层 或地下 半地下建筑 室 内 续表 4 5 民用建筑的耐火等级 最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积 耐火 等级 最多允 许层数 防火分区的最 大允许建筑面积 m2 备 注 三级5 层1200 1 托儿所 幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童 活动场所 老年人建筑和医院 疗养院的住院部分不 应超过 2 层或设置在三层及三层以上楼层或地下 半 地下建筑 室 内 2 商店 学校 电影院 剧院 礼堂 食堂 菜市 场不应超过 2 层或设置在三层及三层以上楼层 四级2 层600 学校 食堂 菜市场 托儿所 幼儿园 老年人建 筑 医院等不应设置在二层 4 4 防火间距 4 4 1防火间距的设计原则 本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 表 3 4 1 厂房之间及其与乙 丙 丁 戊类仓库 民用建筑等之间的防 火间距的要求作为最低标准进行确定 并且只考虑邻近建构筑物的防火间距 生产区 和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别 该工厂的生产区内只有甲类厂房 存 储区内有甲类和丙类库房 根据建筑设计防火规范确定各类别之间的防火间距 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 16 沈阳理工大学沈阳理工大学 生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别 该工厂的生产区有甲类厂 房 储存区有甲 丙类二种库房 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2008 各个生产厂房或仓库之间防火间距设 计原则为 甲类 甲类 12m 甲类 丙类 12m 办公生活区各建构筑物之间的防火间距的确定根据建筑设计防火规范 依据 建 筑设计防火规范 GB50160 2006 表 3 4 1 民用建筑的防火间距及各建构筑物的耐火等 级确定 附属设施区各建构筑物之间的防火间距的设计主要依据 石油化工企业设计 防火规范 GB50160 2008 表 3 2 11 石油化工企业总平面布置的防火间距进行确定 锅 炉房 配电站 泵站等全厂性重要设施和甲类厂房之间间距 35 m 和丙类厂房建筑之 间间距为 25 m 4 4 2防火间距的确定 依据以上原则 以及化工企业总平面布置防火间距最低标准 分析基本防火间距 如 表 4 6 化工厂内各个建筑物的火灾危险类别 耐火等级 层数 面积 项目 类别 编号建筑物名称 火灾危 险类别 耐火 等级 层数面积 m2 1生产车间 1甲类一级单层3000 2生产车间 2甲类一级单层3000 3生产车间 3甲类一级单层3000 4生产车间 4甲类一级单层3500 生 产 区 5生产车间 5甲类一级单层3500 6储存库 1甲类一级单层500 7储存库 2甲类一级单层500 存 储 区8储存库 3丙类二级单层1500 9办公楼三级三层1200 10食堂 1三级二层1200 11食堂 2三级二层800 12宿舍 1三级五层1000 13宿舍 2三级五层1000 14浴池三级二层300 15医院三级三层450 办公 生活 区 16活动中心三级一层1200 17锅炉房二级单层150 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 17 沈阳理工大学沈阳理工大学 18技安处三级单层400 19配电站一级单层150 20水泵站三级单层150 21消防水池 单层 400 附属 设备 区 22污水处理厂三级单层400 下 两个甲类厂房间防火距离为 30m 两个甲类库房间防火距离 30m 甲类库房与丙 类库房防火距离为 25m 医疗站 污水处理站 锅炉房间距为 25m 生产厂房和仓库 间距为 30m 技术安全科属三级耐火等级距厂房 仓库为 15m 浴池 职工公寓为三 级耐火等级与厂房 仓库距离为 20m 变 配电站距厂房 仓库等建筑均为 25m 考 虑所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距 再综合考虑总体布置及甲类厂房和库 房与厂区围墙和厂内主要 次要道路之间的距离 最后考虑工厂整体布局的整齐美观 综合考虑确定各建筑物间防火间距 工厂总平面布置见详图 附图 A 5 防爆电器设计 5 1 划分爆炸危险区域 本次设计选择 5 号厂房进行爆炸危险区域划分 该车间主要是闪蒸去活 聚合釜 向闪蒸釜喷料时 闪蒸釜要自动或手动间断向气柜排放气态丙烯 这个过程排放阀密 封不严 气态丙烯会大量释放 而且闪蒸结束后 出料阀会释放出含有 1 5 左右丙烯 的气体 如果通风条件不好 导致丙烯聚集到爆炸范围之内的浓度 引发爆炸 根据 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 3 第 2 2 3 条规定 第一级释放源 预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源 类似下列情况的 可划 为第一级释放源 在正常运行时会释放易燃物质的泵 压缩机和阀门等的密封处 因此 在进行闪蒸加工时密封处为第一级释放源 释放物质为丙烯 根据 5 号生产车间的反应原理以及反应物质 依据 爆炸和火灾危险环境电力装 置设计规范 GB50058 2014 3 出料口处为第二级危险源 根据规范爆炸危险区域的划 分应按释放源级别和通风条件确定 存在第二级释放源的区域可划为 2 区 故出料口 处划为 2 区 根据 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 对 5 号厂房的爆炸 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 18 沈阳理工大学沈阳理工大学 危险区域划分详见图 附图 B 5 2 防爆电器的选择 5 2 1爆炸性混合物的分级分组 根据 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 气体或蒸汽爆炸性 混合物分级 分组举例 丙烯和氢气混合时 应按危险程度较高的级别和组别选用防 爆电气设备 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 霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求 根据蒸汽的爆炸性混合物分级分组 标准可知 丙烯属于 B 级 T1 组 氢气属于 C 级 T2 组 因此 氢气和丙烯混合 时引燃温度分组应该选择 C 级 T2 组 按 C 级 T2 组选择防爆电器 表 5 1 蒸汽的爆炸性混合物的分级分组标准 爆炸性气体混合物应按引燃温度分组级别 最大试验安全间隙 MESG mm 最小点燃电流比 MICR 组别 引燃温度 t A 90 0 8 T1 450 t 续表 5 1 蒸汽的爆炸性混合物的分级分组标准 爆炸性气体混合物应按引燃温度分组级别 最大试验安全间隙 MESG mm 最小点燃电流比 MICR 组别 引燃温度 t T2 300 t 450 B 0 5 MESR 0 9 0 45 MI CR 0 8T3 200 t 300 T4 135 t 200 T5 100 t 135 C 0 5 0 45 T6 85 t 100 5 2 2防爆电器的选择 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 中规定爆炸性气体环 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 燃性物质形成的爆炸性气体混合物时 应按危险程度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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 19 沈阳理工大学沈阳理工大学 根据 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 中规定各种电气设 备防爆结构的选型应符合下列规定 1 旋转电机防爆结构的选型应符合表 5 2 的规定 2 低压开关和控制器类防爆结构的选型应符合表 5 3 的规定 3 低压变压器防爆结构的选型应符合表 5 4 的规定 4 灯具类防爆结构的选型应符合表 5 5 的规定 5 信号报警装置等电气设备防爆结构的选型应符合表 5 6 的规定 表 5 2 电气设备防爆结构的选型 2 区 危险区域 防爆电器 电器设备 隔爆 型 d 正压 型 p 增安 型 e 无火花 型 n 鼠笼型感应 电动机 续表 5 2 电气设备防爆结构的选型 2 区危险区域 防爆电器 电器设备 隔爆 型 d 正压 型 p 增安 型 e 无火花 型 n 绕线型感应 电动机 同步电动机 直流电动机 电磁滑差离 合器 注 1 表中符号 为适用 为慎用 X 为不适用 下同 表 5 3 变压器防爆结构的选型 2 区 危险区域 防爆电器 电器设备 隔爆 型 d 正压 型 p 增安 型 e 充油 型 n 变压器 包括起动 用 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 20 沈阳理工大学沈阳理工大学 危险区域 防爆电器 电器设备 2 区 电抗线圈 包括起 动用 仪表用互感器 表 5 4 灯具类防爆结构的选型 2 区 危险区域 防爆电器 电器设备 隔爆型 d增安型 e 固定式灯 移动式灯 携带式电池灯 指示灯类 镇流器 表 5 5 信号报警装置等电气设备防爆结构的选型 2 区危险区域 防爆电器 电器设备 本质 安全型 ia ib 隔爆 型 d 正压型 p 增安型 e 信号报警 装置 插接装置 接线箱 盒 电气测量 表计 表 5 6 信号 报警装置等电气设备防爆结构的选型 爆炸危险区域 防爆结构 电气设备 1 区2 区 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 21 沈阳理工大学沈阳理工大学 本 质安 全型 ia ib 隔 爆型 d 正 压型 p 增安 型 e 本质 安全型 ia i b 隔 爆型 d 正 压型 p 增 安型 e 信号 报警装 置 X 插接装置 接线箱 盒 电气测量表计 X 6 泄瀑方式确定以及泄爆面积计算 6 1 泄爆方式 泄爆作为减少爆炸损失的一种重要手段在有爆炸危险性的厂房 车间中被广泛地 应用 这里采用屋顶泄爆的方式进行泄爆 另外需要注意防火材料的应用 即与相邻 厂房联通处或隔板应采用防火材料 根据 建筑设计防火规范 GB50016 2006 规定 泄压设施宜采用轻质屋面板 轻质墙体和易于泄压的门 窗等 不应采用普通玻璃 泄压设施的设置应避开人员密 集场所和主要交通道路 并宜靠近有爆炸危险的部位 作为泄压设施的轻质屋面板和 轻质墙体的单位质量不宜超过 60kg m2 屋顶上的泄压设施应采取防冰雪积聚措施 散发较空气轻的可燃气体 可燃蒸汽的甲类厂房 宜采用轻质屋面板的全部或局部作 为泄压面积 顶棚应尽量平整 避免死角 厂房上部空间应通风良好 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 22 沈阳理工大学沈阳理工大学 6 2 泄爆面积的计算 由于氢气储存库房属于甲类库房 有较大的爆炸危险性 故选择 7 号库房进行泄 压面积计算 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 中规定有爆炸危险的甲 乙类厂房宜独 立设置 并宜采用敞开或半敞开式 其承重结构宜采用钢筋混凝土或钢框架 排架结 构 根据 建筑设计防火规范 GB50160 2006 厂房内爆炸危险物质类别与泄压比值丙 烯应选择 0 110 设计选择 0 15 根据泄爆面积计算公式 A 10 c V2 3 6 1 式中 A 为泄爆面积 m2 C 为泄压比值 m2 m3 V 为厂房体积 m3 对于 7 号库房 根据公式 V 25 20 6 3000 m3 C 取 0 150 得 A 312m2 可见厂房的泄爆面积为 312m2小于厂房的面积 500m2 因此可以采用顶棚泄爆 7 灭火器的配置 7 1 灭火器的选择 根据 建筑灭火器配置设计规范 GB50140 2006 4 第 3 1 1 条 6 7 号仓库存储的 是丙烯和氢气 是甲类火灾爆炸危险物质 因此 6 7 号仓库灭火器配置的危险等级为 严重危险级 由于厂房中存储的是气态的罐装的氢气和丙烯 所以其火灾类别为 C 类 火灾 根据 4 1 3 条规定 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 根据 4 2 2 条规定 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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 23 沈阳理工大学沈阳理工大学 火器 二氧化碳灭火器或卤代烷灭火器 由于聚丙烯生产原料主要是氢气和丙烯 氢气和丙烯的火灾危险类别都是 C 类的 根据 建筑灭火器配置设计规范 GB50140 2005 可知 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 该厂应选择碳 酸氢钠干粉灭火器 7 2 灭火器的设置 根据 建筑灭火器配置设计规范 GB 50140 2005 第 5 1 1 5 1 5 条的相关规定 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 5 灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点 单元的最小需配灭火级别计算公式 7 1 式中 Q 计算单元的最小需配灭火级别 A 或 B S 计算单元的保护面积 m2 U A 类或 B 类火灾场所单位灭火级别最大保护面积 m2 A 或 m2 B K 修正系数 根据第 6 2 2 条规定 B C 类火灾场所灭火器的最低配置基准应符合表 7 1 的规 定 表 7 1 B C 类火灾场所灭火器的最低配置基准 危险等级严重危险级中危险 级 轻危险 级 单具灭火器最小配置 灭火级别 89B 55B 21B 单位灭火级别最大保 0 5 1 0 1 5 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 24 沈阳理工大学沈阳理工大学 护面积 m2 B 故取 U 0 5 修正系数应按表 7 2 的规定取值 表 7 2 修正系数 计算单元K 未设室内消火栓系统和灭火系统1 0 设有室内消火栓系统0