第8章 化工厂设计与装置安全ppt课件

.,第8章化工厂设计与装置安全,丁金城山东理工大学化学化工学院,.,第8章化工厂设计与装置安全,8.1化工厂设计安全8.2化工工艺设计安全8.3化工过程装置与设备设计安全8.4储存设备安全设计8.5化工厂其他安全附属装置设计8.6化工设计安全校核、安全评价及环境评价8.7危险与可操作（HAZOP）分析,.,第8章化工厂设计与装置安全,化工厂的安全问题贯穿于规划、设计、建设、试车、投产、运行维护的全过程。任何一个环节的微小失误都有可能导致不堪设想的严重后果。目前，系统工程学的理论和方法已经成功应用于化工生产的安全管理，新的学科分支安全系统工程学已经日趋成熟，并得到广泛应用。,.,8.1化工厂设计安全,重点考虑从安全的角度如何进行化工厂设计。新建项目设计新产品的生产工艺设计和采用新工艺或新技术的原有产品的设计，必须由具有资质的设计单位完成。这种情况下由于没有可以借鉴的经验，需要充分考虑安全问题并进行充分论证。重复建设项目设计已有装置的改造设计,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.1两级危险在工厂的定位、选址和布局中有各种各样的危险。为便于讨论，将其划分两种类型：潜在危险一级危险直接危险二级危险（1）一级危险典型的一级危险有：有易燃物质存在；有热源存在；,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.1两级危险（1）一级危险有火源存在；有富氧存在；有压缩物质存在；有毒性物质存在；人员失误的可能性；机械故障的可能性；人员、物料和车辆在厂区的流动；由于蒸气云降低能见度等。对一级危险，在正常条件下不会造成人身或财产的损害，只有触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.1两级危险（2）二级危险火灾；爆炸；游离毒性物质的释放；跌伤；倒塌；碰撞。,一级危险失去控制就会发展成为二级危险，造成对人身或财产的直接损害。,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.2三道防护线对于上述两级危险，可以设置三道防护线。（1）第一道防护线第一道防护线是为了应对和控制一级危险，并防止二级危险的发生。工厂的布局和规划中构筑的第一道线主要有：(1)根据主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释放点的上风侧；(2)为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道。,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.2三道防护线（2）第二道防护线尽管做出以上努力，但仍时有二级危险例如火灾发生。对于二级危险，为了把生命和财产的损失降至最小程度，需要实施第二道防护线。第二道防护线是为了把生命和财产的损失降至最小程度。在工厂的选址和规划方面实施的第二道防护线有：(1)把最危险的区域与人员最常在的区域隔离开；(2)在关键部位安放灭火器材。,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.2三道防护线（3）第三道防护线不管预防措施如何完善，但仍时有人身伤害事故发生。第三道防护线是提供有效的急救和医疗设施，使受到伤害的人员得到迅速救治。最后一道防护线的意义是迅速救治未能防止住的伤害。,.,8.1.1危险和防护的一般考虑,8.1.1.2三道防护线完成三道防护线的具体内容，自然界可以提供的方法。地形充分利用地形（如：液体向下流，毒气易扩散）水源水源充足（灭火、稀释）风向主导风向（处于城市下风口）主导风向和最小风频定义主导风向是一个地区出现次数比较多的风向。最小风频是一个地区一年中出现次数最少的风向。,.,8.1.2化工厂的定位,工厂定位，面对的是一个计划中的工厂和一个现实的环境，要解决的问题是把工厂建于何处。化工厂定位，一般遵循以下基本原则：(1)有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件；(2)有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境；(3)靠近水量充足，水质优良的水源；(4)有便利的交通条件；(5)有良好的工程地址和水文气象条件。,.,8.1.2化工厂的定位,工厂应避免定位在下列地区：(1)易发生强度地震区域；(2)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；(3)有开采价值的矿藏地区；(4)对机场、电台等使用有影响的地区；(5)国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；(6)城镇等人口密集的地区。,.,8.1.2化工厂的定位,从经济和安全性两方面考虑，影响工业区位选择的因素很多，主要包括：自然因素社会经济因素工厂定位时除了谨遵以上禁忌外，考虑得更多的是经济问题。固然，高风速、地震、雨雪量、雷电频发率等不安全因素，在工厂定位时会给予适度考虑，但这些往往会淹没在经济考虑之中。比如，世界上多数大型石油化工企业都建立在原料产地附近，就是出于原料流通经济上的考虑。,.,8.1.3化工厂选址,化工厂可能会给其周围带来多种危险，因此选址时除了需要考虑管线、公路、铁路和电力线路外，还应注意：(1)相对隔离或主导风向从工厂飘出的有毒、有害气体会进入居民区；易燃气体会飘过他工厂的火源；冷却塔的水雾会飘过高速公路或道路因此应尽量将厂址选择在一个孤立地区。如果客观条件不允许，可依据主导风，将工厂置于社区的下风区域。(2)高大构筑物可能的坍塌是对社区的另一种潜在的危险。在许多城市，建筑法规要求，高大建筑物或构筑物都要留有一定的间距，防止落体砸伤行人、汽车司乘人员或砸坏邻近的设施。,.,8.1.3化工厂选址,(3)废液排放工厂都会有不同程度的废液排放，应确保不会污染社区的饮用水，不会对养殖、海洋生物造成影响。可能含有爆炸混合物的排污管道不可穿越公共场所或私人地界。(4)进出口道路工厂的主要进出口道路应考虑高峰流量。上下班时进、出厂的交通流量剧增，如果不妥善安排或疏散，会引起严重的交通拥堵，甚至发生事故。如果工厂邻近高速公路，可能会有车辆离开公路冲入工厂的危险。(5)毗邻工厂毗邻的工厂可能会释放出毒性或易燃气体飘入工厂，引起人员中毒或由于火花或加热面而起火。这种情况下应将工厂建于上风区，或者隔开一定的距离。,.,8.1.3化工厂选址,(6)水源充足的水源可以保障消防能力。最好工厂附近有河流或湖泊可用作水源，也可考虑城市供水系统用作救火水源的可能性。但应同时考虑工厂排污对环境的影响。(7)救援力量工厂救火时往往需要社区的协助，社区协助的有效与否，有时对救火的成败起着决定作用。在急救和医疗设施方面，社区也能提供一些协助。综合以上因素可以看出，在工厂选址中很多因素有时互相矛盾，很难找到保证最大安全的恰当的地址。因此需要全面审核选址方案，综合评定其对工厂存在的潜在危险，择优确定较佳的方案。,.,8.1.4化工厂布局,工厂布局就是确定工厂内部各单元之间相对位置，其基本任务是结合厂区的内外条件确定生产过程中各种机器设备的空间位置，获得最合理的物料和人员的流动路线。化工厂布局普遍采用留有一定间距的区块化的方式。化工厂厂区一般可划分为以下六个区块：（1）工艺装置区（2）罐区（3）公用设施区（4）运输装卸区（5）辅助生产区（6）管理区,.,8.1.4化工厂布局,(1)工艺装置区装置区设备多、易发故障，加上人员可能的失误而使其充满危险，一般都是工厂中最危险的区域。在安全方面惟一可取之处是通常装置区人员较少。对于过程单元本身的安全评价，较重要的因素有：操作温度；操作压力；单元中物料的类型；单元中物料的量；单元中设备的类型；单元的相对投资额；救火或其他紧急操作需要的空间。,.,8.1.4化工厂布局,(2)罐区每个贮存容器都是巨大的能量或毒性物质的贮存器，需要特别重视。贮罐的两个主要危险因素：罐体有可能破裂；温度过高时物料的过沸。罐区布局的基本要求：罐与罐之间的间距；罐与其他装置的间距；设置拦液堤所需要的面积。,.,8.1.4化工厂布局,罐区布局设计需要遵循的原则：罐区和主操作控制室、办公室、辅助生产区之间要保持足够的安全距离。罐区和工艺装置区、公路之间要留出有效的间距。罐区应设在地势比工艺装置区略低的区域，决不能设在高坡上。每一罐体至少可以在一边由通路到达，最好是可以在相反的两边由通路到达。,.,8.1.4化工厂布局,罐区布局设计需要遵循的原则：容器可能释放出大量的毒性或易燃物质，应处于工厂的下风区域；贮罐应安置在工厂的专用区域，加强危险区域标识和管理，使通过的无关车辆降至最低限度。（3）公用设施区公用设施区应该远离工艺装置区、罐区和其他危险区，以便遇到紧急情况时仍能保证水、电、汽等的正常供应。由厂外进入厂区的公用工程干管，也不应该通过危险区，如果难以避免，则应该采取必要的保护措施。,.,8.1.4化工厂布局,工厂布局应该尽量减少地面管线穿越道路。管线配置的一个重要特点是在一些装置中配置回路管线。回路系统的任何一点出现故障即可关闭阀门将其隔离开并把装置与系统的其余部分接通。要做到这一点，就必须保证这些装置至少能从两个方向接近工厂的关节点。为了加强安全。特别是在紧急情况下，这些装置的管线对于如消防用水、电力或加热用蒸汽等的传输必须是回路的。锅炉设备和配电设备应该设置在易燃液体设备的上风区域。锅炉房和泵站应该设置在工厂中其他设施的火灾或爆炸不会危及的地区。,.,8.1.4化工厂布局,管线在道路上方穿过要引起特别注意。高架的间隙应留有如起重机等重型设备的方便通路，减少碰到的危险。管路一定不能穿过围堰区，围堰区的火灾有可能毁坏管路。冷却塔释放出的烟雾会影响人的视线，冷却塔不宜靠近铁路、公路或其他公用设施。大型冷却塔会产生很大噪声，应该与居民区有较大的距离。（4）运输装卸区良好的工厂布局不允许铁路支线通过厂区，可以把铁路支线规划在工厂边缘地区解决这个问题。对于罐车和罐车的装卸设施常做类似的考虑。,.,8.1.4化工厂布局,在装卸台上可能会发生毒性或易燃物的溅洒，装卸设施应该设置在工厂的下风区域，最好是在边缘地区。原料库、成品库和装卸站等机动车辆进出频繁的设施，不得设在必须通过工艺装置区和罐区的地带，与居民区、公路和铁路要保持一定的安全距离。（5）辅助生产区维修车间和研究室要远离工艺装置区和罐区。维修车间是重要的火源，同时人员密集，应该置于工厂的上风区域。,.,8.1.4化工厂布局,研究室与其他管理机构，直接连接是不恰当的。废水处理装置是工厂各处流出的毒性或易燃物汇集的终点，应该置于工厂的下风远程区域。高温煅烧炉的安全考虑呈现出矛盾。作为火源，应将其置于工厂的上风区，但是严重的操作失误会使煅烧炉喷射出相当量的易燃物，对此则应将其置于工厂的下风区。作为折中方案，可以把锻烧炉置于工厂的侧面风区域。与其他设施隔开一定的距离也是可行的方案。,.,8.1.4化工厂布局,（6）管理区主要办事机构应该设置在工厂的边缘区域，并尽可能与工厂的危险区隔离。这样做有以下理由：首先，销售和供应人员以及必须到工厂办理业务的其他人员，没有必要进入厂区。因为这些人员不熟悉工厂危险的性质和区域，而他们的普通习惯如在危险区无意中吸烟，就有可能危及工厂的安全。其次，办公室人员的密度在全厂可能是最大的，把这些人员和危险分开会改善工厂的安全状况。,.,8.1.5化工厂单元区域规划,化工单元区域规划:是定出各单元边界内不同设备的相对物理位置。一般来说，单元排列越紧密，配管、泵送和地皮不动产的费用越低。但是出于安全考虑，需要把危险隔开，单元排列应该比较分散，同时也为救火或其他紧急操作留有充分的空间。综合考虑表明，留有自由活动空间的开放的区域规划更合理一些。过分拥挤严重影响施工和维修效率，会增加初始的和继续的投资费用。（1）基本形式选择流程线状布置分组布置,.,8.1.5化工厂单元区域规划,（2）设备的平面布置装置内的设备：质量大的设备在地基最好的地方；换热器尽量在地上；留出施工所需的道路和安装所需要的空间；考虑运转或维修中可能有化学危险物流出，应对泵、换热器、塔、槽等用高于15cm的围堰围住。设备与设备间的通道宽度在0.8m以上；装置内道路两个方向都是通路，不能有死路，以免发生火灾时消防车的进出；,.,8.1.5化工厂单元区域规划,装置内设施应通风良好，不能有滞留气体的地方。加热炉、换热器、泵及压缩机、塔、槽、钢结构及管架等一般置于主要设备的两端。（3）各设备的间距和基础高度表8-1设备间距的一般考虑工艺单元-工艺单元30m；塔-泵4.5m；泵-换热器4.5m；压力容器-所有设备23m；变电室-所有设备15m；塔-塔（7-8）d平均；加热炉-塔、槽、泵、加热炉等15-23m；,.,8.1.5化工厂单元区域规划,（4）配管设计方面应考虑的事项防泄漏设计软管系统的配置管线配置的安全考虑管线配置图是指管路和仪表的线路图，又称工程线路图，是设计和施工的基本工作文件，一般包括：开启、关闭、紧急和普通操作需要的所有过程设施，如阀门、盲板、可移动的柱塞等；施工材料的鉴定序号和鉴定人，每条管路的直径和绝热要求；物流的方向,.,8.1.5化工厂单元区域规划,（4）配管设计方面应考虑的事项主要过程和起始管路的识别；所有仪表、控制点和有仪表失灵显示功能的连锁装置；所有设备的主要尺寸和负荷；容器、反应器的操作和设计温度、压力；装置的标高；释放阀、安全膜等的设定压力；排水要求；*必要时要有管路配置的特殊备忘录。（5）电气配管；仪表配管、配线,.,8.2化工工艺设计安全,化工工艺设计是指化学工程师依据单一或数个化学反应（或过程），设计出一个能将原料转变为客户所需求产品的生产流程和工厂。在设计的过程中，化学工程师会进行生产流程的经济性、操作性、合理性、可靠性与安全性评估，根据生产流程以及条件，选择适当的生产设备、管线、仪器等设施，并同时配合工厂的兴建工程，将厂内的布局合理化与最适化，最终使工厂完工投产。,.,8.2.1什么是化工工艺设计,工艺流程图绘制是化工厂设计初始阶段的工作。这些流程图经过提炼和修改，最后成为绘制管线配置图、平面图、设备图等的基础。因为早期阶段做出的决定严重影响着后续阶段，在流程图绘制中始终都要对安全给予充分注意。在设计程序中，凭借文献、实验室实验和中试工厂模试的有关资料进行设计是惯常的做法。工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开始的。由于过程是高度整体化的，过程的每一步骤都影响着其他步骤的操作。所以，过程可以划分为若干个子区间，对每一子区间内部的安全操作及其对其他子区间安全的影响都要进行分析。,.,8.2.1什么是化工工艺设计,方便的子区间划分是：(1)反应（决定整个系统的动力学）；(2)分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取、过滤、干燥、粉碎等；(3)贮存，如固体、液体和气体物料的贮存。工艺流程图是描述过程的主要文件，它表示出了主要设备、主要物流路线和控制点。对于正常操作预期的主要温度和压力，物料的流动和组成以及主要设备的设计能力都做了说明。,.,8.2.1什么是化工工艺设计,PID图把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程流程图，它是描述某一生产过程的文件，显示出了主要生产过程、主要设备、主要物流路线和控制点。主要工艺过程；主要设备；主要物流路线；控制点,.,8.2.2从实验室到工业化的实验过程,（1）工艺软件包的完成（2）生产方法和工艺流程的选择（3）反应器设计及其安全问题讨论1合成氨工艺讨论2合成甲醇工艺,.,8.2.3装置工艺设计安全分析,8.2.3.1工艺安全分析（1）高压介质进入低压区（2）高温介质进入低温区（3）低温介质进入高温区（4）出现化学反应（5）物料本身的性质,.,8.2.3装置工艺设计安全分析,8.2.3.2工艺系统安全分析（1）负荷情况（2）开、停车情况两相流管道输送易凝固物料的管道重力流管道,.,8.2.3装置工艺设计安全分析,8.2.3.3PID图安全性分析PID图安全分析提纲如下：（1）操作安全分析（2）配管安全分析（3）仪表安全分析（4）紧急停车时的安全分析（5）维修安全分析（6）人身安全分析（7）其他安全分析,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,化工生产过程是指对原料进行化学加工，最终获得有价值产品的生产过程。由于原料、产品的多样性及生产过程的复杂性，形成了数以万计的化工生产工艺。纵观纷杂众多的化工生产过程，都是由化学(生物)反应及若干物理操作有机组合而成。其中化学(生物)反应及反应器是化工生产的核心，物理过程则起到为化学(生物)反应准备适宜的反应条件及将反应物分离提纯而获得最终产品的作用。装置与设备：工艺过程是由一系列的装置、机器和设备，按一定流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必要的控制仪表和设备，制造出新的化工产品的系统。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,一、人的不安全行为分操作失误和误入危险区1.操作失误（1）噪声的影响（2）布置与操作与习惯不一致（3）操作规程不完善，检查不力（4）操作者本身因素如技术、情绪等（5）动机械的突然异常，使操作者紧张（6）缺乏危险性认识（7）取下安全罩、安全连锁装置等,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,2.误入危险区域原因（1）操作状况的变化，产生心理负担（2）图省事，走捷径（3）条件反射（4）疲劳（5）没有看到、听到或看错、听错信号（6）出现错误思维（7）指挥不当、业务不熟、联络失误、紧急状态人的紧张,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,二、动机械的不安全状态1.动机械的危险源（1）旋转机件（2）传动部件（3）滚筒（4）直线往复运动的部位（5）冲压、剪切、锻压等（6）操纵点、控制点、取样等,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,2.动机械不安全状态原因（1）设计阶段的原因（2）制造、安装阶段的原因（3）使用、维修阶段的原因三、动机械安全防护重点环节是防止出现人的不安全行为和动机械的不安全状态1.防止人的不安全行为制定操作规程、经常进行安全教育和技术培训、加强劳动纪律、改善操作环境、优化人机匹配,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,2.提高动机械的安全可靠性（1）零部件安全（2）控制系统的安全（3）操纵器安全（4）操作人员安全防护3.预防人身伤害的防护装置或设施防护罩、防护栏、警示标志等,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,8.3.1过程装置设计安全8.3.1.1设计条件的确定8.3.1.2材料安全设计（1）确定使用条件（2）材料的耐腐蚀性（3）材料的稳定性（4）材料的强度、刚度和加工性（5）材料的密封性,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,8.3.2典型设备设计安全8.3.2.1泵的安全设计和操作（1）泵的类型离心泵、往复泵、计量泵、旋转泵（2）泵的安全设计泵的类型、流量和扬程、要有备用泵、（3）泵的安全操作1）往复泵操作安全2）离心泵操作安全,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,1）往复泵操作安全(1)泵在启动前必须进行全面检查，检查的重点是：盘根箱的密封性、润滑和冷却系统状况、各阀门的开关情况、泵和管线的各连接部位的密封情况等。(2)盘车数周，检查是否有异常声响或阻滞现象。(3)具有空气室的往复泵，应保证空气室内有一定体积的气体，应及时补充损失的气体。(4)检查各安全防护装置是否完好、齐全，各种仪表是否灵敏。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,(5)为了保证额定的工作状态，对蒸汽泵通过调节进汽管路阀门改变双冲程数；对动力泵则通过调节原动机转数或其他装置。(6)泵启动后，应检查各传动部件是否有异声，泵负荷是否过大，一切正常后方可投入使用。(7)泵运转时突然出现不正常，应停泵检查。(8)结构复杂的往复泵必须按制造厂家的操作规程进行启动、停泵和维护。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,2）离心泵操作安全(1)开泵前，检查泵的进排出阀门的开关情况，泵的冷却和润滑情况，压力表、温度计、流量表等是否灵敏，安全防护装置是否齐全。(2)盘车数周，检查是否有异常声响或阻滞现象。(3)按要求进行排气和灌注。如果是输送易燃、易爆、易中毒介质的泵，在灌注、排气时，应特别注意勿使介质从排气阀内喷出。如果是易腐蚀介质，勿使介质喷到电机或其他设备上。(4)应检查泵及管路的密封情况。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,(5)启动泵后，检查泵的转动方向是否正确。当泵达到额定转数时，检查空负荷电流是否超高。当泵内压力达到工艺要求后，立即缓慢打开出口阀。泵开启后，关闭出口阀的时间不能超过3分钟。因为泵在关闭排出阀运转时，叶轮所产生的全部能量都变成热能使泵变热，时间一长有可能把泵的摩擦部位烧毁(6)停泵时，应先关闭出口阀，使泵进入空转，然后停下原动机，关闭泵入口阀。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,(7)泵运转时，应经常检查泵的压力、流量、电流、温度等情况，应保持良好的润滑和冷却，应经常保持各连接部位、密封部位的密封性。(8)如果泵突然发出异声、振动、压力下降、流量减小、电流增大等不正常情况时，应停泵检查，找出原因后再重新开泵。(9)结构复杂的离心泵必须按制造厂家的要求进行启动、停泵和维护。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,8.3.2.3压缩机安全设计和操作（1）单级活塞式压缩机的工作原理（2）双级活塞式压缩机的工作过程（3）压缩过程中有哪些安全问题呢？工艺故障润滑油或冷却水中断。机械故障运动部件发热，撞击。措施加强检查，通过看、听、摸等措施及早发现问题并予以排除。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,（4）压缩机故障原因及处理方法表8-3压缩机故障的原因及处理方法压缩机容易泄漏气体，应该置于单元的下风区域。在现代工业实践中，由于泄漏的原因，很少把压缩机或泵安装在室内。即使在必须预防风雨的极少数情况下，这些设备也只是安装在只有屋顶而无侧墙的亭阁式建筑物中。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作中的危险因素1机械伤害压缩机的轴、联轴器、飞轮、活塞杆、皮带轮等裸露运动部件可造成对人的伤害。零部件的磨蚀、腐蚀或冷却、润滑不良及操作失误，超温、超压、超负荷运转，均有可能引起断轴、烧瓦、烧缸、烧填料、零部件损害等重大机械事故。这不仅造成机械设备损坏，对操作者和附近的人也会构成威胁。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作中的危险因素2爆炸和着火输送易燃、易爆介质的压缩机，在运转或开停车的过程中极易发生爆炸和着火事故。这是因为气体在压缩过程中温度和压力升高，使其爆炸下限降低，爆炸危险性增大；温度和压力的变化，易发生泄漏。处于高温、高压的可燃介质一旦泄漏，体积会迅速膨胀并与空气形成爆炸性气体，加上泄漏点漏出的气体流速很高，极易在喷射口产生静电火花而导致着火爆炸。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作中的危险因素3中毒输送有毒介质的压缩机，由于泄漏、操作失误、防护不当等，易发生中毒事故。另外，在生产过程中对废气、废液的排放管理不善或违反操作规程进行不合理排放；操作现场通风、排气不好等，也易发生中毒。4噪声危害压缩机在运转时会产生很强的噪声。如空气鼓风机、煤气鼓风机、空气透平机等的工业噪声级常可达到92-110dB，大大超过国家规定的噪声级标准，对操作者有很大危害。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作中的危险因素5高温与中暑压缩机操作岗位环境温度一般比较高，特别是夏季，受太阳辐射热的影响，常产生高温、高湿度、强热辐射的特殊气候条件，影响人体的正常散热功能，引起体温调节障碍而引起中暑。压缩机操作安全压缩机操作应遵守下列原则：(1)时刻注意压缩机的压力、温度等各项工艺指标是否符合要求。如有超标现象应及时查找原因，及时处理。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作安全(2)经常检查润滑系统，使之通畅、良好。所用润滑油的牌号必须符合设计要求。润滑油必须严格实行三级过滤制度，充分保证润滑油的质量。属于循环使用的润滑油，必须定期分析化验，并定期补加新油或全部更换再生，使润滑油的闪点、黏度、水分、杂质、灰分等各项指标保持在设计要求范围之内。采用循环油泵供油的，应注意油箱的油压和油位；采用注油泵自动注油的，则应注意各注油点的注油量。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作安全(3)气体在压缩过程中会产生热量，这些热量是靠冷却器和气缸夹套中的冷却水带走的。必须保证冷却器和水夹套的水畅通，不得有堵塞现象。冷却器和水夹套必须定期清洗，冷却水温度不应超过40。如果压缩机运转时，冷却水突然中断，应立即关闭冷却水入口阀，而后停机令其自然冷却，以防设备很热时，放进冷却水使设备骤冷发生炸裂。(4)应随时注意压缩机各级出入口的温度。如果压缩机某段温度升高，则有可能是压缩比过大、活门坏、活塞环坏、活塞托瓦磨损、冷却或润滑不良等原因造成的。应立即查明原因，作相应的处理。如不能立即确定原因，则应停机全面检查。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作安全(5)应定时(每30min)把分离器、冷却器、缓冲器分离下来的油水排掉。如果油水积蓄太多，就会带入下一级气缸。少量带入会污染气缸、破坏润滑，加速活塞托瓦、活塞环、气缸的磨损；大量带入则会造成液击，毁坏设备。(6)应经常注意压缩机的各运动部件的工作状况。如有不正常的声音、局部过热、异常气味等，应立即查明原因，作相应的处理。如不能准确判断原因，应紧急停车处理。,.,8.3化工过程装置与设备设计安全,压缩机操作安全（7）压缩机运转时，如果汽缸盖、活门盖、管道连接法兰、阀门法兰等部位漏气，需停机卸掉压力后再进行处理。（8）在寒冷季节，压缩机停机后，系统中的冷却水排出或进行枪支循环。（9）压缩机开车前必须盘车。如果压缩可燃气体，开车前必须进行置换。,.,8.4储存设备安全设计,8.4.1储存液化气体、危险液体的装备技术安全8.4.2呼吸阀的安全设计呼吸阀是指既保证贮罐空间在一定压力范围内与大气隔绝、又能在超过或低于此压力范围时与大气相通（呼吸）的一种阀门。其作用是防止贮罐因超压或真空导致破坏，同时可减少贮液的蒸发损失。主要由阀座、阀罩、保护罩及由真空和压力控制的两组启闭装置组成。启闭装置包括阀瓣、导杆、弹簧、弹簧座及密封环等。当罐内压力达到额定呼出正压时，压力阀瓣开启，罐内蒸气排出；当罐内真空度达到额定吸入负压时，真空阀瓣开启，空气进入。,.,8.4储存设备安全设计,呼吸阀是维护储罐气压平衡，减少介质挥发的安全节能产品，呼吸阀充分利用储罐本身的承压能力来减少介质排放，其原理是利用正负压阀盘的重量来控制储罐的排气正压和吸气负压；当往罐外抽出介质，使罐内上部气体空间的压力下降，达到呼吸阀的操作负压时，罐外的大气将顶开呼吸阀的负压阀盘顶开，使外界气体进入罐内，使罐内的压力不再继续下降，让罐内与罐外的气压平衡，来保护储罐的安全装置。,.,8.4储存设备安全设计,分类紧定式呼吸阀紧定式呼吸阀通常用于低压直通管道，密封性能完全取决于塞子和塞体之间的吻合度好坏，其密封面的压紧是依靠拧紧下部的螺母来实现的。一般用于PN0.6Mpa。填料式呼吸阀填料式呼吸阀是通过压紧填料来实现塞子和塞体密封的。由于有填料，因此密封性能较好。通常这种呼吸阀有填料压盖，塞子不用伸出阀体，因而减少了一个工作介质的泄漏途径。这种呼吸阀大量用于PN1Mpa的压力。,.,8.4储存设备安全设计,分类自封式呼吸阀自封式呼吸阀是通过介质本身的压力来实现塞子和塞体之间的压紧密封的。塞子的小头向上伸出体外，介质通过进口处的小孔进入塞子大头，将塞子向上压紧，此种结构一般用于空气介质。油封式呼吸阀现在呼吸阀的应用范围不断扩大，出现了带有强制润滑的油封式呼吸阀。由于强制润滑使塞子和塞体的密封面间形成一层油膜。这样密封性能更好，开闭省力，防止密封面受到损伤。,.,8.4储存设备安全设计,（1）确定呼吸量,.,8.4储存设备安全设计,（2）火灾呼吸量的计算对于不设保护措施（如喷淋、保温等）的储罐，火灾时的排气量计算可查表8-5，该表的使用条件是1atm（绝压）和15.6C。对于设计压力超过1atm（绝压）和容器的湿润剂表面积大于260m2的储罐，火灾时的总排气量可按以下公式计算。式中CFH排气量，ft3/h绝压，相当于1atm（绝）和15.6C时的空气排放量，1ft=0.3048m；A湿润面积，ft2。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1阻火器安全设计阻火器是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置。一般安装在输送可燃气体的管道中，或者通风的槽罐上，阻止传播火焰（爆燃或爆轰）通过的装置，由阻火芯、阻火器外壳及附件构成。阻火器也常用在输送易燃气体的管道上。假若易燃气体被引燃，气体火焰就会传播到整个管网。为了防止这种危险的发生，也要采用阻火器。阻火器也可以使用在有明火设备的管线上，以防止回火事故。但它不能阻止敞口燃烧的易燃气体和液体的明火燃烧。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1.1阻火器设计分析阻火器主要由壳体和滤芯两部分组成。壳体应具有足够的强度，以承受爆炸产生的冲击压力。滤芯是阻止火焰传播的主要构件，常用的有金属网滤芯和波纹型滤芯两种。金属网型滤芯用直径0.23-0.315mm的不锈钢或铜网，多层重叠组成。国内的阻火器通常采用16-22目金属网，为4-12层。波纹型滤芯用不锈钢、铜镍合金、铝或铝合金支撑。波纹型阻火器能阻止爆燃的猛烈火焰，并能承受相应的机械和热力作用，流动阻力小，易于清洗和更换。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,早在1928年阻火器就已被应用在石油工业中，以后又广泛用用于矿山、煤矿、水运及化学工业中。在石油工业中，阻火器被广泛应用在石油及石油产品的储罐上。当储存轻质石油产品的油罐遇到明火或雷击时，就可能引起火灾。为了防止这种危险的产生而使用阻火器。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,关于阻火器的工作原理,主要有两种观点:一是基于传热作用;一是基于器壁效应。传热作用燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度,即着火点。低于着火点,燃烧就会停止。依照这一原理,只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下,就可以阻止火焰的蔓延。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰。设计阻火器内部的阻火元件时,则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热,使火焰温度降到着火点以下,从而阻止火焰蔓延。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,器壁效应燃烧与爆炸并不是分子间直接反应,而是受外来能量的激发,分子键遭到破坏,产生活化分子,活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基,自由基与其它分子相撞,生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。当燃烧的可燃气通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞几率增大,参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时,自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于自由基数量急剧减少,反应不能继续进行,也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,随着阻火器通道尺寸的减小,自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少,而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加,这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减少到某一数值时,这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件,火焰即被阻止。因此器壁效应是防止火焰的主要机理。（1）开口端点火时的火焰速度（2）闭口端点火时的火焰速度,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1.2阻火器阻火层的设计应根据使用气体的组分、温度、压力、流量、压降及其安装位置来进行阻火层的设计。（1）熄灭直径的计算通常通过试验得到易燃气体的熄灭半径，几种气体的标准燃烧速度和熄灭半径见表8-8，也可以通过式（8-1）估算熄灭半径。式中H最小点火能量，mJ；D0熄灭半径，mm。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1.2阻火器阻火层的设计（2）阻火层能够阻止的最大火焰速度的计算阻火层的有效阻止火焰速度要通过试验决定，但作为参考，波纹型、金属网型和多孔板型阻火层能够阻止的最大火焰速度可用式（8-2）进行计算。式中阻火层能够阻止的最大火焰速度，m/s；a有效面积比（即阻火层面积与阻火层空隙面积之比）；y阻火层的厚度，mm；d孔隙直径，cm。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1.2阻火器阻火层的设计（3）阻火层厚度计算波纹型阻火器阻火层厚度与波纹高度及气体的分级有关，参见表8-9。表8-9波纹型阻火器阻火层厚度与波纹高度及气体分级的关系,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1.3阻火器压力降的计算金属网型阻火器压力降计算如下。雷诺数为根据以下经验公式计算。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.1.3阻火器压力降的计算式中流体密度，1b/fb3（11b=0.45359237kg）；u阻火器内流体流速，ft/s；d金属网丝直径，ft；M金属网目数；流体粘度，1bfs/ft2（11bf=4.44822N）；阻火层体积孔隙率，为阻火层有效空间体积与总体积之比，%；p金属网阻火器压力降，inH2O(1inH2O=25.4mm，H2O=249.09Pa)；D1孔隙的水力直径，in（1in=0.0254m）；h金属网层厚度，in。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.1火炬系统火炬系统是用来处理石油化工厂、炼油厂、化工厂及其他工厂或装置无法回收和再加工的可燃气体和可燃有毒气体及蒸汽的特殊燃烧设施，是保证工厂安全生产、减少环境污染的一项重要措施。处理的办法是设法将可燃气体和可燃有毒气体及蒸气转变为不可燃的惰性气体；将有害、有臭、有毒物质转化为无害、无臭、无毒物质，然后排空。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.1火炬系统火炬系统由火炬气排放管网和火炬装置（简称火炬）组成。火炬的主要作用如下：安全输送和燃烧处理装置正常生产情况下排放出的易燃易爆气体；处理装置试车、开车、停车时产出的易燃易爆气体；作为装置紧急事故时的安全措施；目前，火炬视为生产流程的有机组成部分，从某种意义上来说，从火炬的燃烧情况，也可以推断出生产装置的运转正常与否。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.2火炬安全设计分析（1）火炬系统安全设计1）设计范围火炬系统的设计内容一般包括火炬气排放管网和火炬装置两部分。排放管网的设计内容包括火炬气管道和凝液回收输送设备和管道的工艺、配管、土建、电气等的设计。火炬装置的设计内容包括火炬头、火炬筒体、分液罐、水封罐、点火器、泵等设备，及相应的工艺配管、电气、电信、自控、土建、给排水、环境保护等设计。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.2火炬安全设计分析（1）火炬系统安全设计2）设计基本原则稳定燃烧；燃烧完全；无噪声。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.2火炬安全设计分析（2）系统分析火炬结构火炬烧嘴；常燃烧嘴；消烟装置；防止回火装置；火炬筒；常燃烧嘴点火装置（3）火炬安全设计火炬的高度和火炬区；火炬烧嘴尺寸；火炬总管。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.3火炬系统的自动控制和安全防护（1）火炬系统的自动控制长明灯和火炬燃烧状态的监测；蒸汽流量的控制；燃料气和空气流量的调节；吹扫气体的检测控制；分液罐和水封罐的检测控制；航标灯的控制。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计（2）安全防护防止回火和爆炸；气体密封；液封；绝对禁止误将工艺空气排入火炬系统；防止烧坏火炬头；防止下火雨；防止冻堵；其他。,.,8.5化工厂其他安全附属装置设计,8.5.2火炬系统安全设计8.5.2.3火炬系统的自动控制和安全防护（3）安全和环保措施氧含量分析控制；水封系统；压力控制和温度控制；手动系统；防火防爆；其他安全措施；,.,8.6化工设计安全校核、安全评价及环境评价