熊涛-开题报告

毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 熊 涛 学 号： P 所在学院： 浦江学院 专 业： 安全工程 设计(论文)题目：3000 m3 液化石油气储罐区安全设计指导教师： 鲍静 2016年 3月 11日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述 本文为3000m3液化石油气储罐区安全设计。该罐区位于某城市边缘某大型炼油厂的西北角，地势十分平坦且视野开阔，其周围住户很少，基本无大型居住区，该地区常年风向为东南风。在鲍静老师的指导下，本课题由本人独立完成，设计内容以根据罐体的基本数据、罐体的材料选型、强度计算为主，对LPG罐进行完整的机械设计并对安全附件进行选型；防火堤的计算；消防系统中的固定喷淋水系统的设计计算；拟用道化学法和事故树法对整个储罐区进行安全评价。 本设计中，贮存液化石油气的容器主要采用的是球罐。与圆筒形立式或卧式贮罐比较，在相同的压力和直径下，球罐的受力情况最好，钢材消耗量也较小，总体经济效益较好。（具体分析见下文 ）低温常压储存是将液化气的温度降到使其饱和蒸气压接近常压时的温度进行储存。将储存温度降到其沸点温度以下，并保持冷冻状态，储罐操作压力按稍高于常压来设计，可以大大降低壁厚，这是目前较为先进的液化气储存方式。与压力储存相比，低温常压储存压力低，安全性能好，储存时液化气处于冷冻状态，液体挥发较慢，储罐中气相空间少，因此还能大大增加液化气的储存量，特别适合大容量储存，所以本设计将采用低温常压储存方式，设计温度为-45，设计压力为0.8MPa。一.罐体的选择与设计1.1 罐体的选择目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。本文选择球型储罐因为其投资少,属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于500m 3或单罐容积大于200m 3时选用球形贮罐比较经济。而文献中储罐的储量是3000m3，所以应当选择3个1000 m3的球型储罐。公称直径为18000mm，壁厚44mm。 1.2 储罐的结构设计球壳是球罐的主体，它是储存物科和承受物料工作压力和液柱压力的构件。混合式球壳，其赤道带和温带采用句橘瓣式，极板采用足球瓣式。由于此种结构取橘瓣式和足球瓣式两种结构形式的优点，所以材料利用率高，焊缝长度缩短。球壳饭数量减少，适合大型球罐。随着我国石油、化工、城市煤气等工业的迅速发展，国内曾引进了许多混合式结构的大型球罐，通过对引进球罐的消化、吸收、开发研究、施工、检测，已基本掌握了这种结构形式的设计、制造、组装和焊接技术。所以本设计将采用这种混合排板，同时，采用双壁结构的形式。1.3 储罐的选材与强度设计球罐是压力容器的一种结构形式，用钢的选择原则是满足强度要求的前提下，应保持良好的成型性、优良的焊接性能、足够好的缺口纫性值等使用性能。GB713-2009锅炉和压力容器用钢板中指出，制造球型储罐可以从Q345R，07MnCrMoVR，Q370R等材料中选取，对于球型储罐来说与其他材料相比，Q370R具有强度高，冲击韧性好，焊接性能良好，耐H2S应力强，耐腐蚀能力抢的优点，食盒用于制造球型液化石油气储罐。产生球壳应力的因素很多，气体内压力、储存的液体介质的液柱静压力，球壳内外壁的温度差、安装和使用的温度差、自重、局部外载荷以及安装施工等因素都会使球壳产生应力。本设计中主要计算由液体静压力引起的球壳应力。球壳的强度条件可按第一强度理论建立，当不考虑径向应力时，结果与按第三强度理论所得的结果一致，即强度条件为：当量应力小于或等于许用应力。将球壳的平均直径换算成内直径，引进焊接接头系数、壁厚附加量，可导出球壳在设计压力作用下所需的厚度。液化油气在平衡状态时的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，其液体的膨胀性较强，因此储存液化石油气的球罐必须留有一定的气相空间，以防止由于温度升高而导致球罐内的压力剧增。球罐的储存量直接影响到球罐的工作压力，关系到球罐的设计和安全使用。按照TSG R00042009，固定式压力容器安全技术监察规程第3.13条款的规定，储存液化石油气的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。根据经验，盛装液化石油气球罐的装量系数一般为0.9。1.4 储罐附件设计1.人孔和开孔1. 球罐的人孔是操作人员进出球罐进行检验及维修用的，在现场组焊需要进行焊后整体热处理的球罐，人孔又成为进风、燃烧口及烟气排出烟囱用。因此人孔直径的选定必须考虑操作人员携带工具进出球罐方便（在北方还要考虑冬天作业时操作人员穿棉工作服能进出），以及热处理时工艺气流对截面的要求。2.梯子和平台大型球罐，一般采用每一台球罐一个单独的梯子。梯子结构分成：上部盘梯和下部斜梯两部分（也有把下部梯子做成圆柱面螺线盘梯或其他形式梯子）。上部盘梯的较好形式是把它造成近似于球面螺线形。3.液位计储存液体和液化气体的球罐中应装液位计。目前，球罐中采用的液位计主要有浮子-齿带液位计（又称浮子-钢带液位计）、玻璃式液位计、雷达液位计、超生波液位计等多种。国内球罐常用连通管式液位计，它的特点是采用连通管把多个玻璃式液位计装设在连通管上可以测量全液位。连通管要求采用大于DN40mm的钢管制成，并与球罐操作用梯子平台配合装设，便能较易观测液位情况。它的优点是可使球壳上液位计的开孔减少至最少数量，且节省配管材料。液位计设置时要在高、低液位线有报警装置，防止装载过量、抽空，以免发生事故，特别在装载液化气时更要慎重。4.压力表为了测量容器内压力，球罐应设置压力表。考虑到压力表由于某种原因而发生故障，或由于仪表检查而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设一个以上的压力表。压力表的最大刻度为正常运转压力的1.5倍以上（不要超过3倍）。为使压力表读数尽可能正确，压力表的表面直径应大于150mm。压力表前应安装截止阀，以便在仪表标校时可以取下压力表。4、安全阀安全阀的选用应根据压力容器的工作压力、工作温度、介质特性（毒性、腐蚀性、粘性、和清洁程度等）及容器有无震动等综合考虑。（1）阀型的选定压力容器所用安全阀的类型，取决于压力容器的工艺条件及工作介质的特性，可根据安全阀的结构、排气方式等选取。按安全阀的加载机构选用。一般压力容器宜选用弹簧式安全阀，因其结构紧凑、轻便，也可比较灵敏可靠;压力较低、温度较高且无振动的压力容器可采用重锤杠杆式安全阀。按安全阀的排放方式选用。对有毒、易燃或如制冷剂等对大气造成污染和危害的工作介质的压力容器，应选用封闭式安全阀，对压缩空气、蒸汽或如氧气、氮气等不会污染环境的气体，采用开放式或半开放式安全阀。按安全阀的封闭机构选用。高压容器以及安全阀泄放量较大而壁厚又不太富裕的中、低压容器，最好采用全启式安全阀。对于安全泄放量较小或操作压力要求平稳的压力容器，宜采用微启式安全阀。在两者均可选取时，应首选全启式安全阀，因为同样的排量，全启式安全阀的直径比微启式的直径要小得多，故采用全启式安全阀可以减小容器的开孔尺寸。（2）规格的确定安全阀是根据公称压力标准系列进行设计制造的。公称压力有1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.4MPa、10MPa、16MPa和32MPa。公称压力表示安全阀在常温状态下的最高许用应力，因此高温容器选用安全阀时还应考虑高温下材料许用应力的降低。安全阀的公称压力只表明安全阀阀体所能承受的强度，并不代表安全阀的排气压力，排气压力必须在公称压力范围内，不同的压力容器对安全阀的排气压力有不同的要求。5、水喷淋装置球罐上装设水喷淋装置是为了内盛的液化石油气、可燃性气体及毒性气体（氧、氮除外）的隔热需要，同时也可起消防的保护作用。但是隔热和消防有不同的要求，一般淋水装置的构造为环形冷却水管或导流式淋水装置。二.罐区布置和消防设计需要进行安全设计的液化石油气球罐区，地理条件及气候条件适宜：该罐区交通较为发达，居民区离罐区较远，该地区常年风向为西南风。1、功能分区功能分区如：储存区，公用工程区，办公区。这里主要考虑的是储罐区及其相应机构的布置。罐区周围尽管有大型居住区，但距离较远，对罐区外危险隐患小。因此，本设计重点考虑罐区本身及相关厂区的安全。一，由于常年风向为西南风的缘故，办公楼，主控室等较为关键的设施应该设置在全年主导风的上风向。三，装卸区的布置，因为装卸区意外的安全隐患较多，要制定相关的罐区运行规定并且强制执行。2、罐区的划分罐区内放置6个1000立方米石油气球罐，根据规范，采用两排放置，每排3个。罐区长73.8m，宽56.9m，中间采用隔堤分开。3、防火堤的设计防火堤、防护墙的设计，应满足各项技术要求的基础上，因地制宜，合理选型，达到安全耐久、经济合理的效果。根据储罐区防火堤设计规范（GB50352-2005)。4、消防设计1）根据建筑设计防火规范（GB500162006），液化烃、可燃液体、可燃气体的罐区内，任何储罐的中心距至少两条消防车道的距离均不应大于120m；当不能满足此要求时，任何储罐中心与最近的消防车道之间的距离不应大于80m。可燃材料露天堆场区，液化石油气储罐区，甲、乙、丙类液体储罐区和可燃气体储罐区，应设置消防车道。2）相邻罐组防火堤的外堤脚线之间应留有宽度不小于7m的消防空地。3）根据石油化工企业设计防火规范，工厂水源直接供给不能满足消防用水量、水压和火灾延续时间内消防用水总量要求时，应建消防水池（罐）。4）液化烃储罐火灾的根本灭火措施是切断气源。在气源无法及时切断时，只能维持其稳定燃烧，同时对储罐进行水冷却，确保罐壁温度不致过高，从而使罐壁强度不降低，罐内压力也不升高，可使事故不扩大。对液化石油气而言，所谓的“罐区消防”就是用水对储罐实施冷却保护。5）根据城镇燃气设计规范GB50028-2006，建筑设计防火规范GB500162006和石油化工企业设计防火规范GB50160-2009等有关章节，液化石油气储罐区的消防用水量，应按储罐固定式消防冷却用水量和移动式消防冷却用水量之和计算。6）根据石油化工企业设计防火规范（GB 50160-2009）和建筑灭火器配置设计规范（GB 50140）有关章节，液体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、或卤代烷灭火器，由于我们是属于液化石油气球罐，根据液化石油气性质可选用干粉，泡沫，高压水枪灭火器，但是高压水枪会导致液化石油气喷溅，所以这里不适合，因此只使用干粉和泡沫灭火器。三、罐区重大危险源危险性分析及安全对策措施本设计中的液化石油气主要成分为：丙烷、丁烷、丙烯、丁烯，为混合物属于甲A类火灾危险性液体具有以下危险特性。（1)易燃、易爆性液化石油气与空气棍合后，一旦遇到火源，甚至是石头与金属撞击或摩擦的静电火花，都能迅速引起燃烧。液化石油气的爆炸极限为1.5 9.5%，爆炸范围宽且爆炸下限低，泄漏扩散后很容易发生爆炸。液化石油气燃烧热值高，燃烧速度快。爆炸时燃烧速度为每秒数百米到数千米，火焰温度高2000，着火时热辐射很强，极易引燃引爆周围易燃易爆物质,使火势扩大。（2）挥发性液化石油气常压沸点低，一旦从容器或管道中泄漏出来，由于压力的降低，便可急剧气化，体积将会突然膨胀250倍左右，并能迅速扩散蔓延。液化石油气气态比重是空气的1.5一2.0倍，一旦泄漏,易在低洼或通风不良处窝存，在平地上能沿地面迅速扩散至远处，而不是扩散到空气中去，更易酿成爆炸事故。（3）受热易膨胀性液化石油气热膨胀系数高，温度越高，膨胀越大。容器在满液情况下，温度一旦升高，容器内压力会急剧升高。当液化石油气泄漏后发生燃烧爆炸时，周围其他储雄受到火焰烧烤，压力会迅速增高，从而发生物理爆炸，产生爆炸碎片，造成的燃烧爆炸，形成多米诺连锁反应。（4）易产生静电液化石油气的电阻率高达106一10l00m，当其从容器、设备、管道中喷出时，极易因摩擦产生静电，产生放电火花，引起可燃气体燃烧或爆炸。液化石油气中含有的液体或固体杂质越多，流速越快，产生的静电荷越多。（5）能引起中毒窒息高浓度的液化烃被大量吸入人体内，就会造成中毒，使人昏迷、呕吐或有不愉快的感觉，严重时可使人室息死亡。（6）溶解性此外，液化石油气泄漏后，会从周围环境中吸收大量的热量而气化，从而使温度急剧降低，致人冻伤。根据危险化学品重大危险源辨识(GB18218-2009)规定：液化石油气的临界量为50t。 式中：F充装系数， V气瓶容积，L； 罐区的球罐数， 充装气体密度，kg/L； 罐区所有球罐的储存量，kg。经公式（3-1）计算，根据江苏省重大危险源监督管理暂行规定规定，达到或高于标准所列临界值的15倍或以上； 达到或高于标准所列临界值的10倍或以上、15倍以内； 达到或高于标准所列临界值的5倍或以上、10倍以内； 达到标准所列临界值或高于其5倍以下因此此罐区属于一级重大危险源。化工生产现场包含着来自人、机和环境三方面的多种隐患，为确保安全生产，就必须分析和查找隐患，并及早消除，将事故消灭在发生之前，做到预防为主。因此，识别危险性是首要问题。1、罐区的危险性分析 气球罐区主要包括球罐、管道、冷冻机组及循环水站等设备。罐区主要危险来自球罐内部的液化石油气。因此，球罐区最主要的危险性来自于泄漏引起的火灾、容器爆炸以及中毒窒息，还有一些其他次要危险性。 2、罐区的安全措施 1）防超压措施 (1) 对罐体：为了防止在夏季由于气温升高和强烈的太阳光对球罐表面曝晒导致球罐内液化石油气气化带来的压力的急剧升高，造成球罐安全阀起跳的安全事故，对罐内的液化石油气设置压力指示及报警，以便能在压力升高到一定值时采取措施（打开球罐的冷却喷淋系统），把液化石油气的压力降下来。最好把球罐的压力指示报警与球罐的冷却喷淋系统实现联锁。对罐体表面采取保冷结构也可以避免上述情况的发生。(2) 对管道：在夏季温度较高时，为了防止液化气管道因2端阀门关死导致管内残留的液化气因太阳光的曝晒而使压力急剧升高，造成管道爆裂或阀门破坏，对液化气管道设置安全泄压阀，并把泄压的管道接入放空瓦斯管。 2）防漏措施（1） 为防止罐体发生泄漏，应定期性的对球罐及其安全附件进行维护及检修。（2） 液化石油气泵尽可能采用无泄漏泵，以防介质泄漏。（3） 球罐注水线设置：为防止球罐及其管线上的阀门、法兰、垫片等发生泄漏时无计可施，同时也为了赢的处理事故的时间，避免产生次生灾害，在球罐的底部管线上或在液化气泵的入口管线上增设注水线。该线平时与系统分开（用阀门和盲板隔开），当球罐或者管线上的某个位置出现泄漏时，打开注水线，并用泵把水打入罐内，用水把液化气与泄漏点隔开，然后根据泄漏部位以及现场处理情况确定是否把球罐内剩余液化气导入其他储罐，或者通过人工放空到瓦斯管线送火炬燃烧。（4） 一旦发生泄漏，立即关闭该罐的进料阀，切断物料来源。加大物料送出量或进行倒灌，尽快将该罐倒空。若无法倒罐可利用火炬放空或采用临时放空管道。出口阀应采用低温阀门。 3）防火措施鉴于液化石油气易燃、易爆、易挥发的特点，任何一个泄漏点的存在都可能危及整个液态烃罐区的安全。为了确保罐区的安全，有必要在罐区内增设可燃气体报警器。只要罐区内有液态烃泄漏，该检测仪器就能及时、准确地报警, 有利于尽早把任何火灾事故消灭于萌芽之中。按规范要求，可燃气体报警检测装置应定位在液态烃罐区内最有可能发生泄漏的位置，并置于全年最大频率风向的上风侧。在罐区内不同的部位按一定的规范要求布置可燃气体报警器。 4）防液压过低措施（1） 设置球罐的液位指示及报警器：为了确保安全生产，防止液态烃泵抽空，设置了球罐低液位报警器，为防止球罐内的液位超出最高储存液位，设置了高液位报警器，目的都是为了提醒操作工能在1015min内采取措施切断球罐的进、出料。高、低液位报警的准确率和球罐液位测量的精度相关，液位计的选型及安装位置直接影响报警的准确性。（2） 设置球罐进出口紧急切断阀：为了防止球罐液位因高液位报警失灵或其他原因导致球罐内液位超过球罐的最高允许液位，造成严重后果，设置了一套硬报警系统即高高液位报警。在球罐的进、出口管线上设置一个紧急切断阀与高高液位报警液位开关实现联锁，一旦球罐内的液位达到硬报警高度时，能及时发生联锁动作，切断进料阀，确保储罐安全。 5）防爆措施设置球罐安全阀：为确保球罐内储存的液态烃介质在操作失控或其他原因导致球罐内介质的气相压力急剧升高时不致于发生球罐爆炸或爆裂等严重后果，在球罐顶部的气相管线上设置个并联的安全阀，并把泄压线与全厂瓦斯管网相连通，引人火炬。其目的就是为了防止一旦有一个安全阀有故障不起跳时，还有另一个安全阀能正常工作，不致影响泄压。同时在气相管线上设置一个手动切断阀与个安全阀并联接入瓦斯管网，其目的是为了防止球罐上的法兰处发生泄漏而无法处理时，能及时通过人工放空到瓦斯管网送火炬燃烧，避免产生次生灾难。 6）防雷防静电措施（1）防静电措施：由于液态烃介质在输送过程中与泵体、管内壁、罐内壁之间发生相对运动而产生静电积聚，当静电积聚到一定程度时会发生火花放电，引发火灾，为此有必要设置管线及罐体静电接地，每组防静电接地电阻应小于100。（2）防雷击措施：为了防止大气中的雷电对罐区安全造成威胁，在罐区范围内设置了防雷设施，每个罐的防雷接地点不少于2点，接地点沿罐周长的间距不大于30m，防雷接地电阻小于10，储罐的防雷接地设施可兼作防静电设施。参考文献：1 祖因希主编液化石油气操作技术与安全管理第三版M. 北京：化学工业出版社，20092 张月静，李彤民.液化石油气的储存方式及选择J中国石油天然气管道勘察设计院，1999，18(8)1一53 苏杰斌，王少良.液化石油气储存方式的选择J上海市煤气公司浦东煤气厂，19974 吴红梅，朱目辉.液化石油气储存方法与关键设备技术J化工设备设计，19995 刘福录，严国华.8000 m3商品液化石油气球罐设计研究J石油化工设备，19996 徐英，