2010防火防爆课设

1、沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 i 页摘 要本设计旨在针对小型硝铵化工厂进行防火防爆设计。根据硝铵厂生产过程中具体存在的火灾爆炸危险因素本文的设计主要包括以下内容。根据国内外硝铵生产工艺的实践经验，作者初步了解了硝铵的主要生产工艺流程。确定了该工艺的主要危险因素，找到安全防火重点部位和安全工作的重点所在。依据原料的理化性质设计和设置生产所需要的厂房，根据建筑设计防火规范1gb50016-2006和石油化工企业设计防火规范2来确定场内主要设施和建筑物之间的防火间距， 并对整个工厂的总平面布局进行系统性的区域规划，给出总平面布置图。对于存在爆炸危险性的厂房，通过泄爆面积的计算来确定将要采用

2、的泄爆方式，根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范7划分危险区域并分析厂房的爆炸危险的主要存在形式，给出防爆电器设备的选型。关键词 ：硝铵生产；防火间距；防爆电气；耐火等级；火灾爆炸危险性沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 ii 页目录1 引言. . 12 硝铵厂的选址 . . 错误！未定义书签。3 整体宏观分析 . . 33.1 工艺流程简介. 3 3.1.1 选择生产工艺 . 3 3.1.2 厂区安全防火重点部位 . 4 3.1.3 日常安全工作重点 . 5 3.2 工艺功能区的组成. 83.2.1 生产区 . 8 3.2.2 仓储设施 . 8 3.2.3 其他设施 . 10 4 厂区

3、功能板块划分 . . 错误！未定义书签。5 园区总体布局 . . 错误！未定义书签。5.1 分区布置 . 13 5.2 火灾危险类别的确定. 13 5.2.1 硝铵及生产原料的理化性质简介 . 13 5.2.2 生产工艺火灾危险分类 . 15 5.2.3 存储区火灾危险分类 . 15 5.3 耐火等级的确定. 16 5.3.1 生产区 . 16 5.3.2 储存区 . 16 5.3.3 生活区 . 17 5.3.4 其他设施区 . 17 5.4 防火间距 . 19 5.4.1 防火间距设计原则 . 19 5.4.2 防火间距的确定 . 19 6 防爆电气的设计 . . 20 6.1 划分爆炸危

4、险区域. 20 沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 iii 页6.2 防爆电气选择. 206.2.1 爆炸性混合物分级、分组 . 20 6.2.2 防爆电气选择 . 21 7 泄爆方式确定及泄爆面积计算. 24 7.1 泄爆方式 . 24 7.2 泄爆面积的计算. 24 8 灭火器的配置 . . 25 8.1 灭火器的选择. 25 8.2 灭火器设置 . 25 2a . 26 9 总结. . 28参考文献 . . 29 附录火灾危险类别划分. 30 附录防爆电气选型 . . 34 附录灭火器的配置 . . 36 附录爆炸危险区域划分 . 40 附录防火间距 . . 41 沈阳航空航天大学防

5、火防爆课程设计- 第 1 页1 引言硝酸铵是一种重要的氮肥，在气温较低地区的旱田作物上，它比硫酸铵和尿素等铵态氮肥肥效快和效果好，在我国、欧洲和北美多数国家使用较为普遍。工业上硝酸铵大多是以硝酸和氨气为原料，采用中和法制成。由于硝酸铵工艺比较成熟，硝酸铵溶液发生重大爆炸事故案例并不多见，但近几年，在安全生产问题受到社会各界普遍重视的今天，硝铵生产工厂的防火防爆设计的上述重要性，在工厂建设的项目预研、定型和管理中得到了相当的重视。我国硝铵合成工业的发展过程中曾发生过许多重大事故，其中又以火灾爆炸事故尤为典型，如“陕西兴化集团有限表任公司16特别重大爆炸事故”就是由于高浓度硝铵溶液流出失火引爆硝铵

6、溶液蒸发器，该事故造成22人死亡， 6人重伤， 5人轻伤的惨剧。 类似事故在硝铵生产发生频率高，造成的后果严重。 因此一直以来硝铵项目的防火防爆设计都是合成氨化工厂设计的重点的难点部分。本课程设计以准备在成都新津化工园区建设投产硝铵厂为例，结合建筑设计防火规范1.gb50016-2006； 石油化工企业设计防火规范2.gb50160-92 （1999年版）3；房屋建筑制图统一标准4.gb/t5001-2001；石油化工防火防爆手册5，并通过查阅以往相关技术资料，针对该厂厂区内重点生产，储存设备的火灾、爆炸危险性进行了简要分析，并最终针对各个设备的防火防爆要点和安全使用纲要，提出合理化的厂区布局

7、设计方案以及重点设备设施的防火防爆安全技术配套方案。力求以技术手段将事故发生的可能性和事故发生后的损失降到最低，保证该硝铵厂的生产安全。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 2 页2 硝铵厂的选址成都属亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛、日照较少。多年年平均气温为16.2 ，年最高气温为 37.3 ，年极端最低气温为 -5.9 , 最热月出现在 78 月，月平均气温为25.4 和 25.0 ，最冷月出现在1 月，月平均气温为5.6 ；年总降水量为918.2 毫米，雨量主要集中在78 月，月降雨量分别为225和 229 毫米，降雨最少月份为12和 1 月，月降雨量分别为6 毫米

8、左右，暴雨期普遍出现在 59月，常年暴雨出现的始终期分别在6月底 7 月初和 8 月下旬。本次设计中的硝铵化工厂计划在成都新津化工园区内建设投产，化工厂整体由中和车间；蒸发车间；造粒塔等设备设施及厂房组成。 厂区占地面积 6.3 万平方米计划年产量 30万吨。厂区周边环境：位于四川盆地西部、成都南部，距成都市区28公里，距西南航空港 18 公里，区位优势明显，。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 3 页3 整体宏观分析3.1 工艺流程简介硝酸铵的生产方法有中和法和转化法两种。中和法的中和反应可以在常压、加压或真空条件下进行。 若有价廉的蒸汽来源， 可采用常压中和工艺， 以节约设备投资，简化

9、操作。该硝铵厂选用常压中和工艺。常压中和工艺是硝铵化工合成的传统工艺，我国从 1935 年开始硝铵工业生产以来, 大多数的硝铵装置 , 包括新中国成立后前苏联援建的大型化肥装置, 如吉化、太化、兰化的硝铵装置 , 从建厂至今一直沿用常压中和工艺。常压中和工艺制硝铵的原料是气氨和稀硝酸，其主要工艺流程是常压中和，一段蒸发、造粒。3.1.1 选择生产工艺常压中和工艺中和制硝铵的原料是气氨和稀硝酸，其工艺流程可概述为：常压中和，一段蒸发、造粒。硝酸生产采用常压法、 综合法 , 稀硝酸的浓度在 38 % 45 % ,该浓度的硝酸生产硝铵适合采用常压中和(0.05 mpa) 工艺。从中和器出来的硝铵浓度

10、在 60 % 64 % ，中和器的产生热蒸汽供给了一段蒸发器的热源，然后中间又是用了解吸塔，洗涤器进行氨的回收。一段蒸发阶段用真空蒸发或降膜蒸发的方法浓缩到9599，然后用不同方法造粒。塔式喷淋造粒是应用最广泛的硝酸铵造粒方法。制造农用颗粒产品时 , 用浓度为 99的硝酸铵溶液喷淋，并加入调理剂, 所得产品的表观密度为1.65kg/l 。农用硝酸铵还可以采用盘式造粒或转鼓造粒的方法，其优点是颗粒较大， 更适合农业需要， 烟尘的危害较小。 但工艺过程中的原料和产品都具有相当的危险性。生产原料中硝酸助燃，具强腐蚀性、属强刺激性腐蚀物品，剧毒，遇强氧化剂会爆炸；受热产生有毒氮氧化物烟雾。氨有强腐蚀性

11、，低毒，重度刺激性，可遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 4 页最终产品硝铵为助燃品，具刺激性，强氧化剂。遇可燃物着火时，能助长火势。与可燃物粉末混合能发生激烈反应而爆炸。受强烈震动也会起爆。 急剧加热时可发生爆炸。与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物，且燃烧生成的氮氧化物有毒。在常压中和过程中必须注意温度和压力的实时监控，控制条件十分严格，中和过程的压力要控制在0.020.03mpa ，中和器的工作温度应保证在120左右。否则在异常反应条件下进行氧化反

12、应，在操作过程中，氨、氢（nh3 、h2 ）易形成爆炸混合物，开停车过程中易形成硝酸铵（nh4no3）爆炸物，极容易引发火灾，爆炸。稀硝铵液抽真空系统外来蒸汽浓硝酸液氨液氨泵硝铵泵冷凝水剩余氨气高浓缩硝铵溶液传送带硝铵图3.1硝铵生产工艺方框流程图3.1.2 厂区安全防火重点部位1. 中和器硝酸与氨气的反应在中和反应器中进行，中和器的工作压力是0.020.03mpa ，工作温度 120左右，工作容积20m3，生产能力 5000 m3/h 气氨流量。硝铵为助燃品，一段蒸发洗涤回 收中和反应 器造粒包装稀释沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 5 页强氧化剂遇高浓度氨气大量放热。中和过程中反应原

13、料对设备的腐蚀又是十分严重的。为了防止腐蚀，合成塔采用钛衬里，或不锈钢衬里并加空气保护。常压中和器的运行状况对全工序的正常运行有着主导作用，该部位是正常生产中巡检的重点部位。如果发生反应物料泄漏， 会造成生产现场可燃气体、 有毒物超标而导致爆炸、 着火和人员中毒等事故。 曾经发生过中和器检漏不及时，迫使生产装置停车， 甚至出现过造成高浓度氨泄露遇明火引起爆炸的事故。因此该装置如果操作不当， 压力不稳或温度过高，危险性较大。2. 储罐区液氨储罐和硝酸储罐区储储存物料多，危险性大，容易泄露导致发生火灾和爆炸事故，必须按照有关规定，建立防火、防爆制度，经常进行防火巡查，严格进行消防安全管理，确保消防

14、安全。3.1.3 日常安全工作重点1. 中和器（1） 操作人员要经常检查中和器的反应温度、操作压力，保证在控制指标内，以防超温超压反应。（2） 各个阀门和取样点是中和器的薄弱环节，对各调节阀、 导淋、取样点要定期检查，防止反应原料外泄。（3） 严格控制两种原料的混合比例（硝酸和氨气摩尔量之比控制在1.2 ：1 左右）和进料速度。（4） 在该装置停车后，如果未进行清洗吹扫， 残存的硝酸和泄漏氨形成硝酸铵，在开车的过程中，硝酸铵受热或者检修时碰撞，容易产生爆炸。（5） 此外，进行检修时，必须做好工艺处理。进行清里残料时，必须按规定操作，穿好防护用品。（6） 对于失灵或损坏而必须切除的安全保护系统应

15、采取必要的补救措施。禁止在完全无保护的情况下生产。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 6 页2. 一段蒸发器本厂采用真空蒸发的方法在温度为128的条件下将硝铵溶液蒸发到9599的浓度范围。一段蒸发器所完成的工艺过程具有高热，负压，带载物料浓度高等特点，因此，该部位是正常生产中巡检的重点部位。对于该设备应注意：（1）出入口流量控制， 和反应温度压力控制， 以防止因温度压力超标而产生的爆炸危险。（2）应该特别注意的是一段蒸发器的检漏工作，以前曾多次发生过蒸发器工作状态下漏孔导致高位高浓液态硝铵泄漏，遇明火引爆整个容器的恶性事故。一旦发现蒸发器压力显示异常， 控制进出料口的物料流量， 同时关闭抽

16、真空系统， 避免恶性事故的发生。（3）冬季开工时要对蒸发反应器进行开车预暖，当壁温升至38时方可继续抽真空，防止造成反应器壳体脆裂影响使用寿命。3. 动力加热锅炉室由于我们选择的生产工艺是常压中和，在工艺过程中高压高热工序较少，因此本厂采用常压燃煤蒸汽锅炉来保证一段蒸发的外力蒸汽加热供给。（1） 常压锅炉在生产中应严格按照锅炉安全操作规程进行控制，避免局部过热。，超温严重时，危险性较大，容易发生物理性爆炸，故更应严格控制炉温。（2）锅炉的软水必须除氧， 并按规定对合成废热锅炉进行定期排污，确保炉水中总固体含量在规定工艺指标内。（3）常压炉停工时应按时检修，保证炉膛清洁，使常压炉的安全、可靠的运

17、行。4. 生产用泵这里谈到的泵主要是指硝铵生产过程中用到的液氨泵和硝铵泵，厂内员工生活用水泵将在后面详细介绍。泵室是生产的动力系统核心，在工艺环节中占有特殊地位（其中硝铵泵和液氨泵在满载运行时都是三备一用） ，在硝铵生产流程控制中，对液氨泵的控制是极重要的一环，及时有效地控制液氨泵可避免许多因超温超压导致的泄漏事故和火灾爆炸事沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 7 页故的发生。鉴于硝铵泵工作室带载的物料为硝铵溶液，硝铵的含水量较大， 其危险性相应降低。因此，泵区的主要危险性体现在液氨泵的满载工作中：（1）液氨泵为立式三联柱塞往复泵，是硝铵生产装置的重要设备。满负荷（100% ）生产中。（2

18、）液氨泵的运行状况（如排出量）对中和器的正常运行有着重要的影响，对装置生产负荷也是一决定因素。由于该泵输送介质为液氨，一旦发生问题是比较严重的。所以高压液氨泵区是正常巡检的重点区域。（3）该泵使用的填料容易发生漏氨，对各段轴位移、轴振动值要经常检查，并定期校验，防止超标和误报引起跳车或损坏机组，该机在以往的生产中曾多次发生柱塞填料压盖突然断裂，大量液氨喷出，致使操作及维修人员无法进入操作现场，迫使生产装置停车的事故。（4）仪表人员要定期对可燃气体报警仪进行检查、校验。一旦发现报警，要采取必要的安全措施，并及时堵绝泄漏源。巡检中要密切注意各油系统、管道联接处和各排放导淋，防止油、合成气泄漏。5.

19、 液氨库区和硝酸库区（1）监督检查装桶或倒料作业，必须两人在现场操作。（2）监督罐顶上的呼吸阀，定期检查情况，保证按时间、按程序检查。（3）使用泵导出以上两种原料时，应严格控制流速。（4）定期检查储罐的密封情况，严格控制罐内物质温度。6. 硝铵包装线（1）必须按规定传送带将产品送入包装车间进入。（2）人工搬运袋装硝铵时必须小心操作，严禁震动、撞击和摩擦。（3）监督检查操作人员防毒防护品的穿戴情况。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 8 页3.2 工艺功能区的组成3.2.1 生产区硝铵的工艺流程以中和、 蒸发、造粒为主线。 根据该厂具体工艺设计情况可以细分为八个步骤：浓硝酸稀释、中和、解吸、

20、洗涤、回收、一段蒸发、结晶、造粒、包装。浓硝酸稀释和中和的过程同在中和车间中完成。由于结晶、造粒是在造粒塔中进行的， 解吸、洗涤、回收是在回收车间中进行的。因此，可以将结晶和造粒合成为一部分，解吸、洗涤、回收合成一个工序步骤。剩下的其他三个部分都独立设生产车间，此外，设置泵室作为生产的动力来源，这样做的好处是见危险源分割开来， 减少发生连锁事故的概率。 所以将硝铵的生产工艺过程分为五个部分。各个生产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 中和车间硝酸和氨气在其中反应 60 40 10 24

21、00 2 回收车间捕集氨气和硝酸蒸汽 60 40 6 2400 3 蒸发车间蒸发水分， 提高硝铵浓度 60 40 8 2400 4 造粒塔结晶，造粒40 40 10 1600 5 包装车间成品包装40 40 6 1600 表 3.2 泵室的功能和规格编号名称泵室功能长（ m ）宽（m ）高（m ）面积（）6 液氨泵室向中和器注入液氨20 10 6 200 7 硝铵泵室将硝铵溶液注入蒸发器 20 10 6 200 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（建筑物7）是为了储存生产原料硝酸（铝制储罐），储存车间（建筑物8）沈阳航空航天大学防火

22、防爆课程设计- 第 9 页是为了储存生产原料氨气 （罐装）的。成品车间（建筑物 9）是为了储存产物硝铵 （编织袋）的。库房主要分为原料库和成品库，原料库存储的物质为氨气、硝酸、成品库存储的物质为硝铵。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. 氨气氨气常态为气态，属于易燃易爆气体，与空气混合易形成爆炸性混合物，因此，存储时严加密闭， 储存于阴凉、 通风的库房提供充分的局部排风和全面通风，避免与氧化剂、酸类、碱类接触，远离火种、热源，避免光照，包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。库房采用防爆型照明、通风设施。可用钢瓶储存。爆炸极限为15

23、% 28% 。2. 硝酸熔点为 -42.4 ，沸点为120.5 ，与空气混合可形成爆炸混合气。存储应注意库房通风低温干燥 ; 与 h发孔剂、碱类、氰化物、可燃、易燃物分开存放，切勿与易燃物，易爆物及氨气共储或拼车运输。3. 硝铵强氧化剂，助燃品，熔点 ()：169.6；沸点()：210(分解)。应储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与易（可）燃物、还原剂、酸类、活性金属粉末分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。禁止震动、撞击和摩擦。注意专品专储，堆放时，堆垛不可过高，否则由于底部硝铵呈受压力过大，容易发生爆炸。根据硝铵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

24、一个储存区，原料硝酸是液体，采用罐装储存方式，氨气用高压储罐储存，硝铵采用袋装堆放的方式，上述物品都要求放置于阴凉、干燥的环境下。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8 号、9号、10号库房，依次存放硝酸 , 氨气和硝铵。此外，为保证工厂的日常生产运转和员工的生活需要， 该厂设有煤储存仓库 （11 号） ，各个建筑物功能与规格如表3.2 所示。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 10 页表 3.3 储存车间的功能和规格编号储库名称储存车间的功能长（ m ）宽（ m ）高（ m ）面积（）8 储库 1（储罐 1）储存原料硝酸直径 40 1

25、0 体积 12560 9 储库 2（储罐 2）储存液氨直径 40 - 10 体积 12560 10 储库 3 储存成品硝铵 25 20 8 500 11 储库 4 煤库40 30 1200 3.2.3 其他设施为了使化工厂更加完整，依据该厂日常办公、生产。生活需求，为使厂区设计更加规范合理。工厂内还应包括一下生产、办公、生活以及娱乐设施：一食堂（建筑物10）、礼堂（建筑物 11）、第一泵站（建筑物17）、第二浴池（建筑物18）、办公楼（建筑物 19）、技术安全科（建筑物20）、二食堂（建筑物21）。各个建筑物的规格如表 3.3 所示。表 3.4 其他设施的名称和规格编号名称长（ m ）宽（ m

26、 ）层数层高（m ）面积（）12 食堂35 20 2 3 700 13 礼堂35 20 2 5 700 14 办公楼 1 30 20 3 3 600 15 办公楼 2 30 20 3 3 600 16 浴池25 20 2 4 500 17 医院25 20 2 3 500 18 技术安全科25 20 3 3 500 19 娱乐中心30 30 3 3 900 20 宿舍 1 40 10 3 3 400 21 宿舍 2 40 10 1 3 400 沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 11 页22 宿舍 3 40 10 1 3 400 23 变、配电站15 15 1 3 225 24 污水处理站1

27、5 15 1 3 225 25 锅炉房10 10 1 10 100 26 水泵站10 10 1 8 100 27 消防水池20 20 1 1 体积 400 沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 12 页4 功能模块划分在详尽的分析了生产农用硝铵的工艺细节及所使用的各项原料和产物的理化性质后。首先，我们根据生产流程及各组成部分存在的火灾、爆炸危险性特点对厂区的总体布局进行规划， 此外，我们还注意到其他一些生产辅助设施和生活设施的安全要点，例如，可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、装卸区或全厂性污水处理场，汽车装卸站、液化氨灌装站、 甲类物品仓库等机动车辆频繁进出的设施等的安全防火保障都应在区域划

28、分中给予充分考虑。总之，我们根据本次设计的安全防火工作要点，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置对厂区进行划分，将厂区划分为生产区、仓储区、办公生活区及其他设施区。由于化工厂主要污染源来自于生产区，根据石油化工企业设计防火规范中的规定，在进行区域规划时， 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， 以便于生产过程中废气的及时排除和扩散，减少对企业自身和邻近企业及居民的影响。划分厂区时应严格执行石油化工企业设计防火规范中一下条款：第 3.1.1 条 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。第 3.1

29、.2 条 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。第 3.1.3 条 在山区或丘陵地区， 石油化工企业的生产区应避免布置在窝风地带。第 3.1.4 条 石油化工企业的生产区沿江河岸布置时，宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建筑物或构筑物的下游。第 3.1.5 条 石油化工企业的液化烃或可燃液体的罐区邻近江河、海岸布置时，应采取防止泄漏的可燃液体液入水域的措施。第 3.1.6 条 公路和地区架空电力线路，严禁穿越生产区。区域排洪沟不宜通过厂区。第 3.1.7 条 石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距，不应小于表3.1.7 的规定。沈阳航空航天大学

30、防火防爆课程设计- 第 13 页5 园区总体布局5.1 分区布置根据以上分析论述，参照石油化工企业设计防火规范中的有关规定，将本设计中硝铵厂址设于成都新津化工园区。该园区区位于成都新津县的平原地带，风向以西南、西为最多。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南部，生产区内共有六个厂房和一个反应塔，从东至西依次为：液氨泵室、中和反应车间和蒸发车间、回收车间、硝铵泵室、造粒塔、包装车间，而办公生活区计划放置于厂区的西北部区域内分布有浴室、食堂、职工宿舍，办公楼等；仓储区位于厂区的东北部；其他设施区位于厂区的西南部，包括书泵站，变电所等设施。 如此，则会加

31、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活区的下风向即东北部。5.2 火灾危险类别的确定5.2.1 硝铵及生产原料的理化性质简介1. 硝铵分子式 nh4no3 无色油状液体，有毒。稍有带甜气味。密度0.9679，折白色结晶粉末，溶于水，加热160以上放热分解，加热至400爆炸，强氧化剂。遇可燃物着火时， 能助长火势。 与可燃物粉末混合能发生激烈反应而爆炸。受强烈震动也会起爆。急剧加热时可发生爆炸。与还

32、原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物。此外，与有机物、可燃物、氯离子、铜、锌、铝等接触时能发生爆炸或燃烧，遇雷汞起爆炸。因此，在硝铵的生产和使用过程中要求密闭操作，加强通风。 操作人员必须经过专门培训， 严格遵守操作规程。 建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿聚乙烯防毒服，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。远沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 14 页离易燃、可燃物。避免产生粉尘。避免与还原剂、酸类、活性金属粉末接触。搬运时要轻装轻卸， 防止包装及容器损坏。 配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物

33、。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与易（可）燃物、还原剂、酸类、活性金属粉末分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。禁止震动、撞击和摩擦。常用危险化学品的分类及标志 gb 13690-92 将该物质划为第5.1 类氧化剂；根据建筑设计防火规范gb50016-2006硝铵的火灾危险性分类为甲类。2. 氨气氨气常态为气态， 属于易燃易爆气体， 与空气混合易形成爆炸性混合物，经过实验，液氨常用理化常数：比重：0.817（-79）；熔点： -77.7 ；沸点； -33.3 ；自燃点； 651；爆炸极限： 15.727.4%，最易引燃浓度： 17；蒸气密度： 0.6（空气 1）；蒸

34、汽压力：-33.6 ，0.101mpa；4.7 ，0.507mpa；25.7 ，1.013mpa；50.1 ，2.027mpa；遇火星会引起燃烧爆炸， 有油类存在时， 更增加燃烧危险； 有毒，液态接触到皮肤可造成灼伤和冻伤等。因此，存储时严加密闭，储存于阴凉、通风的库房提供充分的局部排风和全面通风，避免与氧化剂、酸类、碱类接触，远离火种、热源，避免光照，包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。库房采用防爆型照明、通风设施。可用钢瓶储存。爆炸极限为 15% 28% 。常用危险化学品的分类及标志gb 13690-92 将该物质划为第 2.3 类有毒气体。

35、根据建筑设计防火规范gb50016-2006 ，氨气的火灾危险性分类为乙类。2. 浓硝酸分子式为 hno3 ，纯硝酸是无色液体强氧化剂，助燃品，熔点为-42.4 ，沸点为120.5 ，与空气混合可形成爆炸混合气。浓硝酸一般带有微黄色。发烟硝酸是红褐色液体，在空气中猛烈发烟并吸收水分。 浓硝酸在长期储存后 （尤其是在光线照射下）会分解释放出二氧化氮。硝酸的危险性在于：能与多种物质如金属粉末、电石、松节油等猛烈反应，发生爆炸。与可燃物、还原剂和有机物如木屑、棉花、稻草或废砂头等接触，引起燃烧，并散发出剧毒的棕色烟雾。 与硝酸蒸气接触有很大的危险。 因此，沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 15

36、 页存储应注意库房通风低温干燥; 与 h发孔剂、碱类、氰化物、可燃、易燃物分开存放，切勿与易燃物，易爆物及氨气共储或拼车运输。此外，运输时要求用铅槽车输送98%浓硝酸。运输过程中要避免撞击，避光，保持常温，避免过高。车后要用铁链接地。搬运时要注意个体防护，禁止皮肤直接接触, 作业操作时应带耐酸碱手套, 口罩, 以及其他劳保用品 . 常用危险化学品的分类及标志 gb 13690-92 将该物质划为第 8.1 类酸性腐蚀品。根据建筑设计防火规范gb50016-2006 ，浓硝酸的火灾危险性分类为乙类。5.2.2 生产工艺火灾危险分类根据 建筑防火设计规范 gb50016-2006中表 3.1.1

37、， 生产的火灾危险性分类 （见附录中表 a1生产的火灾危险性划分）可知，浓硝酸稀释、氨化中和属于甲类生产；硝铵，硝酸与氨的混合液在解吸塔和洗涤器进行氨的回收属于甲类生产；硝铵溶液的一段蒸发属于也甲类生产，浓硝铵溶液的造粒，包装都属于甲类生产。具体理由如下：（1）在常用危险化学品的分类及标志 gb 13690-92 和建筑设计防火规范 gb50016-2006中规定，硝铵为第5.1 类氧化剂，其火灾危险性分类为甲类；氨气为第2.3 类有毒气体，其火灾危险性分类为乙类；浓硝酸为第 8.1 类酸性腐蚀品，其浓硝酸的火灾危险性分类为甲类。（2）由于从稀释到中和反应、 洗涤回收再到一段蒸发， 生产车间和

38、反应装置中都有硝酸， 硝铵等甲类类物质， 而氨气属于一类危险物质。 但为了提高安全性能，把以上过程火灾危险性提高到甲类。（3）鉴于喷淋造粒和包装过程只有硝铵大量存在，硝铵的火灾危险性为甲类，故喷淋造粒和包装过程的火灾危险性被确定为甲类。5.2.3 存储区火灾危险分类根据建筑防火设计规范 gb50016-2006表 3.1.3 储存物品的火灾危险性分类沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 16 页（见附录中表a2贮存物品火灾危险性划分） ，将各原料、 成品储罐、储库的火灾危险性为：硝铵，熔点 169.6，沸点 210( 分解) ，属于火灾危险性甲类，则硝铵库的火灾危险性为甲类；氨气，比重：0.

39、817（-79） ；熔点：-77.7 ；沸点；-33.3 ；自燃点；651；爆炸极限： 15.7 27.4%，最易引燃浓度： 17，属于易燃易爆气体，与空气混合易形成爆炸性混合物，遇火星会引起燃烧爆炸，有油类存在时，更增加燃烧危险，氨气库的火灾危险性为乙类。浓硝酸，硝酸是液体强氧化剂，助燃品，熔点为-42.4 ，沸点为 120.5 ，与空气混合可形成爆炸混合气。能与多种物质如金属粉末、电石、松节油等猛烈反应，发生爆炸。与可燃物、还原剂和有机物如木屑、棉花、稻草或废砂头等接触，引起燃烧，并散发出剧毒的棕色烟雾。 与硝酸蒸气接触有爆炸的危险，浓硝酸的火灾危险性分类为乙类。煤的火灾危险性属于乙类。5

40、.3 耐火等级的确定5.3.1生产区根据生产区厂房的火灾危险类别，依据建筑设计防火规范gb50016-2006第3.2.1 条表 3.2.1 （见附录中表 a3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 号生产车间火灾危险类别都为甲类，选择耐火等级为一级，其中 1 至 3 号生产车间厂房面积均为2400 ，4 号和 5号生产车间占地面积为1600。6 号液氨泵室的火灾危险类别为乙类，7 号硝铵泵室的火灾危险类别为甲类， 选择耐火等级均为一级， 两个泵室均为单层结构， 厂房面积为 2005.3.2 储存区根据库房的火灾危险类别，依据建筑设计防

41、火规范gb50016-2006第 3.3.2条表 3.3.2 （见附录中表a4库房的耐火等级、层数和占地面积）库房的耐火等级，沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 17 页可以确定储存区仓库、产品车间的层数和面积。原料和成品储库均为单层，根据建筑设计防火规范gb50016-2006第 3.3.2 条表 3.3.2 附注 4： 独立建造的硝酸铵仓库、电石仓库、聚乙烯等高分子制品仓库、尿素仓库、配煤仓库、造纸厂的独立成品仓库以及车站、码头、机场内的中转仓库，当建筑的耐火等级不低于二级时，每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积可按本表的规定增加1.0 倍。本场所有储库均为单层仓

42、库，其中储库3 火灾危险类别为甲类，耐火等级为一级，面积为500 ；储库 1、2 耐火等级一级，火灾危险类别为乙类，面积为1200。储库 11存放燃料煤火灾危险性为乙类，耐火等级二级，占地面积1600 。5.3.3 生活区根据建筑设计防火规范 ，生活区的建筑可以依据民用建筑确定耐火等级和面积（见附录一中表a5民用建筑确定耐火等级和面积）。本厂生活区内的所有建筑确定耐火等级均为三级，面积分别为食堂700、办公楼 1、办公楼 2600、浴池600 、技术安全科 500 、礼堂 700、医院 500、员工娱乐中心 1600、宿舍 1、2、3400、配电站和污水站 225、锅炉房和水泵站 100 、消

43、防水池 400 。5.3.4 其他设施区根据建筑设计防火规范和石油化工企业设计防火规范对其他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4t 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的建筑，面积为 100 ；由于消防水池不是是露天的， 所以不考虑耐火等级，面积为400 ；水泵站、配电站、污水处理站为耐火等级均为二级，面积分别为 100、225 、225。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5.1所示。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 18 页表5.1 表5.2 化工厂

44、内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积项目编号建筑物名称火灾危耐火层数面积 (m2) 类别险类别等级1 生产车间 1 甲类一级单层2400 生2 生产车间 2 甲类一级单层2400 产3 生产车间 3 甲类一级单层2400 区4 生产车间 4 甲类一级单层1600 5 生产车间 5 甲类一级单层1600 6 泵室 6 甲类一级单层200 7 泵室 7 甲类一级单层200 存8 储罐 1 乙类一级单层体积 12560 储9 储罐 2 乙类一级单层体积 12560 区10 储库 3 甲类一级单层500 11 储库 4 乙类三级单层1200 12 食堂三级二层700 生13 礼堂三级三层7

45、00 14 办公楼 1 三级四层600 活15 办公楼 2 三级三层600 17 医院三级二层500 18 技术安全科三级二层500 19 娱乐中心三级二层900 20 宿舍 1 三级三层400 21 宿舍 2 三级三层400 22 宿舍 3 三级三层400 23 变、配电站二级单层225 附属24 污水站二级单层225 沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 19 页设备25 锅炉房二级单层100 区26 水泵站二级单层100 27 消防水池单层体积 400 5.4 防火间距5.4.1 防火间距设计原则本次设计中各建、 构筑物之间防火间距的设计是以建筑设计设计防火规范 表3.3.1厂房防火间

46、距防火间距、表3.3.10室外变、配电站与建筑物、储罐、堆场的防火间距为最低标准， 以本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据石油化工企业设计防火规范表3.2.11石油化工企业总平面布置的防火间距的要求作为主要标准进行确定。 对硝铵厂各建、 构筑物之间的防火间距进行确定，并且只考虑邻近建、构筑物之间的防火间距。本厂重点防火区域为生产区和储存区，根据生产车间、 仓库、储罐等的火灾危险类别，对防火间距进行设定。生产区内生产车间的火灾危险类别为甲类、乙类，储库和储罐的火灾危险类别包括甲类和乙类。因此，根据标准可知，甲类车间、仓库之间的防火间距为 30m ，甲类与乙类之间的防火间距为25m 。由

47、于工厂所处工业区已实现“七通一平”，因此厂内锅炉房仅为工厂生产所需，水泵站为生产区小型供水泵站，所以将锅炉房和水泵站当作丙类设施。则其与配电站之间的防火间距应符合丙类设施与全厂重要性设施之间的防火间距，为35m 。5.4.2 防火间距的确定依据以上原则， 并且考虑产品生产、 储存过程的安全性， 工厂整体布局的规范美观，以及便于消防灭火等因素，厂内建、构筑物之间的防火确定见表d1 。根据各建、构筑物之间的防火间距及其面积，综合考虑总体布置以及各类生产车间、仓储设施和其他设施与厂区围墙、 厂内各道路、 工厂管理区及生活区的距离， 工厂总平面布置见图纸，其中各建（构）筑之间的防火间距见附录，各建（构

48、）筑物标号同表5.1 。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 20 页6 防爆电气的设计6.1 划分爆炸危险区域根据防爆电器设计规范gb50058-92 6 有关规定，鉴于 1 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7 该区域存在的释放源为第二级释放源。 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1 区。 （见附录 c1）根据防爆电器设计规范gb50058-92 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

49、处”。硝铵的火灾危险性为甲类。这个流程中硝铵的合成工艺反应本身放热，蒸发过程是在真空和外部热源作用条件下进行的，反应后的气体温度较高，在生产过程中有较高的危险。因此，在进行硝铵合成时密封处为第二级释放源，释放物质为氨气和硝铵， 所以将密封处所在的区域划分为 1 区。根据防爆电器设计规范gb50058-92 第 2.3.16 条规定， “当易燃物质重于空气时， 1 区外半径为 15m的范围内划为 2 区” ，故整个生产车间1 的危险区域划分为一区。区域划分图见附录。6.2 防爆电气选择6.2.1 爆炸性混合物分级、分组本次设计选择1 号车间进行爆炸危险区域划分。该车间的主要释放源是氨气，根据氨气

50、的性质， 在生产过程中他们的蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，依据防爆电气设计规范 7 对生产环境进行爆炸危险分区。根据本规范2.2.3 条可知该区域存在的释放源为第二级释放源。 根据规范 2.2.5 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1 区。根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 9 气体或蒸汽爆炸性混合物分级、分组举例，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。电气设备沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 21 页结构应满足电气设备在规

51、定的运行条件下不降低防爆性能的要求。根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范气体或蒸汽爆炸性混合物分级、分组举例，爆炸气体混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。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。氨气的最大试验安全间隙（mesg ） （mm ） 0.9且引燃温度 t （）t450，因此根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范，氨气属于属于 a 级 t1组。假设该生产厂房通风良好，因此该厂房的爆炸危险区域划分应依据本规范第2.3.7 条进行划分。

52、具体分区见图6.1 。6.2.2防爆电气选择根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范第2.5.3条厂区内主要防爆电气根据（附录）的表格要求对防爆电器进行选择。可知厂房的防爆电气类型应选择a 级 t1 组, 根据具体的爆炸和火灾危险类型按照爆炸和火灾电力装置设计规范来划分厂内主要防爆电气。具体防爆电气选型详见下表（注：为适用；为慎用；x为不适用）。表 6.2 电气设备防爆结构的选型危险区域防爆电器电器设备2 区隔爆型 d 正压型 p 增安型 e 无火花型 n 鼠笼型感应电动机绕线型感应电动机同步电动机沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 22 页危险区域2 区直流电动机电磁滑差离合器注： 1.

53、表中符号：为适用；为慎用；x为不适用（下同） ；表 6.3变压器防爆结构的选型危险区域防爆电器电器设备2 区隔爆型 d 正压型 p 增安型 e 无火花型 n 变压器 ( 包括起动用 ) 电抗线圈 ( 包括起动用 ) 仪表用互感器表 6.4 灯具类防爆结构的选型危险区域防爆电器电器设备2 区隔爆型 d 增安型 e 固定式灯移动式灯携带式电池灯指示灯类沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 23 页危险区域2 区镇流器表 6.5 信号报警装置等电气设备防爆结构的选型危险区域防爆电器电器设备2 区本质安全型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）电气测量表计沈

54、阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 24 页7 泄爆方式确定及泄爆面积计算7.1 泄爆方式本次设计选择 1 号车间进行泄爆方式的确定。 根据 建筑设计防火规范 第 3.6.4条，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/ 。工业厂房的泄爆设计应注意，散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑，并易于清扫。 在地沟积聚的有效措施， 且与相邻厂房连通处应采用防火材料密封。有爆炸危险的设备宜避开厂房的梁、柱等主要承重构件布置， 因此本设计中一号厂房的泄爆方式选用顶棚泄爆， 泄爆设施选择轻质的纤维材料这种材

55、料具有平整，质轻，适合于设计施工的化工厂房使用。7.2 泄爆面积的计算根据建筑设计防火规范第3.4.1条，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护层。根据建筑设计防火规范表3.6.3厂房内爆炸危险物质类别与泄压比值氨气应选择 0.03。本次设计选择0.05。根据泄爆面积计算公式a=10cv2/3（7.1 ）式中， a为泄爆面积（ m2） ；c为泄压比值（ m2/m3） ；v为厂房体积（ m3） 。根据公式 v=60 4010=24000m3，c取 0.05 得：a=10cv2/3 =10 0.05 240002/3 = 416.0m2因为， a2400 m2所以，该设计合理。

56、沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 25 页8 灭火器的配置8.1 灭火器的选择根据建筑灭火器配置设计规范8 第 3.2.1 条（见附录中表c1 工业建筑灭火器配置场所的危险等级举例）本次设计针对储库3 进行灭火器配置设计，储库3存储的是硝铵， 是甲类火灾爆炸危险物质， 因此储库 3 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固态硝铵。所以其火灾类别为a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： 4.2.1 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

57、器。 所以储库 3 的灭火器可选择磷酸铵盐干粉灭火器。8.2 灭火器设置根据建筑灭火器配置设计规范第5.1.1 5.15 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6 。

58、根据第 5.2.1 条规定，设置在a 类火灾场所的灭火器，其最大保护距离应符合表 5.2.1 的规定。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 26 页表 8.1 a类火灾场所的灭火器最大保护距离(m)灭火器型式危险等级手提式灭火器推车式灭火器严重危险级15 30 中危险级20 40 轻危险级25 50 根据 6.2.1 a类火灾场所灭火器的最低配置基准应符合表6.2.1 的规定。表 8.2. a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 3a 2a 1a 单位灭火级别最大保护面积 (m2/a) 50 75 100 根据第 7.3.2 条规定，由于

59、设有室内消火栓系统，所以k=0.9 s 500 q =k = 0.9 = 9 u 50 在每个设置点处都设置有手提式灭火器，由表8.1 可知最大保护距离为15m ，根据厂房的面积可以确定厂房的设置点数为3，即 n=3 。沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 27 页q 9 qe = = =3a n 3 由于本厂灭火器的最小配置灭火级别为3a，所以由建筑灭火器配置设计规范附录 a(见附录表 c2手提式灭火器类型、规格和灭火级别和表c3推车式灭火器类型、规格和灭火级别 ) 在每个设置点选择两个mf/abc6 手提式灭火器。在 10 号厂房共设置 3 个设置点，每个设置点放置两个mf/abc6 手

60、提式灭火器。设置点图 8.1 所示图 8.1 灭火器设置点示意图沈阳航空航天大学防火防爆课程设计- 第 28 页9 总结由于硝酸铵工艺比较成熟，硝酸铵溶液发生重大爆炸事故案例并不多见。但近几年仍然有几起硝酸铵生产装置发生重大爆炸事故的案例。究其原因，主要是生产单位对工厂厂区整体生产生活设施的防火防爆设计不够重视。通过为期两周的课程设计，我们力求以工程技术的手段提升硝铵化工厂的安全性，以保证工厂的正常生产和工厂员工的生命安全。硝铵厂设计过程中充分考虑本次设计的最终目的即通过本设计降低该厂火灾爆炸 事 故 的 发 生 概 率 及 其事 故 后 果 的 严重 程 度 。 通 过查 阅 建 筑 设计