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第二章 储运工程安全设计,2.1 石油地质安全条件的选择2.2 油气管道线路和管道穿跨越工程的安全设计2.3 油库站场的安全设计2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散2.6 油气储运工程防雷防静电设计,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2.4.1 火灾危险性分类 分类判断标准：石油产品的燃烧难易程度。 呈气态的石油产品：按爆炸极限分类。 呈液态的石油产品：按闪点分类。,可燃气体和空气构成的混合气体，只有在一定的浓度范围内才能发生燃烧爆炸。在火源作用下，可燃气体在空气中，恰足以使火焰蔓延的最低、高浓度分别称为该气体与空气混合物的爆炸下限、爆炸上限。闪点（flash point） 又叫闪燃点，是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物与火源接触而初次发生闪火时的温度。各种油品的闪点可通过标准仪器测定。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,在储运工程建设与管理中，为确定输油站、厂、库的危险性，需要首先明确管输站、厂及库涉及到的石油产品的物性参数等性质。掌握液态油品的闪点、天然气及液化石油气的爆炸极限，以此判别火灾危险性类别，确定设计中的防火要求。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,依据石油天然气工程设计防火规范GB 50183-2004,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,注：操作温度高于闪点的乙类液体应视为甲B类液体 超过其闪点的丙类液体视为乙A类液体,甲A,2.4.2 油气生产设施的总体布局及防火要求1 总体布局 油气生产的厂、站、库经常散发易燃、易爆油气，对周围环境存在着易发生火灾的威胁。而其周围的企业、事业单位、服务行业、辅助性生产企业等火源种类复杂多样，对油气生产的厂、站、库也带来许多引燃油气的不安全因素。所以在进行总体布局时，站、厂、库址的选择必需合理布局和满足安全距离的要求，避免相邻企业发生事故。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,油品、液化石油气、天然气凝液站场按储罐总容量划分：,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,油品存储总容量,液化石油气、天然气凝析液存储总容量V1（m3）,天然气站场按生产规模划分,注：任何规模的集气站、计量站、输气站、清管站、配气站等都为五级站场,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2 防火要求1）油气源应布置在火源的最小风频风向的上风侧；2）按厂、站级别确定防火安全距离；3）避免相互影响和干扰，在厂、站、库之间或它们与其它设施之间应留出一定的防火安全距离；4）必须保证任何油气厂、站、库与其外部干线公路能通行车辆，路面不小于3.5m宽；5）在油气厂、站、库围墙外侧留出相应的防火空旷地带；6）与油气厂、站、库无关的油气管道、电力、电讯线路不得穿越或跨越厂、站、库区。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,城市风向玫瑰图,根据某一地区气象台观测的风气象资料，绘制出的图形称风玫瑰图，分为风向玫瑰图和风速玫瑰图两种，一般多用风向玫瑰图。风向玫瑰图表示风向和风向的频率。风向频率是在一定时间内各种风向出现的次数占所有观察次数的百分比。根据各方向风的出现频率，以相应的比例长度，按风向中心吹，描在用8个或16个方位所表示的图上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，绘成一个形式宛如玫瑰的闭合折线，就是风玫瑰图。图中线段最长者即为当地主导风向。建筑物的位置朝向和当地主导风向有密切关系。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,风玫瑰图随气候变化而变化。在进行建筑总平面设计时，要充分注意到地方小气候的变化，在设计中善于利用地形、地势，综合考虑对建筑的布置。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2.4.2 油气生产设施的总体布局及防火要求3 防火间距 防火间距是根据防火的要求，在各建(构)筑物之间、油气储罐、设备之间以及相互之间必须留出的水平距离。火灾发生时，便于消防作业；减少火灾对邻近设施的辐射热，避免因烤热而爆炸着火的次生灾害。防火间距确定原则有：避免或减少发生火灾的可能性；应满足消防扑救作业的距离要求。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,石油天然气站场与周围居住区、相邻厂矿企业、交通线等的防火间距，不应小于下表的规定。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,规范中还对可能携带可燃液体的火炬的防火间距做了明确的规定，其中火炬的防火间距为根据辐射热计算进行确定的。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,4 厂、站、库内部布置及防火要求1）根据厂站库所属各生产设施的火灾危险性类别、生产工艺流程特点、功能及其交通运输情况，合理集中、分区块布置。 2）油气生产设施、储罐区、污水处理的污油池、除油罐及油气装卸设施和场所应布置在全年最小风频风向的上风侧。3）原油、稳定轻烃和液化石油气储罐宜布置在地势较低处。4）全厂性锅炉房和35kV及以上的总变、配电所，加热炉和水套炉应布置在可能散发油气场所的全年最小风频风向的下风侧，且布置在厂区的边部。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,一、二、三、四级石油天然气站场内总平面布置的防火间距除另有规定外，不应小于下表5.2.1规定。 石油天然气站场内的甲、乙类工艺装置、联合工艺装置的防火间距，应符合： 装置与其外部的防火间距按规范中表5.2.1中甲、乙类厂房及密闭工艺设备的规定执行； 装置间的防火间距符合表5.2.2-1规定； 装置内部的设备、建构物间的防火间距应满足表5.2.2-2的规定。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,表 5.2.2-1 装置间的防火间距,表 5.2.2-2 装置内部的防火间距,2.4.3 消防工程设计,消防工程设计是石油储运工程建设中一项重要内容，合理设置消防设施对迅速扑灭火灾，确保油气工程的安全生产和节省基建投资都有重要作用。 消防设施的设置，应根据站场的规模、油品性质、储存方式、容量、温度、火灾危害及所在区域消防站布局、装备情况及外部协作条件等综合考虑。 集输油气工程中的五级站可不设置消防给水系统。 火灾自动报警系统的设计，按国家标准火灾自动报警系统设计规范GB 50116-1998执行。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,对于不同设备设施，消防要求也不相同：单罐容量大于或等于500 m3的立式沉降罐宜采用移动式灭火设备。 固定和半固定消防系统中的设备及材料应选用专用设备。 钢制单盘式、双盘式内浮顶油罐的消防设施按浮顶油罐确定；浅盘式内浮顶、浮盘用易溶材料制作的内浮顶罐消防设施应按固定顶油罐确定。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,石油企业内有大量的易燃、易爆、有毒、腐蚀性物质，容易发生火灾爆炸事故。因此在石油企业内，应全面贯彻“以防为主、防消结合”的消防工作方针。在采取防火措施的同时，应建设相应的消防水源、消防泵房、消防站及配置一定数量的小型灭火器材。消防水源消防管网消防泵房消 防 站灭 火 器,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,消防水源 水是灭火战斗中最主要的一种灭火剂，它能起到灭火和冷却双重作用。要有足够的消防水量和符合消防要求的水质。 足够的消防水量是指在灭火延续时间里消防用水总量。 消防用水可由给水管道、消防水池或天然水源供给，应满足水质、水量、水压、水温要求。若利用天然水源，应确保枯水期最低水位消防用水量的要求，并设置可靠的取水设施。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,消防管网 消防管网分消防给水管网和消防泡沫混合液管网。前者用于消防冷却、消防灭火和制备泡沫混合液供水；后者用于扑救甲、乙、丙类液体的燃烧火灾，大多建于储油罐区四周。应根据消防对象的重要性、规模大小、站库的地形地貌等条件选择不同形式的消防管网。 建于消防给水管网上的取水栓称为消火栓，建于泡沫混合液管网上的取水栓称为泡沫栓。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,消防泵房 凡高压消防管网或临时高压消防管网均要设消防泵房，其规模应能满足火场最大火灾时的冷却用水和泡沫灭火的流量和压力的需要。 消防泵房的位置宜设在油罐区全年最小频率风向的下风侧，地坪宜高于油罐区地坪标高，避免流淌火灾的威胁和洪水的影响。 消防泵房应设双电源或双回路。应设置对外联络的通信设施。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,消防站 一、二、三级油气站场 二级以上消防站 三级及以上油气站场 固定消防系统/消防站 若消防协作力量不能在30min内到达，可设置消防车： 油田三级及以上油气站场 2台泡沫罐容3000L消防车 气田三级天然气净化厂 2台重型消防车 三级油气站场未设固定消防系统 消防站 或1台泡沫车及2台水罐消防车,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,石油天然气工程设计防火规范GB 50183-2004,消防站（续）输油管道及油田储运工程的站场 固定消防系统若消防协作力量不能在30min内到达 二级站场 1台泡沫消防车 一级站场 2台泡沫消防车输气管道的四级压气站 固定消防系统,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,灭火器 灭火器是指能在其自身压力作用下，将其内部所充装的灭火剂喷出用以扑救火灾，并由人力移动的轻便灭火工具。 在油气储运工程的站、厂、库及其建筑物内除按防火规范要求设置固定式或半固定式消防设施外，还应配置一定数量的灭火器。配置类型和数量按现行国家标准建筑灭火器配置设计规范GB 50140-2005的规定。,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,移动式泡沫灭火器 固定式泡沫灭火器,推车式干粉灭火器 手提式干粉灭火器 手提式二氧化碳灭火器,2.4 油气储运工程设计防火要求及消防工程设计,2.5.1 产生爆炸的条件及防止措施 1 爆炸的条件 同时满足：存在可燃气体、液体，易燃液体的蒸气或薄雾。上述气体按一定的比例与空气或氧气相混合，形成爆炸性气体混合物，同时具有足够的量，其浓度在爆炸极限以内。存在足够引燃该混合物的引燃能量，如火花、电弧或高温。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2 防止爆炸的措施 （1）消除或减少可燃气、液体、易燃液体的蒸气或薄雾的产生及积聚。,采用密闭流程,氮气（惰性气体）保护,合理的管网布局,合理布置总平面和单体平面,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,安全措施,2 防止爆炸的措施（续）（2）防止爆炸性气体混合物的形成，减少其达到爆炸极限的概率。,采用露天或开敞式建筑,设置正压室,设置通风装置,安全措施,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2 防止爆炸的措施（续）（3）消除或控制电气设备及线路产生火花、电弧或高温的可能性。（4）设置自动检测、安全报警装置， 对区域内散发和积聚爆炸性气体 或蒸气处进行浓度测量，当气体 或蒸气浓度接近爆炸下限的50时， 能可靠地发出信号或切断电源。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2.5.2 生产设施及装置爆炸危险区域及范围 爆炸危险区域：是指爆炸性混合物出现的数量或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的区域。 按照油气田爆炸危险场所分区SYJ25-87将危险区域划分为：0区：爆炸性气体混合物连续出现或长期存在的区域，属于最危险的区域。1区：在正常运行中可能出现爆炸性气体混合物的区域。1区属于危险程度次之的区域。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2区：在正常运行中不可能出现爆炸性气体混合物，或仅可能是短时间存在的区域。 在油气生产区域中，很少存在0区，大多数情况属于2区。 爆炸危险区域范围： 在正常情况下，有可能直接形成爆炸危险浓度的区域范围，称为爆炸危险区域的区域范围。 在油气田爆炸危险场所分区SYJ25-87中确定的区域范围是在实测油气浓度数据基础上得出。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,爆炸危险区域确定原则：,工艺设备,建构筑物内部,露天,以墙外壁作为基准点,以设备外壁作为基准点,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,危险级别,爆炸危险区域范围,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,危险级别,爆炸危险区域范围,2.5.3 厂房防爆和安全疏散,1 厂房防爆 油气田和管道工程中，集输、加工介质为原油、轻质油、液化石油气、石油伴生气一类的厂房均为易爆厂房。 若不采取防爆措施，一且发生爆炸事故，会造成人员伤亡和国家财产的损失，因此厂房必须考虑防爆。设计时注意：合理布置单体平面 选择适宜的建筑型式 选择耐爆性强的结构型式 防爆建筑构造,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,耐爆性是指建(构)筑物抵抗由于爆炸产生的外力的能力，爆炸形成的外力多为瞬时冲击荷载。（1）砖混结构。由于砖砌体的抗剪和抗弯强度较低，整体稳定性较差，耐爆性能低。（2）钢筋混凝上框架结构。此类结构厂房，柱和梁(屋架)的连接是刚结点，耐爆性强。（3）钢结构。钢结构厂房特点是结构自重轻、受力延性好，具有很好的耐爆性能。提高钢结构构件的耐火极限的隔热措施可采用防火涂料或耐火被覆。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,易爆厂房的平面布置宜采用简单的矩形平面；考虑工艺的要求，将有爆炸危险的设备和装置布置在靠近外墙门窗的地方；对于跨度较大的单层和多层易爆厂房，宜将有爆炸危险的设备和装置集中分区布置，用防火墙、防爆墙隔开。易爆厂房的泄压方向应朝向空旷的地方，防止爆炸碎片和气流产生次生灾害。下面分别针对不同类型厂房的防爆特点进行介绍。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,（1）开敞式或半开敞式 此类厂房，自然通风良好，生产过程中“跑、冒、滴、漏”出来的可燃气体蒸气很快被流动的空气稀释并扩散，不容易形成爆炸混合物，有效地排除了形成爆炸的物质条件。 （2）地下式或半地下式 地下式：全部埋入地下或室内地坪面低于室外地坪面的高度超过该房间净高一半的建筑；半地下式：部分埋入地下，部分露出地面以上的建筑。自然通风不良，生产维修不便，受地下水危害较重，一般不宜采用。 （3）地上封闭式建筑 一般用于油气易爆厂房，能够弥补上述两种建筑的不足，满足易爆厂房的特殊要求。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2 安全疏散 厂房的安全出口应满足生产和维修的要求，一旦发生火灾和爆炸事故，能使岗位生产人员尽快的疏散至安全地带，减少人员的伤亡。（1）疏散门应向疏散方向开启；面积大于100 m2的甲、乙类厂房，安全疏散门不得少于2个，下述情况可设一个：甲类厂房，每层面积不超过100 m2,且同一时间的生产人数不超过5人；乙类厂房，每层面积不超过150 m2，且同一时间的生产人数不超过10人；丙类厂房，每层面积不超过250 m2，且同一时间的生产人数不超过20人。（2）地下室、半地下室的安全出口的数目不应少于两个，但面积不超过50 m2，且同一时间的生产人数不超过10人时可设一个。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,（3）甲乙类工艺设备平台、操作平台宜设两个通向地面的梯子。（4）疏散楼梯一般多设在室内，有时也设在室外。甲、乙、丙类厂房的疏散楼梯应采用封闭楼梯间，疏散门应向外或向便于疏散的方向开启。电梯不能用作疏散楼梯。（5）高度超过10 m的三级耐火等级长房，应有通至屋顶的室外消防梯，但不应面对老虎窗，并宜离地面3 m，宽度不应小于0.5 m。屋面检修钢梯可根据实际情况设置。（6）甲、乙类厂房均应有防雷接地装置。,2.5 油气储运工程防爆设计和安全疏散,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,2.6.1 防雷 云中的水滴受空中强烈气流的吹袭，分裂成大小不同的水滴，其中大水滴集聚形成带正电的雷云，小水滴集聚形成带负电的雷云，随着电荷的积累，电位逐渐升高，当带不同电荷的雷云接近到一定程度或对某较高处接近到一定程度时，可使电场强度达到2530 kVcm，这样就会发生强烈的放电，伴随着强烈的闪光。放电时温度可高达20000，使周围空气急剧膨胀、发生爆炸，即闪电和雷鸣雷电。 雷电的破坏作用：电性质的破坏作用、热性质的破坏作用和机械性质的破坏作用。,？,根据规范石油天然气工程设计防火规范GB 50183-2004：工艺装置内露天布置的塔、容器等，当顶板厚度等于或大于4 mm时，可不设避雷针保护，但必须设防雷接地。可燃气体、油品、液化石油气、天然气凝液的钢罐，必须设防雷接地，并符合下列规定：避雷针（线）的保护范围，应包括整个储罐。装有阻火器的甲B、乙类油品地上固定顶罐，当顶板厚度等于或大于4 mm时，不应装设避雷针（线），但必须设防雷接地。,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,压力储罐、丙类油品钢制储罐不应装设避雷针（线），但必须设防感应雷接地。浮顶罐、内浮顶罐不应装设避雷针（线），但应将浮顶与罐体用2根导线作电气连接。浮顶罐连接导线应选用截面积不小于25 mm2的软铜复绞线。对于内浮顶罐，钢制浮盘的连接导线应选用截面积不小于16 mm2的软铜复绞线；铝质浮盘的连接导线应选用直径不小于1.8 mm的不锈钢钢丝绳。,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,?感应雷?避雷针的保护范围,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,2.6.2 防静电 在易燃液体中，石油产品的电阻率很高。电阻率越高，电导率越小，积累电荷的能力越强。因此，石油产品在泵送、灌装、装卸、运输等作业过中，流动摩擦、喷射、冲击、过滤都会产生静电。静电集聚的危害主要是静电放电，如果静电放电产生的电火花能量达到或超过油品蒸气的最小点火能时就会引起燃烧或爆炸。所以，必须采取措施防止静电危害，目前设计中主要采取接地的方法来导走静电荷。,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,1防静电接地的范围 液化石油气、稳定轻烃、凝析油等的生产和储运设施必须采取防静电接地； 计量站、集气站、油库、油气处理装置等有可能产生静电危害的设备、容器、管道等，应采取防静电接地措施。,2.6 油气储运工程防雷防静电设计, 因为静电接地要求的电阻远大于防雷、电气保护接地、防杂散电流等接地系统的接地阻值，所以当上面涉及到的生产设施中接地装置与防雷等的接地系统相连接时，可不采用专用的防静电接地措施。 有阴极保护的管道电气上是和大地连通，因此这些管道可不作防静电接地措施。,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,静电接地的具体做法可查阅规范石油天然气工程设计防火规范GB 50183-2004。,2.6 油气储运工程防雷防静电设计,防静电接地,防爆静电消除器,课后作业：1 如何绘制城市风向玫瑰图？2 雷电的种类及其危害？3 避雷针的保护范围如何确定？,