防火防爆课程设计某石油化工企业防火防爆设计.doc
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1、防火与防爆技术课程设计 某某石油化工企业(生产或储存)防火防爆设计 专 业:安全工程班 级:铀矿冶炼081班学 号:20084710133姓 名:粟文辉指导教师:钟永明 设计任务书一、防火与防爆技术课程设计的目的本环节是在专业基础课和专业课的基础上,通过具体的工程案例的分析和设计,使学生更好地熟悉和理解防火防爆安全技术的基本理论。通过防火防爆课程设计,掌握生产过程中引起火灾爆炸的原因和基本规律,为分析和解决生产过程中的已经存在的或尚未出现的不安全因素问题提供坚实的实践基础和处理预防措施。1、 进一步理解和掌握防火防爆的基本理论; 2、 熟悉危险性生产或储存装置或场所存在的主要危险、有害因素;3
2、、 了解生产工艺流程、熟悉安全生产规程和安全管理制度;4、 运用防火防爆安全技术的基本理论和安全管理原理提出针对性的安全对策措施。二、课程设计的主要内容1、准备和熟悉有关参考资料(1天);2、了解生产工艺过程,分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别(2天);3、设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能,确定建、构筑的耐火等级,进行工厂区域规划和总平面布置(2天);4、分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分(1天);5、主要防爆电气设备进行分析、选型(1天);6、对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积,并选择确定泄爆方式(1天);7、绘制厂区总平面布
3、置图和厂房爆炸危险区域划分图(1天);8、报告的编制与修改(3天)。三、课程设计要求1、完成时间:2周;2、要求每个学生完成课程设计书一份,约5000字。要求学生对所设计的内容必须概念准确,参数选择合理,符合设计手册与设计规范及相关参考书籍的要求,计算正确,计算书书写工整、清晰,文笔流畅。设计合理,图表清晰,符合规范。3、分组讨论、独立完成。四、主要参考资料1、建筑设计防火规范GB50016-20062、石油化工企业设计防火规范GB50160-20083、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-924、其它有关规范标准5、有关化工生产工艺、防火防爆安全技术图书资料目录摘要11前言22
4、工程概况33 工程项目分析33.1 工艺流程介绍33.1.1原油处理工艺流程33.1.2污水处理工艺流程53.1.3伴生气处理工艺流程53.2区域选择64 总平面的布置74.1分区布置74.1.1总则74.1.2 消防站的位置应符合下列规定:84.1.3 厂区的绿化应符合下列规定:84.2火灾危险类别的确定84.3耐火等级的选择104.3.1 生产区104.3.2 储存区104.3.3 生活区124.3.4 附属设施区134.4防火间距的确定145 防爆电气的选择166 泄爆方式确定及泄爆面积计算186.1 泄爆方式186.2 泄爆面积的计算187 消防灭火器的配备197.1 一般规定197.
5、2 消防站207.3 消防水源及泵房207.4 消防用水量217.5 消防水炮、水喷淋和水喷雾227.6 灭火器设置237.7 液化烃罐区消防247.8 建筑物内消防267.9 火灾报警系统278 总结28参考文献30附录31附表 工厂厂房防火间距31附表 室外变、配电站与建筑物、堆场、储罐的防火间距31附表 储气罐或罐区与建筑物、储罐、堆场的防火间距32附表 民用建筑之间的防火间距33附表1 旋转电气防爆结构的选型33附表2 低压变压器类防爆结构的造型33附表3 低压开关和控制器类防爆结构的选型34附表4 灯具类防爆结构的选型34附表5 信号、报警装置等电气设备防爆结构的选型34附表 厂房内
6、爆炸性危险物质的类别与泄压比值(m2/m3)35附表1 手提式灭火器类型、规格和灭火级别35附表2 推车式灭火器类型、规格和灭火级别36摘要本设计是针对氮肥厂而进行的防火防爆设计。通过对氮肥的生产工艺过程的了解,根据生产原料及产品的性质,进行生产设计,再根据生产工艺过程,设置工厂内所需的厂房。根据石油化工企业设计防火规范分析确定各生产环节和存储场所的火灾危险类别来设计。按照工厂的生产生活需要,对厂区进行合理分区布置,大致可分为:存储区、生产区、生活区及附属设施区四个部分。然后又依据石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范GB50016-2006来确定工厂内的主要建筑物以及它们之间的防火间距,
7、然后对工厂进行区域规划和总平面布置。再选择一个有爆炸危险性的厂房,根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范进行爆炸危险区域划分,分析厂房的主要爆炸危险方式并对厂房内的主要防爆电气设备进行分析并且选型;选择一有爆炸危险的厂房通过计算厂房的泄爆面积,来确定泄爆方式。了解生产工艺过程,分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能,确定建、构筑的耐火等级,进行工厂区域规划和总平面布置。分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分对该厂房的主要防爆电气设备进行分析、选型。对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积,并选择确定泄爆方式。关
8、键词:火灾危险性;耐火等级;防火间距;防爆电气设备;灭火1前言在现代生产和社会生活中,火灾与爆炸灾害是最主要的灾害之一。火灾具有发生频率高、损失大的特点,而爆炸灾害则具有损害最为惨重的特点。为了有效预防和控制火灾与爆炸灾害,安全工程师必须认真掌握火灾与爆炸灾害的发生、发展和蔓延规律,以及灾害的控制技术与方法。石油化工生产中涉及的危险品多化工生产中使用的原料、半成品和成品种类繁多,绝大部分是易燃、易爆、有毒、有腐蚀的化学危险品。在生产、使用、运输中管理不当,就会发生火灾、爆炸、中毒和烧伤事故,给安全生产带来重大影响。尤其是爆炸事故,2005年11月13日,中石化集团某石化公司双苯厂发生特大爆炸火
9、灾事故,造成六人死亡,经济损失7000多万元,引起松花江水域严重污染。针对化工生产的特点,要杜绝危险危害发生所必要的条件,降低事故率,必须综合考虑防火、防爆、防腐蚀、防毒、防尘、防辐射,防噪音等等的特殊要求,在这些具体要求中,很重要的是防爆问题。因为爆炸是突发性的,其危害范围及后果一般难以预测,甚至不能及时进行消防和扑救。给化工生产带来严重的影响以及造成重大的损失,以及可能造成人员的伤亡,我们理所应当地避免此类现象的发生。除了合理的采用工艺和安全操作外,建筑采取安全防护措施也是非常必要的。基于上述情况认识,各类化工厂房,以及控制室、化验室、变电所等建筑设计项目,从总图布置、建筑平面布置,竖向设
10、计、结构选型以及建筑设计项目,都必须充分考虑安全生产,以高度的责任心认真而精心地开展设计。如利用防爆墙将易发生爆炸的部位进行隔离,一旦发生火灾爆炸可以减少破坏面积,利用门窗、轻质屋面、轻质墙体泄压减少破坏程度。2工程概况该企业主要从事石油钻井、完井、测录井、测试、储层改造及海洋石油工程等专业技术的发展规划、攻关研究、技术支持、产品研发及推广应用。主要负责工程技术发展战略、规划、部署等研究工作;组织开展石油工程技术基础性、前瞻性和重大项目研究,组织石油工程相关装;备、工具、仪器、仪表和软件开发及科研成果转化应用;跟踪分析国外石油工程技术进展,协助高级工程技术人才培养;参与国内外油气勘探开发重大项
11、目研究并提供工程技术支撑。建有钻井模拟、钻井液、储层保护、固井完井、测录井、储层改造、岩石力学等7个配套齐全的实验室,拥有岩石力学三轴应力仪、储层损害模拟实验装置、高温高压流变仪、静胶凝强度分析仪、钻井模拟实验台架等具有国际先进水平的实验仪器装备;在山东德州、新疆轮台、四川达州建有试验基地,配备有专业化的移动式实验室;拥有钻井、固井、完井、测录井等先进软件数十套。 拥有较强的石油钻井装备、工具、仪器及油田助剂的研发生产能力,建有国内最大的固井工具研发和生产基地。3 工程项目分析3.1 工艺流程介绍3.1.1原油处理工艺流程30104 t FPSO原油处理工艺流程见图3.1。从单点来的原油直接进
12、入段塞流捕集器,在段塞流捕集器进行减压、缓冲(环节海底管道不稳定流动给下游设备带来的冲击),同时配合加注的化学药剂,初步实现气液分离,形成稳定的可以进行处理的原料储存器;从段塞流捕集器出来的原油进入原油/原油换热器,利用处理完成后的原油余热进行能量转换;将热转换后已处理完的原油输送到原油沉降脱水舱,将需要处理的原油输送到生产加热器,利用热介质的高温对原油进行加热,确保原油进入生产分离器后能正常分离。图3.1 30104 t FPSO原油处理工艺流程进入生产分离器后的原油将继续在容器内进行缓冲、稳压和减压,并继续进行气液分离。分离出的原油进入原油处理流程,而容器下不的含有水在集聚到一定的液位时被
13、排放到污水脱油舱中。从生产分离器出来的原油被再次送到原油加热器中,利用热介质油进行充分的加热,然后进入脱水除气器,在容器内继续进行缓冲、稳压、减压,并利用热介质油加热分离出原油中的可燃气体及水。处理后的原油进入原油沉降脱水舱,在舱内使用热介质油加热,利用油水不同的密度特性对原油进行脱水处理。通过液位计观察油水分离的液面位置。当油液面达到可以输送位置时,若沉降后的原油达到处理要求,则启动沉降舱外排泵,将液位上部已经沉降脱水完毕并合格的原油按照调载程序输送至穿上的货油舱,并在货油舱室中继续用热介质油加热恒温,防止凝固,等待外输;若沉降后的原油未达到处理要求则用沉降舱原油外排泵泵出,经原油/原油换热
14、器、原油加热器加热进入电脱水器进行静电破乳脱水,得到合格原油后进货油舱储存,等待外输。在油水界面结合部位的原油,被沉降舱原油外排泵送到乳化油舱,并注入化学药剂辅助进行油水分离,同时热介质油继续对乳化油进行加热并保持恒温,防止乳化油低温凝固。在乳化油舱液位达到一定高度后,启动乳化泵,将乳化油再送回到原油加热器,再次进入原油处理工艺流程。处于油水结合部位一下的含油水被原油外排泵输送到污水脱油舱,使用化学药剂对它们进行促进分离,然后利用物质密度不同的特性进行沉降分离。在污水脱油舱内的液位达到一定的高度后,撇油泵将上部的含水原油输送到乳化油舱,按照乳化油的处理流程再进行处理,再次进入原油处理循环;位于
15、下不的含油水则被污水泵输送到生产污水处理系统中进行分离排海。处理完毕的原油储存在货油舱内,达到一定数量后启动原油外输泵外输,完成原油从单点平台的接受、工艺甲板分离及工艺舱内沉淀分离的整个工艺过程。3.1.2污水处理工艺流程 污油水只有经过处理达到标准要求时,才能进行排海,污水处理工艺流程见图3.2。与陆上污油水处理不同的是:FPSO污油水的处理不时通过大罐沉降而是经过在舱内沉降达到油水分离。污水脱油舱用来接受原油沉降舱污水外排泵输送的含油污水,生成分离器、脱水除气器分离出的污水,污水脱油舱内反冲洗污水,经污水处理系统处理却不合格的回流污水。污水脱油舱分两级沉降,在污水脱油舱一级沉降舱内沉降一段
16、时间后,底层污水通过旁通的任意一个溢流阀进入二级污水脱油舱内沉降得到的底层污水通过污水泵泵到甲板上的斜板除油器进行油水分离,处理后的污水进入核桃壳过滤器。当斜板除油器污水出口管线上的污水在线分析仪检测到污水达到净化水要求,当核桃壳过滤器的污水出口管线上的污水在线分析仪检测到净化水达不到排海要求时,自动切换流程,使污水返回到二级污水脱油舱内重新沉降。图3.2 30104 t FPSO污水处理工艺流程3.1.3伴生气处理工艺流程对含天然气和伴生气少的油田,FPSO主要用来处理原油,原油伴生气只用于满足FPSO的自身需要,不通过海底管道外输,因此不设天然气脱水脱烃等处理装置。伴生气处理工艺流程见图3
17、.3。从油气分离分离系统分离出来的高、低压天然气,分成两条系统。一路是由段塞流捕集器出来的天然气成为高压天然气系统;另一路是从生产分离器分离出来的天然气成为低压天然气系统。高压天然气经减压后被送到高压燃料气分液器,再次除去液态烃和水雾,净化后的高压燃料气可作为燃料供给燃气透平发电机组;低压天然气经来自生产分离器出来的伴生气,压力调节阀将压力降低送到低压燃料气分液器,分离出重烃和水,净化后的低压燃料气可作为惰性气体发生器、火炬导火长明灯燃料,还可作为惰性气发生器发生故障或检修时密封用的备用气。低压燃料气供气系统内多余的燃料气,通过一个压力控制阀流到高压火炬分液器,到高压火炬燃烧放空。脱水除气器分
18、离出的伴生气通过一个压力控制阀流到低压火炬分液器,到低压火炬燃烧放空。图3.3 伴生气处理工艺流程3.2区域选择根据石油化工企业设计防火规范,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。选择主导风向为北风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,以便生产过程中的废气及时排除和扩散,以减少对本企业和邻近企业和居民的环境影响。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。当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等,对石油化工企业的安全距离有特殊要求时,应按有关规定执行。接近
19、原料厂地及产品销售地区,运输方便。地下水位最好低于地下室和地下构筑物的深度;地下水对建筑基础最好无侵蚀性。了解蓄水层水量根据工厂运货量、物料性质、外部运输条件、运输距离等因素合理确定采用的运输方式(铁路、公路、水运、空运)。运输路线应最短,方便,工程量小,经济合理。靠近水源,保证供水的可靠性,并符合生产对水质、水量、水温的要求。污水便于排入附近江河或城市下水系统。应有利于同相邻企业和依托城市(镇)要科技、信息、生产、修理、公用设施、交通运输、综合利用和生活福利等方面和协作。避免将厂址选择在建筑物密集、高压输电线路地工程管道通过地区,以减少拆迁。以甲市为例,甲市的主要重型工业区分布在乙区,甲市地
20、处温带季风气候区,常年以西北、东南风为主,最小上风向为西南地区,所以本厂应该建设在东北或者西南区,考虑交通环境和相应的工业配套设施,在乙区选址比较好。由于本厂的原料和生产成品具有一定的危险性质,所以应该远离居民区和加油站等地点,以确保人身及财产安全。4 总平面的布置4.1分区布置4.1.1总则1. 工厂总平面应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性,结合地形、风向等条件,按功能分区集中布置。2. 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等设施宜布置在人员集中场所及明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧。3. 液化烃罐组或可燃液体罐组不应毗邻布置在高于工艺装
21、置、全厂性重要设施或人员集中场所的阶梯上。但受条件限制或有工艺要求时,可燃液体原料储罐可毗邻布置在高于工艺装置的阶梯上,但应采取防止泄漏的可燃液体流入工艺装置、全厂性重要设施或人员集中场所的措施。4. 液化烃罐组或可燃液体罐组不宜紧靠排洪沟布置。5. 空分站应布置在空气清洁地段,并宜位于散发乙炔及其他可燃气体、粉尘等场所的全年最小频率风向的下风侧。6. 全厂性的高架火炬宜位于生产区全年最小频率风向的上风侧。7. 汽车装卸设施、液化烃灌装站及各类物品仓库等机动车辆频繁进出的设施应布置在厂区边缘或厂区外,并宜设围墙独立成区。8. 罐区泡沫站应布置在罐组防火堤外的非防爆区,与可燃液体罐的防火间距不宜
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