環(huán)戊烷儲(chǔ)罐區(qū)防火防爆安全設(shè)計(jì)

1、1000m³環(huán)戊烷儲(chǔ)罐區(qū)防火防爆安全設(shè)計(jì)摘要本文主要通過(guò)對(duì)1000m³環(huán)戊烷儲(chǔ)罐區(qū)防火防爆安全設(shè)計(jì)，在兼顧技術(shù)上先進(jìn)性、可行性，經(jīng)濟(jì)上合理性的前提下，綜合分析環(huán)戊烷的物理、化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)其危險(xiǎn)性的分析來(lái)設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐和平面布置，還著重對(duì)消防滅火器材、儲(chǔ)罐及相應(yīng)設(shè)備危險(xiǎn)性分析及安全附件的選擇。通過(guò)合理布局環(huán)戊烷儲(chǔ)罐區(qū)并進(jìn)行防火防爆設(shè)計(jì)，保證過(guò)程正常、安全運(yùn)行，同時(shí)改善勞動(dòng)條件并兼顧環(huán)境保護(hù)。關(guān)鍵詞：環(huán)戊烷 儲(chǔ)罐 平面設(shè)計(jì) 安全設(shè)施第一章 項(xiàng)目概述和環(huán)戊烷的特性某石化企業(yè)需建1000m³儲(chǔ)罐2臺(tái)用于儲(chǔ)存環(huán)戊烷，建設(shè)地點(diǎn)位于儲(chǔ)運(yùn)廠碼頭儲(chǔ)罐區(qū)的預(yù)留地，面積為2000m2。項(xiàng)目包

2、括增建2臺(tái)1000m³儲(chǔ)罐、2臺(tái)冷凍機(jī)組、循環(huán)水站及相應(yīng)配套的自控、電氣、土建、消防等設(shè)備設(shè)施的布置及相關(guān)的安全技術(shù)設(shè)計(jì)及相關(guān)安全管理措施。儲(chǔ)存介質(zhì)的種類、性質(zhì)不僅與儲(chǔ)存設(shè)備的選擇，設(shè)備的設(shè)計(jì)有關(guān)，而且對(duì)安全消防設(shè)計(jì)、庫(kù)房布置至關(guān)重要。所以對(duì)本次設(shè)計(jì)任務(wù)中的儲(chǔ)液環(huán)戊烷必須要有足夠的認(rèn)識(shí)。1.1環(huán)戊烷的理化性質(zhì)環(huán)戊烷亦稱“五亞甲烯”，一種環(huán)烷烴，易燃性液體。溶于醇、醚及烴類，不溶于水。環(huán)戊烷不是平面環(huán)，有兩種構(gòu)象：信封式構(gòu)象和半椅式構(gòu)象。碳碳碳鍵角接近109°28，分子的張力不大，環(huán)較穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)與烷烴相似。對(duì)鼠類在空氣中致死濃度其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.8×10-2。與發(fā)

3、煙硫酸作用呈紅黃色，與硝酸作用得硝基環(huán)戊烷和戊二酸。具體理化性質(zhì)如表1-1所示：表1-1環(huán)戊烷的理化性質(zhì)熔點(diǎn)沸點(diǎn)閃點(diǎn)蒸汽壓自燃溫度爆炸上限爆炸下限相對(duì)蒸汽密度燃燒熱臨界溫度-94.449.3-3745(20)3618.71.12.423287.8 kJ/mol238.61.2有害影響和中毒癥狀吸入高濃度環(huán)戊烷可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制，盡管其急性毒性低。急性暴露引起的癥狀先有興奮，以后出現(xiàn)平衡失調(diào)，乃至木僵、昏迷。很少因呼吸衰竭而死亡。有人報(bào)道過(guò)，給動(dòng)物口飼本品，出現(xiàn)嚴(yán)重腹瀉，導(dǎo)致心、肺和肝血管萎陷及腦變性。吸入后可引起頭痛、頭暈、定向力障礙、興奮、倦睡、共濟(jì)失調(diào)和麻醉作用。呼吸系統(tǒng)和心臟可受到影

4、響。對(duì)眼有輕度刺激作用?？诜轮袠猩窠?jīng)系統(tǒng)抑制、粘膜出血和腹瀉等。本品對(duì)皮膚有脫脂作用，引起皮膚干燥、發(fā)紅等。第二章 儲(chǔ)罐的安全設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐是用來(lái)儲(chǔ)存氣體、液體原料、中間產(chǎn)品及產(chǎn)品而不影響被儲(chǔ)存物品原有性質(zhì)的設(shè)備。液體儲(chǔ)罐常見(jiàn)的有立式圓筒形儲(chǔ)罐，臥式圓筒形儲(chǔ)罐、球形儲(chǔ)罐。立式圓筒形儲(chǔ)罐按其罐頂結(jié)構(gòu)可分為固定頂儲(chǔ)罐和浮頂儲(chǔ)罐。2.1環(huán)戊烷儲(chǔ)罐的選型（1）液體化學(xué)品儲(chǔ)罐的選擇根據(jù)要儲(chǔ)存物料的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別決定。環(huán)戊烷的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為甲類，且屬于易燃易揮發(fā)液體，發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性很大。確定選用儲(chǔ)存損耗很小的內(nèi)浮頂罐。內(nèi)浮頂罐的罐頂外部為拱頂，內(nèi)部為浮頂。內(nèi)部的浮頂可減少環(huán)戊烷的揮發(fā)損耗，而外部的拱頂又可

5、避免雨水、塵土等污物從環(huán)形空隙處進(jìn)入罐內(nèi)。表2-1火災(zāi)危險(xiǎn)性類別名稱類別火災(zāi)危險(xiǎn)性特征液化烴甲A15時(shí)的蒸氣壓力>0.1MPa的烴類液體及其他類似的液體 可燃液體B甲A類以外，閃點(diǎn)<28乙A閃點(diǎn)28至45B閃點(diǎn)>45至<60丙A閃點(diǎn)06至120B閃點(diǎn)>120（2）根據(jù)給定容量，查表確定各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表2-1表2-1 1000 m³內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐基本參數(shù)和尺寸公稱容積計(jì)算容積儲(chǔ)罐內(nèi)徑高度/拱頂高度罐底板厚浮盤板厚罐壁高度拱頂高度總高中幅板邊緣板m³/ 1000114011500120001254132545.567 5（3）罐體材料選用碳素鋼Q235-B

6、。罐底由薄鋼板裝配而成，罐底中部鋼板稱為中幅板，周邊的鋼板稱為邊緣板。邊緣板采用何種形式，取決于儲(chǔ)罐的儲(chǔ)量和直徑。1000 m³儲(chǔ)罐底的周邊采用條形邊緣板?？紤]到儲(chǔ)罐的底部?jī)?chǔ)液存在雜質(zhì)和水分，這部分材質(zhì)的表面腐蝕速率會(huì)加劇，為使儲(chǔ)罐整體和有相近的設(shè)計(jì)壽命，底板圈和底板的腐蝕裕量可大于壁板和頂板的腐蝕裕量，可選用不銹鋼OCr18Ni9。內(nèi)浮盤用鋁合金制造比鋼材制造經(jīng)濟(jì)效益好。第三章 罐區(qū)總平面布置3.1法規(guī)要求根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB50160-2008)第6.2.6條 “浮頂、內(nèi)浮頂罐組的總?cè)莘e不應(yīng)大于600000m³?！彼裕敬卧O(shè)計(jì)中總?cè)莘e為2000m

7、9;，符合要求。第6.2.7條 “罐組內(nèi)單罐容積大于或等于10000m³的儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)不應(yīng)多于12個(gè)；單罐容積小于10000m³的儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)不應(yīng)多于16個(gè)；但單罐容積均小于1000m³儲(chǔ)罐以及丙B類液體儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù)不受此限 ?！?所以，本次設(shè)計(jì)中2個(gè)單罐1000m³，符合要求。第6.2.9條 “罐組內(nèi)的儲(chǔ)罐不應(yīng)超過(guò)兩排；但單罐容積小于或等于1000m³的丙B類的儲(chǔ)罐不應(yīng)超過(guò)4排，其中潤(rùn)滑油罐的單罐容積和排數(shù)不限。”所以，本次設(shè)計(jì)為1個(gè)1*2的罐區(qū)，符合要求。第4.3.5條“液化烴、可燃液體、可燃?xì)怏w的罐區(qū)內(nèi)，任何儲(chǔ)罐的中心距至少兩條消防車道的距離均不應(yīng)

8、大于120m；當(dāng)不能滿足此要求時(shí)，任何儲(chǔ)罐中心與最近的消防車道之間的距離不應(yīng)大于80m，且最近消防車道的路面寬度不應(yīng)小于9m?！钡?.2.18條“事故存液池距防火堤的距離不小于7m?！?.2 儲(chǔ)罐布置1. 儲(chǔ)罐裝的都是環(huán)戊烷，可同組布置，根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范規(guī)定罐組內(nèi)儲(chǔ)罐排布不應(yīng)超過(guò)2排。2座1000 m3環(huán)戊烷儲(chǔ)罐布置在一條直線上。2. 易燃液體儲(chǔ)罐之間的防火間距易燃液體儲(chǔ)罐在布置時(shí)，除應(yīng)滿足與四周建、構(gòu)筑物的防火間距外，儲(chǔ)罐之間也應(yīng)留有一定的防火間距。防火間距不應(yīng)小于表 3-2的規(guī)定。查規(guī)范易燃液體內(nèi)浮頂罐之間的防火間距不應(yīng)小于0.4D。D為相鄰立式儲(chǔ)罐中較大罐的直徑。表3-2【1

9、】?jī)?chǔ)罐之間的防火距離油品類別固定頂油罐浮頂罐、內(nèi)浮頂罐甲、乙類1000 m3以上的罐：0.60D且不宜大于20m0.4D且不宜大于20m對(duì)1000 m3及以下的罐，當(dāng)消防采用固定冷卻方式時(shí)為0.60D，采用移動(dòng)冷卻方式時(shí)0.75D丙類A0.4D且不宜大于15mB大于1000 m3的罐為5m，不大于1000 m3的罐為2m注：1）表中D為相鄰儲(chǔ)罐中較大罐的直徑2）儲(chǔ)存不同油品的油罐、不同型式的油罐之間的防火距離應(yīng)采用較大值從表3-2中得兩個(gè)1000 m3儲(chǔ)罐之間的防火間距：0.4×11.500=4.6m3.3 消防車道的設(shè)計(jì) 1消防車道的設(shè)置要求：（1） 工藝裝置區(qū)，罐區(qū)，可燃物料裝卸

10、區(qū)及其他庫(kù)區(qū)，應(yīng)設(shè)環(huán)行消防車道，當(dāng)受地形條件限制時(shí)，可設(shè)有回車場(chǎng)的盡頭或消防車道。 （2） 液化烴，可燃液體的儲(chǔ)罐區(qū)與消防車道的距離，應(yīng)使任何儲(chǔ)罐中心至不同方向的消防車道的距離均不應(yīng)大于120m。（3） 當(dāng)裝置寬度大于60m時(shí)，應(yīng)在裝置內(nèi)設(shè)置可供消防車道得以貫通式通路，其寬度不應(yīng)小于4m，凈空高度不應(yīng)小于4.5m。罐組與周圍消防車道之間，不宜種植綠籬或茂密的灌木叢。（4） 油罐之間宜設(shè)寬度不小于3.5m的消防道路與環(huán)行消防車道相連。（5） 油罐區(qū)消防車道與防火堤坡腳線之間的距離不應(yīng)小于3m。（6） 消防車道穿過(guò)建筑物門洞時(shí),其凈寬和凈高不應(yīng)小于4 m,門垛之間的凈寬不應(yīng)小于3m。（7） 消防車

11、道的寬度不應(yīng)小于3.5m,道路上空有管架等障礙物時(shí),其凈高不應(yīng)小于4 m。（8） 環(huán)行消防車道至少應(yīng)有兩處與其他車道連通，盡頭式車道應(yīng)設(shè)回車道或面積不小于12m*12m的回車場(chǎng)。消防車道的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循上面的規(guī)范3.4 防火堤的設(shè)計(jì)3.4.1 防火堤的設(shè)計(jì)原則為了防止液體著火時(shí)流淌造成火災(zāi)蔓延，對(duì)易燃液體的地上儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置不燃材料建造的防火堤，防火堤設(shè)計(jì)原則如下：1. 防火堤應(yīng)能承受所容納液體的靜壓，且不會(huì)滲漏；2. 罐組應(yīng)設(shè)防火堤，防火堤內(nèi)的有效容積固定罐不應(yīng)小于其中最大的一個(gè)罐的容量；浮頂、內(nèi)浮頂罐減半；3. 立式儲(chǔ)罐防火堤的高度，在計(jì)算時(shí)宜為11.6m,實(shí)際高度比計(jì)算高度高出0.2m；4. 立

12、式儲(chǔ)罐至防火堤內(nèi)堤腳線的距離不應(yīng)小于罐壁高度的一半；5. 相鄰罐組至防火堤的外堤腳線之間的距離應(yīng)有不小于7m寬的消防空地，防火堤外側(cè)基腳線至建筑物、構(gòu)建物的距離不宜小于選用10m；6. 管道穿堤處應(yīng)采用非燃料材料嚴(yán)密封閉，引出防火堤外的管線離地面應(yīng)有1m左右的高度；7. 在防火堤內(nèi)雨水溝穿堤處，應(yīng)設(shè)置防止可燃液體流出堤外的措施；8. 應(yīng)在防火堤的不同方位上設(shè)置兩個(gè)以上的人行臺(tái)階或坡道。3.4.2 防火堤的計(jì)算（1） 防火堤厚度為1m（2） 2000 m3環(huán)戊烷罐組的防火堤計(jì)算： 防火堤內(nèi)有效容積計(jì)算：由于貯罐區(qū)只有兩個(gè)內(nèi)浮頂罐，而且都是1000m3,因此，根據(jù)規(guī)范可以確定防火堤的有效容積應(yīng)小于

13、500m3 ，為了計(jì)算方便取V=500m3 。 防火堤高度貯罐區(qū)的面積S=2000m2 ,V=500m3,因此，取h=V/S=500/2000=0.25m取1.0m，實(shí)建高度1.2m儲(chǔ)罐外壁至防火堤內(nèi)腳線距離：12÷2=6m防火堤及消防車道布置圖見(jiàn)下圖3-2。環(huán)戊烷儲(chǔ)罐第四章 儲(chǔ)罐區(qū)安全裝置4.1火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)依據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范第8.12.1條“石油化工企業(yè)生產(chǎn)區(qū)、公用及輔助生產(chǎn)設(shè)施、全廠性重要設(shè)施和區(qū)域性重要設(shè)施的火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所應(yīng)設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)電話報(bào)警”。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件，火災(zāi)報(bào)警裝置，火災(zāi)警報(bào)裝置以及其他具有輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)1、11

14、。它能夠在乙環(huán)戊烷儲(chǔ)罐的火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過(guò)感溫、感煙和感光等火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。一般火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、防火門、防火卷簾、擋煙垂壁等相關(guān)設(shè)備聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)出指令，啟動(dòng)相應(yīng)的防火滅火裝置。1.系統(tǒng)各部分介紹：(1)觸發(fā)器：指在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，自動(dòng)或手動(dòng)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)的器件稱為觸發(fā)器件，主要包括火災(zāi)探測(cè)器和手動(dòng)報(bào)警按鈕?；馂?zāi)探測(cè)器是能對(duì)火災(zāi)參數(shù)（如煙、溫、光、火焰輻射、氣體濃度等）響應(yīng)，并自動(dòng)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)的器件。手

15、動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕是手動(dòng)方式產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)、啟動(dòng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的器件。(2)火災(zāi)報(bào)警裝置：指在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，用以接收、顯示和傳遞火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，并能發(fā)出控制信號(hào)和具有其它輔助功能的控制指示設(shè)備稱為火災(zāi)報(bào)警裝置?；馂?zāi)報(bào)警控制器就是其中最基本的一種。火災(zāi)報(bào)警控制器擔(dān)負(fù)著為火災(zāi)探測(cè)器提供穩(wěn)定的工作電源；監(jiān)視探測(cè)器及系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)；接受、轉(zhuǎn)換、處理火災(zāi)探測(cè)器輸出的報(bào)警信號(hào)；進(jìn)行聲光報(bào)警；指示報(bào)警的具體部位及時(shí)間；同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)輔助控制等任務(wù)。是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的核心組成部分。(3)火災(zāi)警報(bào)裝置：在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，用以發(fā)出區(qū)別于環(huán)境聲、光的火災(zāi)警報(bào)信號(hào)的裝置稱為火災(zāi)警報(bào)裝置，火災(zāi)警報(bào)器是一種最基

16、本的火災(zāi)警報(bào)裝置，通常與火災(zāi)報(bào)警控制器組合在一起，它以聲、光音響方式向報(bào)警區(qū)域發(fā)出火災(zāi)警報(bào)信號(hào)，以警示人們采取安全疏散、滅火救災(zāi)措施。 (4)消防控制設(shè)備：在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，當(dāng)接收到來(lái)自觸發(fā)器件的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，能自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)消防設(shè)備并顯示其狀態(tài)的設(shè)備，稱為消防控制設(shè)備。2.選擇與安裝：(1)對(duì)使用、生產(chǎn)或聚集可燃?xì)怏w或可燃液體蒸氣的場(chǎng)所或部位，應(yīng)選擇可燃?xì)怏w探測(cè)器，安裝在全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，且距離儲(chǔ)罐最好不要大于15米，并且對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速、有強(qiáng)烈的火焰輻射和少量的煙、熱的場(chǎng)所或部位，應(yīng)選擇火焰探測(cè)器。所以在這里要安裝乙環(huán)戊烷泄漏報(bào)警儀和火焰探測(cè)器。由于乙環(huán)戊烷蒸汽比空氣重，其探測(cè)

17、器安裝在罐底。具體分析見(jiàn)第五章“罐區(qū)可燃?xì)怏w（蒸汽）報(bào)警儀布置”。(2)手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按扭的設(shè)置：報(bào)警區(qū)域內(nèi)每個(gè)防火分區(qū)，應(yīng)至少設(shè)置一只手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕，手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕應(yīng)設(shè)置在明顯和便于操作的部位。安裝在墻上距地（樓）面高度1.5m處，且應(yīng)有明顯的標(biāo)志。從一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最近的一個(gè)手動(dòng)火災(zāi)(3)指示報(bào)警器或報(bào)警器的安裝：具體分析見(jiàn)第五章“罐區(qū)可燃?xì)怏w（蒸汽）報(bào)警儀布置”。3.系統(tǒng)供電：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是消防用電設(shè)備。應(yīng)符合下列要求：(1)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有主電源和直流備用電源，且主、備電源應(yīng)能自動(dòng)切換。(2)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主電源應(yīng)采用消防電源，直流備用電源宜采用火災(zāi)報(bào)警控制器

18、專用蓄電池或集中設(shè)置的蓄電池，系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷來(lái)考慮。(3)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的CRT顯示，消防通信設(shè)備等的電源宜由UPS裝置供電，以防止突然斷電造成裝置不能正常工作。(4)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主電源的保護(hù)開(kāi)關(guān)不應(yīng)采用漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，以防止造成系統(tǒng)斷電，不能正常工作。4.系統(tǒng)布線：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的布線首先應(yīng)當(dāng)符合一般建筑電氣系統(tǒng)布線的基本要求，同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，符合以下要求：(1)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的傳輸線路應(yīng)采用穿金屬管、阻燃型硬質(zhì)塑料管或封閉式線槽保護(hù)方式布線。 (2)消防控制、通信和警報(bào)線路采用暗敷設(shè)時(shí)，宜采用金屬管或阻燃型塑料管保護(hù)，并應(yīng)敷設(shè)在不燃燒體的結(jié)構(gòu)層內(nèi)，且保護(hù)層厚度不宜小于30mm，當(dāng)采用明敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用金屬管或金屬線槽保護(hù)，并應(yīng)在金屬管或金屬線槽上采取防火保護(hù)措施。采用經(jīng)阻燃處理的電纜時(shí)，可不穿金屬