防火防爆設計的基本內(nèi)容

防火防爆設計的基本內(nèi)容防火防爆設計的基本內(nèi)容包括以下幾個方面：

1考慮總體布局、廠址選擇和廠區(qū)總平面的配置對限制災難的要求；包括：廠址選擇；總平面布置；防火間距等。

2建筑防火防爆的設計；包括：生產(chǎn)及儲存的火災危急性分類；建筑物的耐火等級；廠房的耐火等級；層數(shù)和占地面積；廠房建筑的防爆設計。

3消防撲救設施的設置。

下面是一個詳細的實例分析：甲醇罐區(qū)的火災爆炸危急性分析及防火防爆設計

王允升(四川高校化工學院)

摘要：依據(jù)甲醇的物化性質(zhì)及儲存過程特點,對甲醇罐區(qū)潛在的火災爆炸危急性進行分析,提出設計中應實行的防火防爆措施以及設計審核時需著重檢查的項目和內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：甲醇罐區(qū)危急性防火防爆設計

1概述：甲醇(ＣＨ3ＯＨ)是重要的基本有機化工原料,具有劇毒、易燃燒性,其蒸氣與空氣在肯定范圍內(nèi)可形成爆炸性混合物。同時也是一種清潔、高效的液體燃料,在國民經(jīng)濟中占有非常重要的地位。由于甲醇的易燃性及其蒸氣與空氣在肯定濃度區(qū)間內(nèi)混合物的爆炸性,因此,如何平安、有效地儲存和使用是特別重要的。

2火災、爆炸危急性：由于甲醇的物理化學性質(zhì)及儲存的條件和四周環(huán)境等因素所致,甲醇儲存的火災、爆炸危急性主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

21揮發(fā)性：甲醇在常態(tài)下為液體,沸點64.5℃,20℃時的飽和蒸氣壓為12.8ｋＰａ(96ｍｍＨｇ),溫度愈高,蒸氣壓愈高,揮發(fā)性越強。以地面固定頂罐儲存甲醇為例,夏季晝夜溫差按10℃考慮,則1臺裝料系數(shù)為85%的5000ｍ3儲罐揮發(fā)損失達77.2ｋｇ/ｄ。由此可見,甲醇的揮發(fā)性較強,儲罐的“小呼吸”損失非常明顯。

22流淌/集中性：甲醇的粘度0.5945ｍＰａ.ｓ(20℃),并隨溫度上升而降低,有較強的流淌性。同時由于甲醇蒸氣的密度比空氣密度略大(～10%),有風時會隨風飄散,即使無風時,也能沿著地面對外集中,并易積聚在地勢低凹地帶。因此,在甲醇儲存過程中,如發(fā)生溢流、泄漏等現(xiàn)象,物料就會很快向四周集中,特殊是甲醇儲罐一旦裂開,又突遇明火,就可能導致火災。

23高易燃性：甲醇的閃點11.1℃(閉杯),依據(jù)美國防火協(xié)會ＡＮＳＩ/ＮＦＰＡ30、中國國家標準《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》(ＧＢ50160-92)、《危急貨物品名表》(ＧＢ12268-90),甲醇屬中閃點(-18～23℃)、甲類火災危急性可燃液體?？扇家后w的閃點越低,越易燃燒,火災危急性就越大。由于可燃液體的燃燒是通過其揮發(fā)的蒸氣與空氣形成可燃性混合物,在肯定的濃度范圍內(nèi)遇火源而發(fā)生的,因而液體的燃燒是其蒸氣與空氣中的氧進行的猛烈和快速的反應。所謂液體易燃,實質(zhì)上就是指其蒸氣極易被引燃。甲醇的沸點為645℃,自燃點為473℃(空氣中)、461℃(氧氣中),開杯試驗閃點為16℃。應當指出,罐區(qū)中常見的潛在點火源,如機械火星、煙囪飛火、電器火花和汽車排氣管火星等的溫度及能量都大大超過甲醇的最小引燃能量。

24蒸氣的易爆性：由于甲醇具有較強的揮發(fā)性,在甲醇罐區(qū)通常都存在肯定量的甲醇蒸氣。當罐區(qū)內(nèi)甲醇蒸氣與空氣混合達到甲醇的爆炸濃度范圍6.7%～36%時,遇火源就會發(fā)生爆炸。此外,由于甲醇的引爆能量小,罐區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)的潛在引爆源,如明火、電器設備點火源、靜電火花放電、雷電和金屬撞擊火花等,具有的能量一般都大于該值,因此打算了甲醇蒸氣的易爆性。

25熱膨脹性：甲醇和其它大多數(shù)液體一樣,具有受熱膨脹性。若儲罐內(nèi)甲醇裝料過滿,當體系受熱,甲醇的體積增加,密度變小(如20℃時0.7915ｇ/ｍｌ,30℃時0.7820ｇ/ｍｌ)的同時會使蒸氣壓上升,當超過容器的承受力量時(對密閉容器而言),儲罐就易裂開。如氣溫驟變,儲罐呼吸閥由于某種緣由來不及開啟或開啟不夠,就易造成儲罐破壞或被吸癟。對于沒有泄壓裝置的罐區(qū)地上管道,物料輸送后不準時部分放空,當溫度上升時,也可能發(fā)生脹裂事故。另外,在火災現(xiàn)場四周的儲罐受到熱輻射的高溫作用,如不準時冷卻,也可能因膨脹裂開,增大火災的危急性。

26聚積靜電荷性：靜電產(chǎn)生和聚積與物質(zhì)的導電性能相關(guān)。一般而言[2],介電常數(shù)小于10(特殊是小于3)、電阻率大于106Ω?ｃｍ的液體具有較大的帶電力量。而甲醇的介電常數(shù)為32.62,電阻率為5.8×106Ω?ｃｍ,說明有肯定的帶電力量。因此,甲醇在管輸和灌裝過程中能產(chǎn)生靜電,當靜電荷聚積到肯定程度則會放電,故有著火或爆炸的危急。

3防火防爆設計：由于甲醇的物化性質(zhì)以及儲存過程中潛在的火災爆炸危急性,甲醇罐區(qū)的防火防爆設計必需既要留意預防火災和爆炸的發(fā)生,也要盡量削減火災和爆炸造成的損失。為此,一般應遵循或充分考慮下述要求。

31選址和布置：甲醇罐區(qū)的廠址選擇與布置應符合ＡＮＳＩ/ＮＦＰＡ30、《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》所規(guī)定的防火要求。其中的要點包括：

311罐區(qū)與四周設施的平安距離：罐區(qū)與四周設施的平安距離的確定依據(jù)是考慮到罐區(qū)防火因素,以及物料揮發(fā)對四周環(huán)境的影響,同時還考慮到四周設施的重要程度,如人員或車輛出入頻繁的公眾設施。此外,甲醇罐區(qū)應設在有明火或飛火設施的側(cè)方向。

312罐區(qū)建(構(gòu))筑物之間的防火間距：建(構(gòu))筑物之間的防火間距,主要是依據(jù)各建(構(gòu))筑物的耐火等級、有無可燃蒸氣散發(fā)和有無明火而定。據(jù)有關(guān)調(diào)查[2],爆炸危急場所的影響一般是15ｍ范圍以內(nèi);火災的影響距離約10ｍ。像甲醇這樣的甲類易燃液體,正常操作時,其蒸氣的集中范圍約3ｍ以內(nèi);泄漏后其蒸氣的集中范圍在10～15ｍ內(nèi)。

313儲罐之間的防火間距：儲罐之間應留有肯定的防火距離,其確定依據(jù)了物料的危急性、儲罐的結(jié)構(gòu)、容量、消防力氣及操作要求等因素,同時考慮著火幾率微小,盡量削減占地、消防設施統(tǒng)一、節(jié)約管道等因素。

32儲罐型式：液體儲罐的型式許多,按建筑材料可分為金屬罐和非金屬罐兩種。金屬罐應用廣泛;非金屬罐(如磚砌、混凝土和橡膠儲罐)導電性能差,易患病雷擊,加之罐容往往較大,著火難以撲救,特殊是黃島油庫大火之后,國家已禁止建筑此類儲罐(用于儲存石油產(chǎn)品)。金屬儲罐的種類較多,從結(jié)構(gòu)形式講有立式、臥式、圓柱形、球形、橢圓形、浮頂罐等。然而,國內(nèi)外廣泛應用的是立式拱頂罐和浮頂罐。儲存甲醇則宜首先選擇浮頂罐,其次為拱頂罐。若選取拱頂罐,考慮到平安牢靠、削減物料蒸發(fā)損失、火災撲救簡單等因素,單臺罐容量不宜超過10000ｍ3。

33建(構(gòu))筑物的耐火等級：依據(jù)建筑材料在明火或高溫作用下的變化特征,一般將建筑材料分為非燃燒體、難燃燒體和燃燒體3類。建(構(gòu))筑物的耐火等級是由組成建(構(gòu))筑物的主要構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限打算的?！督ㄖO計防火規(guī)范》(ＧＢＪ16-87)將建(構(gòu))筑物的耐火等級分為4級。對不同耐火等級的建(構(gòu))筑物的構(gòu)件分別提出了燃燒性能和耐火極限要求。依據(jù)甲醇罐區(qū)的火災危急性,為保障罐區(qū)的防火平安,罐區(qū)建(構(gòu))筑物在火災高溫作用下要求其基本構(gòu)件能在肯定時間內(nèi)不被破壞、不傳播火災、延緩和阻擋火勢擴散,為疏散人員、物資和撲滅火災贏得時間,因此,在甲醇罐區(qū)設計時,罐區(qū)內(nèi)建(構(gòu))筑物(如配電室、掌握室、管架等)的耐火等級應按二級考慮,所用建筑材料應為非燃燒體。

34電氣的防爆：由于甲醇的物化性質(zhì)和儲存條件所致,其蒸氣能在罐區(qū)內(nèi)與空氣形成爆炸性混合物(爆炸濃度6.7%～36%),并存在潛在的爆炸危急性,因此,甲醇罐區(qū)的電氣設計應嚴格遵循有關(guān)標準,如《爆炸和火災危急環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(ＧＢ50058-92)。其中主要內(nèi)容包括：

341爆炸危急環(huán)境區(qū)域劃分甲醇儲存常采納浮頂罐和拱