氮肥厂防火防爆专业课程设计.doc
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1、防火与防爆技术课程设计题目:某某化工厂防火防爆设计专 业:安全工程 班 级:本07铀炼01班 学 号:4710128 姓 名:湛茂泽 指引教师:钟永明教师5月肥厂防火防爆设计目 录摘要11 前言22 工程概况23 工程项目分析2 3.1 工艺流程简介2 3.1.1 生产工艺流程简述(以尿素为例)2 3.1.2 尿素生产环节3 3.1.3 尿素及生产原料理化性质简介4 3.2 区域选取4 3.3 生产区间划分5 3.3.1 生产区5 3.3.2 仓储设施5 3.3.3 其她设施64 火灾危险类别拟定7 4.1 生产过程中重要危险7 4.1.1 生产单元及存储区火灾危险分类7 4.1.2 安全防火
2、防爆重点部位8 4.2 安全工作重点95 总平面布置11 5.1 分区布置11 5.2 耐火级别拟定12 5.2.1 生产区12 5.2.2 储存区12 5.2.3 生活区12 5.2.4 附属设施区13 5.3 防火间距14 5.3.1 防火间距设计原则14 5.3.2 防火间距拟定146 防爆电气设计15 6.1 划分爆炸危险区域15 6.2 防爆电气选取15 6.2.1 爆炸性混合物分级、分组15 6.2.2 防爆电气选取157 泄爆方式拟定及泄爆面积计算16 7.1 泄爆方式16 7.2 泄爆面积计算168 消防灭火器配备17 8.1 灭火器配备场合火灾种类和危险级别17 8.1.1
3、火灾种类17 8.1.2 危险级别17 8.2 灭火器选取17 8.3 灭火器设立18 8.3.1 灭火器最大保护距离18 8.4 灭火器配备18 8.4.1 普通规定18 8.4.2 灭火器最低配备基准18 8.5 灭火器配备设计计算18 8.5.1 计算单元18 8.5.2 配备设计计算199 总结22参照文献23附录24附表 工厂厂房防火间距22附表 室外变、配电站与建筑物、堆场、储罐防火间距24附表 民用建筑之间防火间距25附表1 旋转电气防爆构造选型25附表2 低压变压器类防爆构造造型26附表3 低压开关和控制器类防爆构造选型26附表4 灯具类防爆构造选型27附表5 信号、报警装置等
4、电气设备防爆构造选型27附表 厂房内爆炸性危险物质类别与泄压比值(m2/m3)27摘要本设计是针对氮肥厂而进行防火防爆设计。通过对氮肥生产工艺过程理解,依照生产原料及产品性质,进行生产设计,再依照生产工艺过程,设立工厂内所需厂房。依照石油化工公司设计防火规范分析拟定各生产环节和存储场合火灾危险类别来设计。按照工厂生产生活需要,对厂区进行合理分区布置,大体可分为:存储区、生产区、生活区及附属设施区四个某些。然后又根据石油化工公司设计防火规范和建筑设计防火规范GB50016-来拟定工厂内重要建筑物以及它们之间防火间距,然后对工厂进行区域规划和总平面布置。再选取一种有爆炸危险性厂房,依照爆炸和火灾危
5、险环境电力装置设计规范进行爆炸危险区域划分,分析厂房重要爆炸危险方式并对厂房内重要防爆电气设备进行分析并且选型;选取一有爆炸危险厂房通过计算厂房泄爆面积,来拟定泄爆方式。理解生产工艺过程,分析拟定工艺过程中所存在重要危险及各个生产环节和存储场合火灾危险类别设定工厂内生产场合、附属设施、存储区建、构筑物功能,拟定建、构筑耐火级别,进行工厂区域规划和总平面布置。分析选取某一厂房进行爆炸危险区域划分对该厂房重要防爆电气设备进行分析、选型对某一有爆炸危险厂房计算其泄爆面积,并选取拟定泄爆方式绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图核心词火灾危险性;耐火级别;防火间距;防爆电气设备;灭火器1 前言在
6、当代生产和社会生活中,火灾与爆炸灾害是最重要灾害之一。火灾具备发生频率高、损失大特点,而爆炸灾害则具备损害最为惨重特点。为了有效防止和控制火灾与爆炸灾害,安全工程师必要认真掌握火灾与爆炸灾害发生、发展和蔓延规律,以及灾害控制技术与办法。国内中小尿素公司中,某某氮肥厂水溶液全循环工艺尿素装置中尿素合成塔曾发生过断裂性爆炸事故,给公司导致了人员伤亡和严重经济损失,对周边环境导致了不同限度污染,令全国氮肥行业震惊,也引起了许多尿素公司高度注重。针对某某氮肥厂也许发生尿塔爆炸潜在危险,本人结合学习建筑设计防火规GB50016-、石油化工公司设计防火规范GB50160-92、建筑灭火器配备设计规范GB5
7、0140-和爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005892,并通过技术研讨,生产总结等方式,对某某氮肥厂各个工艺生产装置防火防爆和安全使用提出了行之有效配套技术改造方案,对安全管理方面制定了必要办法。以通过技术和管理创新来保证尿素装置安全生产可靠性。由于时间仓促,本人水平有限,本课程设计中难免有疏漏错误呵呵局限性,恳请教师批评指正。2 工程概况本课程设计有针对性地对某某氮肥厂各个生产工艺防爆炸事故安全进行了简介,并总结了安全使用管理方面办法,旨在通过技术和管理创新保证尿素公司安全生产可靠性。3 工程项目分析 3.1 工艺流程简介 3.1.1 生产工艺流程简述(以尿素为例)工业上用液氨和二
8、氧化碳为原料,在高温高压条件下直接合成尿素,化学反映如下:2NH3+CO2NH2COONH4CO(NH2)2+H2O尿素易溶于水,在20时100毫升水中可溶解105克,水溶液呈中性反映。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形,吸湿性强。粒状尿素为粒径12毫米半透明粒子,外观光洁,吸湿性有明显改进。20时临界吸湿点为相对湿度80,但30时,临界吸湿点降至72.5,故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存储。当前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质,其吸湿性大大下降。下图为尿素生产流程图:(图3-1)合成氨生产工艺流程示意图(图3-2)尿素生产工艺方框流程图 3.1.2 尿素生产环节 尿素工艺流程重要
9、可以分为八个生产环节:造气(煤气发生炉)、脱硫、变换、压缩、脱碳、铜洗、合成和尿素提炼。 3.1.3尿素及生产原料理化性质简介1. 尿素 尿素是由碳、氮、氧和氢构成有机化合物,又称脲(与尿同音)。其化学公式为 CON2H4、(NH2)2CO 或 CN2H4O,国际非专利药物名称为 Carbamide。外观是白色晶体或粉末。它是动物蛋白质代谢后产物,通惯用作植物氮肥。尿素在酸、碱、酶作用下(酸、碱需加热)能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定,加热至150160将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。2. 煤煤是一种黑色固体矿物 coal,重要由古代动、植物遗体经生物化学作用,
10、埋藏后再经地质作用转变而成,俗称煤炭。是一种由碳、氢、氧、氮等元素构成黑色固体矿物。煤也是获得有机化合物源泉,通过煤焦油分馏可以获得各种芳香烃;通过煤直接或间接液化,可以获得燃料油及各种化工原料。3. 氮气氮气在常况下是一种无色无味无嗅气体,且普通无毒。氮气占大气总量78.12%(体积分数),在原则状况下气体密度是1.25gdm-3,氮气在原则大气压下,冷却至-195.8时,变成没有颜色液体,冷却至-209.86时,液态氮变成雪状固体。氮气化学性质很稳定,常温下很难跟其她物质发生反映,但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用新物质。在生产中,普通采用灰色钢瓶盛放氮气。
11、4. 二氧化碳 二氧化碳是空气中常用化合物,其分子式为CO2,由两个氧原子与一种碳原子通过共价键连接而成,常温下是一种无色无味气体,密度比空气略大,能溶于水,并生成碳酸。液态二氧化碳蒸发时吸取大量热而凝成固体二氧化碳,俗称干冰。 3.2区域选取依照石油化工公司设计防火规范,在进行区域规划时,应依照石油化工公司及其相邻工厂或设施特点和火灾危险性,结合地形,风向等条件,合理布置。选取主导风向为北风石油化工公司生产区,宜位于邻近城乡或居住区全年最小频率风向上风侧,以便生产过程中废气及时排除和扩散,以减少对本公司和邻近公司和居民环境影响。公路和地区架空电力线路,禁止穿越生产区。区域排洪沟不适当通过厂区
12、。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,对石油化工公司安全距离有特殊规定期,应按关于规定执行。接近原料厂地及产品销售地区,运送以便。地下水位最佳低于地下室和地下构筑物深度;地下水对建筑基本最佳无侵蚀性。理解蓄水层水量依照工厂运货量、物料性质、外部运送条件、运送距离等因素合理拟定采用运送方式(铁路、公路、水运、空运)。运送路线应最短,以便,工程量小,经济合理。接近水源,保证供水可靠性,并符合生产对水质、水量、水温规定。污水便于排入附近江河或都市下水系统。应有助于同相邻公司和依托都市(镇)要科技、信息、生产、修理、公用设施、交通运送、综合运用和生活福利等方面和协作。避免将厂址
13、选取在建筑物密集、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,甲市重要重型工业区别布在乙区,甲市地处温带季风气候区,常年以西北、东南风为主,最小上风向为西南地区,因此本厂应当建设在东北或者西南区,考虑交通环境和相应工业配套设施,在乙区选址比较好。由于本厂原料和生产成品具备一定危险性质,因此应当远离居民区和加油站等地点,以保证人身及财产安全。 综合以上所述,应当把本厂设立在远离居民区乙区郊区。 3.3 生产区间划分 3.3.1 生产区由于所有生产环节基本上都是高温高压条件,因此每个环节单独设立一种车间,互相独立,减小发生事故时连锁反映概率。各生产车间编号分别为1、2、3、4、5、6
14、、7、8,且各个生产车间功能与规模见(表3-1)。(表3-1)各个生产车间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造气车间生产制造氨气所需H235301010502脱硫车间除去造气车间生成含硫物质302066003变换车间将半水煤气转化为气302567504压缩车间将H2压缩302567505脱碳车间除去混合气体中甲烷252065006铜洗车间提高H2浓度303069007合成车间生成NH3车间35301010508尿素提炼车间合成尿素并提炼4035151400 3.3.2 仓储设施库房重要存储物质为煤炭、H2、CO2、NH3和尿素。由于除了煤炭外几种都是气体,气体
15、普通都采用高压储存或液体储存,并且存储于阴凉干燥处。储存仓库可分为:煤库、二氧化碳汽提库、氢气储存室、液氨储存室、尿素储存室,编号分别为9、10、11、12、13。详细功能和规模见(表3-2)。(表3-2)各个储存库功能与规模编号储存库名称储存库功能长(m)宽(m)高(m)面积()9煤库储存并提供造气所需煤5040-10二氧化碳汽提库提取空气中CO2,并为尿素生成提供原料20151030011氢气储存室存储煤气发生炉产生H215151022512液氨储存室存储并提供生产所用NH320151030013尿素储存室存储最后产物尿素5030201500 3.3.3 其她设施依照化工厂生产和生活需要,
16、工厂内还涉及如下附属设施:门卫室、食堂、礼堂、办公楼、技术安全处、停车场、休闲娱乐区、员工宿舍、污水解决站、锅炉房、变配电站和消防水池。编号分别为14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25。详细功能和规模见(表3-5)。(表3-5)工厂内其她设施功能及规模编号名称功能简介长(m)宽(m)层数面积()14门卫室负责维护厂区正常秩序,检查人员出入5512515食堂供职工进餐50303150016礼堂进行大型集会和活动场合80403320017办公楼供厂区重要负责人办公进行决策60206120018技术安全处负责厂区各项工作安全问题2020140019停车场停放各种车辆
17、10020-20休闲娱乐区为公司员工提供休闲娱乐场合10080-800021员工宿舍为在职工工提供住处80203160022污水解决站解决污水2020140023锅炉房为整个公司各项生产与生活提供动力、蒸汽和热水3015145024变、配电站负责公司生产与生活供电1515122525消防水池负责公司消防用水1515-2254 火灾危险类别拟定 4.1 生产过程中重要危险在整个生产操作过程中,始终存在着高温、高压、易燃、易爆、易中毒等危险因素。同步,因生产工艺流程长、持续性强,设备长期承受高温和高压,尚有内部介质冲刷、渗入和外部环境腐蚀等因素影响,各类事故发生率比较高,特别是火灾、爆炸和重大设备
18、事故经常发生。在进行停车作业检修过程中,设备、管道、阀门等,如果没有进行置换,置换不干净;在用火作业前没有进行用火分析;拟定取样分析部位不对而导致分析成果失真;或者进行作业时,没有采用可靠隔绝办法,导致易燃易爆气体进入用火作业区域,以上状况,均可导致火灾、爆炸事故。 4.1.1 生产单元及存储区火灾危险分类 在所拟定八个生产环节中,存在火灾、爆炸危险性物质均为煤气,而煤气重要成分为H2和CO,其物质系数MF及特性如(表4-1)所示。(表4-1)物质系数及物质特性物质名称物质系数MF燃烧热(kJkg-1)美国仿货协会(NFPA)分级健康危害NH燃烧热NF化学活性NRCO219.98103340H
19、2211.2105040 对所拟定八个生产环节中生产装置,依照道化学法及其取值原则,分别计算各环节火灾、爆炸危险指数F&EI,并进行分析,成果如(表4-2)所示。(表4-2)氮肥生产装置存在火灾、爆炸危险指数及危险状况项目煤气发生炉煤气柜脱硫变换铜洗合成物质系数MF212121212121普通工艺危险基本系数1.001.001.001.001.001.00放热化学反映0.5-0.50.5-1.00物料解决与输送0.500.850.500.500.500.50密闭式或室内工艺单元0.50-通道0.200.20-0.20普通工艺危险系数F12.702.052.002.001.502.50特殊工艺系
20、数基本系数1.001.001.001.001.001.00毒性物质0.600.600.600.600.200.20易燃范畴未惰性化0.50.5-过程失常或吹扫故障-0.300.300.300.30操作压力-0.961.00易燃物质重量0.100.100.100.100.100.10氢蚀与磨蚀0.200.200.200.200.200.20泄漏0.100.100.100.100.10-特殊工艺危险系数F22.502.502.302.302.863.20工艺单元危险系数F3=F1F26.755.134.604.604.298.00火灾、爆炸指数F&EI=F3MF142108979790168单元破
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