氧气站规范.doc
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1、氧气站设计规范GB50030-20231总则1.0.1为使氧气站的工程设计做到技术先进,经济合理,综合运用,节约能源,保护环境,保证安全生产,制定本规范。1.0.2本规范合用于下列新建、改建、扩建的氧气站及其管道工程设计:1采用低温空气分离法生产氧、氮、氩等气态、液态产品的氧气站设计;2采用常温空气分离法生产氧、氮、氩等气态产品的氧气站的设计;3氧、氮、氩等空气分离液态产品气化站房的设计;4氧、氮、氩等空气分离气态产品的汇流排间设计。1.0.3氧气站内各类房间的火灾危险性类别及最低耐火等级,应符合本规范附录A的规定。条文说明制订本条的依据是现行国家标准建筑设计防火规范GB50016中的有关规定
2、,使用或生产或储存助燃气体的“生产的火灾危险性分类”为乙类。由于氧气站内设有各类房间、场合,为准确地实行本规范,在本规范附录八中按上述规定分别列出各类房间、场合的火灾危险类别。本条为强制性条文。1.0.4氧气站设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2术语2.0.1氧气站:采用低温法或常温法制取和供应氧、氮、氩等空气分离产品,按工艺规定设立的制氧站房、灌氧站房或压氧站房、室外工艺设备以及其他有关建筑物和构筑物的统称。2.0.2制氧站房:布置制取氧气和其他空气分离产品工艺设备的重要及辅助生产间的建筑物。2.0.3灌氧站房:布置压缩、充灌并贮存输送氧气、氮气、氩气和其他空气分离产品工
3、艺设备的重要及辅助生产间的建筑物。2.0.4氧气压缩机间:布置压缩、输送氧气和其他空气分离产品工艺设备的重要及辅助生产间的建筑物。2.0.5稀有气体间:布置稀有气体净化、提纯工艺设备的重要及辅助生产间的建筑物。2.0.6气化站房:布置空气分离液态产品的储罐、气化设备为主的建筑物。2.0.7汇流排间:布置输送氧、氮、氩等气体,供应用户的汇流排或气瓶集装格,并可存放一定气瓶的建筑物。2.0.8实瓶:在一定充灌压力下的气瓶,一般指水容积为40L、工作压力为12MPa-15MPa的气体钢瓶。2.0.9空瓶:无内压或有一定残余压力的气体钢瓶。2.0.10钢瓶集装格:以专用框架固定,采用集气管将多只气体钢
4、瓶接口并联组合的气体钢瓶组单元。2.0.11厂区管道:氧气站各重要生产建筑物之间以及氧气站接至各用户之间的管道。2.0.12车间管道:氧气站重要生产间建筑物内部以及气体用户车间建筑物内部的管道。2.0.13含湿气体:在管路输送压力、温度下,水含量达饱和或未达饱和状态的气体。2.0.14压力调节阀组:根据工艺或使用规定,用于调节输送气体压力的调节阀及其前后、旁通切断阀、过滤器、仪表和控制系统的组合。2.0.15低温法空气分离装置(低温法空气分离系统):采用深冷技术进行空气分离,制取氧、氮、氩等空气分离产品的装置,集精馏塔、换热器、吸附器、低温液体泵等设备,并涉及系统中的各类阀门、仪表等的总称。2
5、.0.16常温法空气分离装置(常温法空气分离系统):在常温状态,采用变压吸附法或膜法进行空气分离制取氧气或氮气的装置,一般由吸附器组或膜组件、控制阀、仪表等组成。2.0.17空气净化装置:去除空气中的机械杂质、水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物的过滤器、吸附器、洗涤器、可逆换热器等的总称。3氧气站的布置3.0.1氧气站的布置,应按下列规定经技术经济综合比较后择优拟定:1宜远离易产生空气污染的生产车间,布置在空气洁净的地区,并在有害气体和固体尘粒散发源的全年最小频率风向的下风侧,空气质量应符合本规范第3.0.2条的规定;2宜靠近最大用户处;3宜有扩建的也许性;4宜有较好的自然通风和采光;5有噪声和
6、振动机组的氧气站的有关建筑,与对有噪声和振动防护规定的其他建筑之间的防护间距应符合现行国家标准工业公司总平面设计规范GB50187的有关规定。条文说明制氧工艺的原料是空气,空气的洁净度关系到制氧装置的安全和产品质量,如石油化工厂的氧气站,由于化工产品生产车间在生产过程中不可避免地要排放各类对氧气生产有害的组分如碳氢化物、一氧化碳等,使低温法空气分离装置的冷凝蒸发器中的碳氢化合物积聚,引起着火事故的发生,因此氧气站宜设在远离易产生空气污染的生产车间。本条第3款“空气质量应符合规定”是指氧气站所处场合的空气质量不得超过本规范第3.0.2条的规定,若氧气站周边有污染物排放,应进行实地检测后拟定。3.
7、0.2低温法空气分离设备的原料空气吸风口与散发乙炔、碳氢化合物等有害气体发生源之间的距离应符合下列规定:1空气分离设备吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距应符合表3.0.2-1的规定;表3.0.2-1吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距乙炔、碳氢化合物等发生源水平间距(m)乙炔发生器型式乙炔站(厂)安装容量(m3/h)空气分离塔内设有液空吸附器空气分离塔前设有分子筛吸附净化装置水入电石式101005010-3020030300电石入水式001005030-9020090300电石、炼焦、炼油、聚乙烯及其衍生物、液化石油气生产500100乙烯、合成氨、硝酸、煤气、硫化
8、物生产300300炼钢(高炉、平炉、电炉、转炉)轧钢、型钢浇铸生产20050大批量金属切割、焊接生产(如金属结构车间20050注:水平间距应按吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源相邻面外壁或边沿的最近距离计算。2当空气分离设备吸风口的原料空气吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距不能满足表3.0.2-1的规定期,吸风口处空气中乙炔、碳氢化合物等杂质的允许含量不得大于表3.0.2-2的规定。表3.0.2-2吸风口处空气中乙炔、碳氢化合物等杂质的允许含量序号烃类名称允许极限含量(mg/m3)空气分离塔内设有液空吸附器空气分离塔前设立分子筛吸附净化装置1乙炔0.252.52炔衍生物0.010
9、.53C5、C6饱和和不饱和烃类杂质总计0.0524C3、C4饱和和不饱和烃类杂质总计0.325C2饱和和不饱和烃类杂质及丙烷总计10106硫化碳CS20.037氧化亚氮N200.78二氧化碳7009甲烷810粉尘30注:序号1-5的“允许极限含量(mg/m3)”指的是“允许极限碳含量(mg/m3)”。条文说明本条规定了低温法空气分离设备的原料空气吸气口与散发有害物质污染源之间的安全距离。对吸气口原料空气中杂质允许含量进行了修改和补充,现将表3.0.2-2中相关规定的修改依据表述如下:(1)关于原料空气中乙炔的允许含量。乙炔在低温法空气分离设备中的液态空气、液态氧气中的积聚将也许引发装置的燃爆
10、。(2)关于原料空气中的氧化氮的允许含量。低温法空气分离装置的主冷凝器,特别是采用液膜冷凝蒸发器时,出现干蒸发的也许性增长,将会使氧化亚氮呈固态析出,堵塞主冷凝器液氧通道,致使碳氢化合物积聚而引起爆炸事故的发生。本次修订中,对低温法空气分离设备吸气口空气质量规定增长了甲烷、粉尘允许含量的规定。在石化公司、煤制气和天然气运营、使用公司,都会有含甲烷气体的排放,而甲烷在纯化装置的分子筛吸附器中通常是不能吸附去除的。由于有关低温法空气分离设备的原料空气吸入口允许含量的规定均涉及氧气站的运营安全,故本条第2款为强制性条款。3.0.3低温法空气分离设备吸风口的高度,宜高出制氧站房或其毗连的较高建筑的屋檐
11、,且不宜小于1m。3.0.4氧气站火灾危险性为乙类的建筑物及氧气贮罐与其他各类建筑物、构筑物之间的防火间距不应小于表3.0.4的规定。表3.0.4氧气站火灾危险性为乙类的建筑物及氧气贮罐与其他各类建筑物、构筑物之间的防火间距建筑物、构筑物氧气站的火灾危险性为乙类的建筑物氧气贮罐总容积(m3)10001000-5000050000其他各类建筑物耐火等级一、二级10101214三级12121416四级14141618民用建筑25182025明火或散发火花地点25253035重要公共建筑5050室外变、配电站(35KV-500KV,且每台变压器为10000KVA以上)以及总油量超过5t的总降压站25
12、202530厂外铁路线中心线2525厂内铁路线中心线(氧气站专用线除外)2020厂外道路(路边)1515厂内道路(路边)重要1010次要55电力架空线1.5倍电杆高度1.5倍电杆高度注:固定容积氧气贮罐的总容积按几何容置(m3)和设计压力(绝对压力为105Pa)的乘积计算。液氧贮罐以1m3液氧折合800m3标准状态气氧计算,按本表氧气贮罐相应贮设的规定拟定防火间距。3.0.5氧气站的火灾危险性为乙类的建筑物,与火灾危险性为甲类的建筑物之间的最小防火间距,应按本规范表3.0.4对其他各类建筑物之间规定的间距增长2m。3.0.6湿式氧气贮罐与可燃液体贮罐(液化石油气储罐除外)、可燃材料堆场之间的最
13、小防火间距,应符合表3.0.4对室外变、配电站之间规定的间距。氧气站和氧气贮罐与液化石油气储罐之间的防火间距,应符合现行国家标准城乡燃气设计规范GB50028的有关规定。3.0.7氧气站火灾危险性为乙类的建筑物与相邻建筑物或构筑物的防火间距,应按其与相邻建筑物或构筑物的外墙、外壁、外缘的最近距离计算。两座生产建筑物相邻较高一面的外墙为无门、窗、洞的防火墙时,其防火间距不限。3.0.8氧气贮罐、氮气、惰性气体贮罐、室外布置的工艺设备与其制氧站房等火灾危险性为乙类的建筑物的间距,可按工艺布置规定拟定。容积小于或等于50m3的氧气贮罐与其使用厂房的防火间距不限。3.0.9氧气贮罐之间的防火间距不应小
14、于相邻较大罐的半径。氧气贮罐与可燃气体贮罐之间的防火间距不应小于相邻较大罐的直径。条文说明本条为强制性条文。储罐与储罐之间的防火间距的拟定,重要考虑当其中一个储罐发生火灾或爆炸事故时危及其他储罐和消防扑救的需要。这一规定与现行国家标准建筑设计防火规范GB50016进行了协调。3.0.10制氧站房、灌氧站房、氧气压缩机间宜布置成独立建筑物,但可与不低于其耐火等级的除火灾危险性属甲、乙类的生产车间,以及无明火或散发火花作业的其他生产车间毗连建造,其毗连的墙应为无门、窗、洞的防火墙,并应设不少于一个直通室外的安全出口。条文说明本条为强制性条文。本条与原规范的规定基本相同,随着科学技术的发展,各种类型
15、的明火或散发火花作业的车间难于简朴表述,为避免实行中的局限性,删除“铸工车间、锻压车间、热解决车间等”的表述。3.0.11输氧量不超过60m3/h的氧气汇流排间、氧气压力调节阀组的阀门室可设在不低于三级耐火等级的用户厂房内靠外墙处,并应采用耐火极限不低于2.0h的不燃烧体隔墙和丙级防火门,与厂房的其他部分隔开。3.0.12输氧量超过60m3/h的氧气汇流排间、氧气压力调节阀组的阀门室宜布置成独立建筑物,当与用户厂房毗连时,其毗连的厂房的耐火等级不应低于二级,并应采用耐火极限不低于2.0h的不燃烧体无门、窗、洞的隔墙与该厂房隔开。条文说明3.0.11 3.0.12条文中增长了对氧气压力调节阀组的
16、阀门室的规定,这是由于近年来一些工业公司采用管道输送氧气供各类生产设备使用时,为调节或控制氧气压力,通常在使用氧气的厂房内设有阀门室,此类阀门室的防火安全规定与氧气汇流排间十分相似,所以本次修订中作了规定。3.0.13氧气汇流排间可与同一使用目的的可燃气体供气装置或供气站毗连建造在耐火等级不低于二级的同一建筑物中,但应以无门、窗、洞的防火墙互相隔开。条文说明可燃气体供气装置或供气站不涉及液化石油气的使用场合。3.0.14液氧贮罐和输送设备的液体接口下方周边5m范围内不应有可燃物,不应铺设沥青路面,在机动输送液氧设备下方的不燃材料地面不应小于车辆的全长。条文说明本条是本次修订增长的条文,制订的依
17、据是:(1)现行国家标准建筑设计防火规范GB50016-2023中第4.3.5条(强制性条文规定:“液氧储罐周边5.0m范围内不应有可燃物和设立沥青路面”。(2)在美国消防标准便携式和固定式容器装、瓶装及罐装压缩气及低温流体的储存、使用、输送标准NFPA55中的有关规定是:液氧贮存时,贮罐和供应设备的液体接口下方地面应为不燃材料表面,该不燃表面应在液氣也许泄漏处为中心至少1.0m直径范围内;在机动供应设备下方的不燃表面至少等于车辆全长,并在竖轴方向至少为2.5m的距离;以上区域若有坡度,应当考虑液氧也许溢流到相邻的燃料处;若地面有膨胀缝.填缝材料应采用不燃材料。3.0.15氧气站的乙类生产场合
18、不得设立在地下室或半地下室。3.0.16液氧贮罐、低温液体贮槽宜室外布置,它与各类建筑物、构筑物的防火间距应符合表3.0.4的规定,当液氧贮罐的容积不超过3m3时,与所有使用建筑的防火间距可减为10m。当液氧贮罐、低温液体贮槽确需室内布置时,宜设立在单独的房间内,且液氧贮罐的总几何容积不得超过10m3,并应符合下列规定:1当设立在独立的一、二级耐火等级的专用建筑物内,且与使用建筑一侧为无门、窗、洞的防火墙时,其防火间距不应小于6m;2当设立在一、二级耐火等级的贮罐间内,且一面贴邻使用建筑物外墙时,应采用无门、窗、洞的耐火极限不低于2.0h的不燃烧体墙分隔,并应设直通室外的出口。3.0.17液氧
19、贮罐和汽化器的周边宜设围墙或栅栏,并应设明显的禁火标志。3.0.18低温液体的贮运及使用安全应符合现行行业标准低温液体贮运设备 使用安全规则JB6898的有关规定。4工艺系统4.0.1氧气站设计时,应充足调查研究所在地区的气体供应状况,经综合分析比较后,宜采用能量消耗低和经济合用的区域集中供气方式和气体供应系统。应按下列因素进行综合分析比较:1供应系统的设备与建造费用;2气体制造及输送过程的能量消耗;3气体生产成本;4运送及其他费用。条文说明在选择管道输送、钢瓶输送或液体槽车输送方式时,应综合比较分析以下各项因素:设备投资与基建费用,以建设费用最小为好;气体生产成本,涉及设备折旧、人员工资、单
20、位能耗成本等;能耗,涉及气体制造与输送过程中的能源消耗;运送及其他费用。综合分析比较后,应当选用能量消耗较少,生产成本和运送成本两者之和中最小者为最优供气方式,同时考虑道路运送条件及管道敷设也许等因素。据调查研究表白,区域性氧气、氮气集中供应通常有下面几种方式:(1)现场制气装置(厂)供气,它是由气体供应公司在较大型的用气公司或邻近处建设制氧站(厂)、以管道输送向用户公司供气和向所在地区以液态气体或钢瓶气供气。这种方式在钢铁、石化、电子等公司已有较多的采用,社会经济效益显著,受到使用公司欢迎、赞誉。(2)管道供气,集中供气中心可以是现场制气装置(厂),也也许是区域或城市的集中供气厂,将所生产的
21、氧气、氮气通过管道输送至用气公司,这种方式要受到输送距离增长、投资增大的制约,并且用气量较小的公司,若输送距离较大时其经济性较差,一般只合用大、中型用气单位。(3)气态钢瓶或集装格供气,在集中供气中心将气态氧、氮以15MPa压力充人钢瓶或集装格钢瓶内,运至用户降压使用,由于气体加压和钢瓶重量较大,使生产、运送成本增高,只合用于一定运送距离的小型用气单位。(4)液态产品输送,在集中供气中心生产的液态氧、氮由槽车运至用户的液态储罐,汽化后供用气车间使用,这种方式合用于运送距离为200km-300km的中、小型气体用户。每种供气方式各有优势,实际采用时应根据每个用气单位的所在地区的具体条件、用气品种
22、和规模、能量消耗、经济性等进行技术经济比较后选择经济合理和能量消耗低的供气方式。为此作了本条规定。4.0.2氧气站工艺系统选择时,应经技术经济比较后,择优采用空气分离系统和配置节能型设备。条文说明随着科学技术的发展,现今低温法的空气分离系统、设备已日趋完美,大、中、小型低温法空气分离设备都实现了全低压流程。单位氧气制取的电耗,大型空气分离设备已达成0.38 KWh/m3-0.40 KWh/m3,小型空气分离设备为0.6 KWh/m3-0.7 KWh/m3;氧提取率达成99%以上,氩提取率可达80%-90%。目前国际上在建的最大低温法空气分离设备的氧气产量已达4000t/d或116000m3/h
23、。我国低温法空气分离设备的生产技术水平与国外的差距正在逐渐缩小,国产60000m3/h制氧能力的空气分离设备已投人运营。常温变压吸附制取氧、氮是运用分子筛对氧、氮的选择吸附能力和吸附容量随压力变化而变化的特性,实现对空气中氧、氮组分的分离。自20世纪70年代美国联碳公司和德国AG公司先后开发研制成功变压吸附制氧、氮设备,在提高分离效率,减少能耗,研制新型分子筛,完善工艺流程和研制长寿命程控切换阀等方面均取得很大进展。我国变压吸附制氧、氮设备已经取得很大发展,已可生产制氧能力达40000m3/h的制氧装置,研制成功的真空变压吸附制氧装置的单位氧气电能消耗也可达成不超过0.4 KWh/m3。由于空
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