1、防火与防爆工程课程设计i湖南科技大学防 火 与 防 爆 工 程课 程 设 计30m36 二丁醚卧式储罐防火防爆设计学 院： 能源与安全工程学院 系 别： 安全工程系 防火与防爆工程课程设计ii目 录第一章 前 言 1第二章 项目简介 2第三章 二丁醚主要参数及工艺过程危险性分析 33.1 二丁醚主要参数 33.1.1 二丁醚的物理性质 33.1.2 二丁醚的危险性 33.2 工艺过程危险性分析 43.2.1 二丁醚储罐区常用工艺设备 43.2.2 二丁醚储罐区基本功能 43.2.3 工艺过程火灾爆炸危险性认识 4第四章 二丁醚储罐选型与设计 64.1 储罐选型 64.2 储罐设计 6第五章 总
2、体规划与布局 75.1 工厂区域规划 75.1.1 工厂位置选择 75.1.2 工厂防火距离选择 85.2 二丁醚储罐区位置选择 115.3 分区布置 125.3.1 生产区 125.3.2 存储区 125.3.3 生活区 135.3.4 附属设施区 145.4 管道布置 16第六章 防火堤设计 186.1 防火堤布置 18防火与防爆工程课程设计iii6.2 防火堤选型 196.3 防火堤构造 196.3.1 防火堤基本构造 196.4.1 防火堤具体计算 20第七章 消防设计 277.1 消防车道设计 277.2 消火栓设计 277.2.1 室外消防用水量 277.2.2 室外消防给水管道
3、287.2.3 消火栓的布置 297.3 消防站设计 307.4 消防水源及泵房 317.4.1 消防水源 317.4.2 消防水泵房 317.5 灭火器布置 327.5.1 火灾种类确定 327.5.2 危险等级确定 337.5.3 灭火器选择 337.5.4 灭火器设置 337.5.5 灭火器的最低配置及计算 337.6 消防水炮、水喷雾系统设计 367.6.1 消防水炮设计 367.6.2 水喷雾设计 377.7 低倍数泡沫灭火系统设计 387.8 二丁醚气体检测报警系统设计 397.9 火灾自动报警系统设计 407.9.1 系统设计 407.9.2 火灾探测器设计 42第八章 防爆电气
4、的设计 438.1 爆炸危险区域划分 438.2 爆炸性混合物分级、分组 43防火与防爆工程课程设计iv8.3 防爆电气的选择 448.3.1 电气设备防爆结构选型 448.3.2 电气线路设计和安装 448.3.3 电缆及钢管配线技术要求 458.3.4 电气设备接地设计 47第九章 防雷防静电设计 489.1 防雷设计 489.1.1 接闪器 489.1.2 引下线 489.1.3 接地装置 489.2 防静电设计 499.2.1 泄漏法 499.2.2 中和法 509.2.3 工艺控制法 50第十章 安全管理措施 52致 谢 54参考文献 55附 录 56附表 1 生产的火灾危险性分类
5、56附表 2 储存物品的火灾危险性分类举例 57附表 3 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积 58附表 4 各种消防车的满载总重量（ kg） 59附表 5 旋转电气防爆结构的选型 60附表 6 低压变压器类防爆结构的造型 60附表 7 低压开关和控制器类防爆结构的选型 61附表 8 灯具类防爆结构的选型 62附表 9 信号、报警装置等电气设备防爆结构的选型 62防火与防爆工程课程设计1第一章 前 言在现代生产和生活中，火灾和爆炸已经成为威胁公共安全和危害人身安全的重要灾害之一。火灾具有突发性、多变性和严重性的特征，而爆炸又增加了瞬时性这一特征使得爆炸造成的损害更为迅速，
6、更为惨重。随着科技的发展，生产产品的新工艺，新技术，新原料，新流程的出现为发生火灾、爆炸事故增添了许多的安全隐患，也对安全人员提出了更高的要求和标准。为了减少火灾、爆炸事故的发生，保证人员的生命安全与身心健康，使国家财产免遭损失，需要安全人员必须掌握火灾和爆炸事故的发生、发展和蔓延规律，以及灾害的预防、控制技术及方法。化工企业生产过程中涉及到的原料、半成品和成品种类繁多且绝大多数属于易燃、易爆、有毒性、有氧化性的化学危险品，如若在生产、加工、装卸、运输的过程中稍操作不当就极有可能造成火灾、爆炸事故，给企业安全生产和经济效益带来重大影响，尤其是爆炸事故。例如今年 11 月 22 日，青岛黄岛地区
7、中石化东黄输油管道发生原油泄漏爆炸事故，不仅致使原油入海破坏生态环境，还造成 62 人遇难、100 余人伤亡和巨额的经济损失的悲剧。事故的直接原因是输油管线与排水暗渠交汇处的管线腐蚀严重，引起原油泄漏，流入暗渠，空气和原油在密闭空间里混合，在原油泄漏后，救援处置中违规操作触发了爆炸。这条从 1986 年就开始使用的输油管线年久失修造成原油泄漏，前六次事故汇报均未提及疏散人群，在维修过程中违规使用非防爆电器，由于安全管理制度的不完善和施工人员安全意识的淡薄最终酿成这起惨剧。由此可见，在化工企业生产过程中必须综合放火、防爆、防毒、防腐蚀等特殊要求，注重杜绝危险危害发生的必要条件，降低事故率，降低伤
8、亡率，实现企业生产本质安全化。基于对上述情况的认识，针对 30m36 二丁醚卧式储罐可能发生爆炸的潜在危险，本人根据所学习的防火与防爆工程课堂知识结合国家规范，通过小组讨论、查阅资料等方式对 30m36 二丁醚卧式储罐的储存装置的防火防爆和安全使用提出了行之有效的设计方案，在安全管理方面制定了必要的制度以实现安全生产。由于时间仓促，本人水平有限，本课程设计难免存在疏漏错误与不足，恳请老师批评指正！防火与防爆工程课程设计2第二章 项目简介本课程设计需要对 6 座 30m3 二丁醚卧式储罐的放置地点及周围环境、设施条件等情况进行设计，主要包括：二丁醚主要参数及工艺过程危险性分析、火灾危险类别确定、
9、储罐区地址选择、总平面的布置设计、防火堤设计、储罐选型与设计、消防设计、储罐区的安全管理对策设计等部分。希望能尽量完善储罐区的防火防爆设计，将发生火灾、爆炸事故的危险性降到最低。防火与防爆工程课程设计3第三章 二丁醚主要参数及工艺过程危险性分析3.1 二丁醚主要参数3.1.1 二丁醚的物理性质二丁醚又称为丁醚、正丁醚、二正丁醚、丁基醚、氧化二丁烷等，是一种无色液体, 微有乙醚气味。二丁醚作为一种重要的化工原料，应用广泛，由于其具有良好的溶解力，通常作为树脂、油脂、有机酸、酯、蜡、生物碱、激素等的萃取剂和精制剂；与磷酸丁酯的混合溶液可用作分离稀土元素的溶剂；由于丁醚是惰性溶剂，还可用作格氏试剂、
10、橡胶、农药等的有机合成反应溶剂。二丁醚在常温常压下性质稳定，对金属无腐蚀性。与氧化剂能发生强烈反应。在 20水中的溶解度为 0.03%，几乎不溶于水，能与乙醇和乙醚混溶，易溶于丙酮。贮存中容易产生具有爆炸性的过氧化物，光照能促进过氧化物的生成，因此，二丁醚在装卸、储存的过程中易发生火灾、爆炸事故，需要设计阶段特别注意，在生产过程中严格遵守安全操作规程。3.1.1 二丁醚的物理性质分子式：（C 4H9） 2O 分子量：130.23CAS 编号：142-96-1 爆炸极限：1.5%7.6% 闪点（闭口）：25 燃点：194.4 熔点：-97.9 沸点（101.3 kPa）：142.2相对密度（g/
11、mL，水=1）：0.77 饱和蒸气压（29.7）：1.93kPa相对蒸汽密度（g/mL，空气=1）：4.483.1.2 二丁醚的危险性易燃爆炸（危险类别码 R10）：闪点为 25（闭口） ，在常温下易发生闪燃。爆炸下限为 1.5%，稍有气体泄漏就到达爆炸极限，与空气混合形成爆炸性混合气体，遇明火、高热极易燃烧爆炸。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。与氧化剂能发生强烈反应。有毒性（危险类别码 R36/37/38）：属低毒类，毒性较小，但是吸入二丁醚可致咳嗽、呼吸困难、头痛、头晕、恶心、疲乏和四肢无力，眼和皮肤
12、接触可致灼伤。因此，长期接触不利于工作人员身体健康。危害生态环境（危险类别码 R52/53）：尤其对水生生物有害，可能在水生环境中造成长期不利影响，因此要避免释放到环境中，应对水体应给予特别注意（安全说明S61） 。防火与防爆工程课程设计43.2 工艺过程危险性分析3.2.1 二丁醚储罐区常用工艺设备（1） 储罐：用于储存二丁醚的压力容器，储罐区共有 6 座储罐，采用 30m3 卧式储罐。（2） 汽车储罐：用于运输二丁醚的专用车辆上的储存容器。（3）可燃液体泵：用于二丁醚卸车、装车、倒灌、抽残等工艺的动力设备。根据二丁醚的基本性质，可选择蒸汽往复泵作为工艺过程中的使用设备。3.2.2 二丁醚储
13、罐区基本功能（1） 卸车功能：将二丁醚从汽车储罐装于储罐，其工艺路线为：汽车储罐-可燃液体 泵- 储罐。（2） 装车功能：将储罐内的二丁醚装入汽车储罐，其工艺路线为：储罐-可燃液体泵-汽车储罐。（3） 倒灌功能：将二丁醚从一个储罐转移到另一个储罐（常用于检修或事故中） ，其工艺路线为：储罐-可燃液体泵-储罐。（4） 抽残功能：去除二丁醚储罐内的残留液体，其工艺路线为：储罐-可燃液体泵-残液罐。3.2.3 工艺过程火灾爆炸危险性认识易燃烧：泵送二丁醚时，泵体连接处，泵轴与泵壳之间以及泵体与管道连接处均是二丁醚易泄漏的地方，即使正确使用泵和泵在正常运转时，二丁醚也可能发生渗漏。二丁醚具有可燃性，则
14、漏出的二丁醚流淌到泵房四处，遇火源即会发生燃烧。当泵送二丁醚时，泵出现故障和损坏，可能造成大量二丁醚喷出、泄漏，引起火灾。二丁醚输送设备停工检验期间，其内残留的二丁醚易外泄，可能引起燃烧。易爆炸：从设备中泄漏出来的二丁醚蒸发，与空气混合会形成爆炸性混合物而发生爆炸。二丁醚属于闪点为 25，属于低闪点易燃液体，危险性更大。明火引起火灾爆炸：明火作为着火源引起的火灾占较大比例。其来源比较复杂，如用火、用电、明火吸烟、机动车排气管火星，尤其是设备检验时临时性作业的焊接切割火花，温度高达 15002000，飞溅间隔可达 20 多米。摩擦、撞击火花引起火灾爆炸：主要来源于泵轴摩擦、泵轴和金属相互撞击，引
15、燃二丁醚。泵轴轴线不正，运转时部件摩擦产生高热；滚珠轴承安装不标准或润滑不足，摩擦产生高热；盘根安装过紧，振动过热，泵空转造成泵壳变热；泵导管充气引起导管剧烈跳动，甚至折断，泄漏，发生事故。防火与防爆工程课程设计5设备故障引起的火灾爆炸：储罐安全附件失效等故障极有可能导致事故发生。电动机负荷运行、电动机接地不良、电动机匝间或相间短路或碰壳等故障都有可能导致火灾。泵长时间缺水使泵轴烧坏引起火灾、冷却水中断，引起轴承烧坏等故障都有可能诱发火灾爆炸事故的发生。雷击（电）引起火灾爆炸：二丁醚输送过程中易产生静电，若静电消除不力，会产生静电火花，其次人员行走、穿脱衣服、其他物体摩擦也能产生静电火花。当避
16、雷保护装置不起作用时易遭雷击引起火灾。违章操作：操纵失误，错开阀门造成泄漏二丁醚事故；违反安全操作规程、违章作业、维修不当造成设备短路，电机烧坏，尽缘下降，引发电气火灾。控火和灭火不力，火势扩大：不会使用灭火用具；灭火设备未按时检验，导致失效；未能够安装合适灭火设备，灭火能力不够，是导致二丁醚储罐区火灾迅速蔓延的主要因素之一。防火与防爆工程课程设计6第四章 二丁醚储罐选型与设计4.1 储罐选型本项目已经规定储罐类型为 30m3 卧式储罐。可知 30m3 卧式储罐的尺寸分为两类。根据节约用地和经济原则，选择筒径直径 2400mm，壁厚 8mm，长度 6000mm，封头厚度 8mm 的 30m3
17、卧式储罐为存储二丁醚的压力容器。储罐应采用钢罐，造价低，施工快，检修方便，寿命长。4.2 储罐设计（1） 二丁醚储罐宜设自动脱水器，并应设液位计和高液位报警器，必要时可设自动联锁切断进料设施。（2） 二丁醚储罐的进料管应从罐体下部接入。若必须从上部接入，宜延伸至距罐底200mm 处。储罐进料管要求从储罐下部接入主要是为了安全和减少损耗。二丁醚从上部进入储罐，如不采取有效措施，会使二丁醚喷溅，这样除增加物料损耗外，同时增加了液流和空气摩擦，产生大量静电，达到一定电位，便会放电而发生爆炸起火。（3） 储罐的进出口管道应采用柔性连接，防止储罐与管道之间产生不均匀沉降引起破坏。（4） 储罐井口内应装有二丁醚蒸汽浓度探测仪,对罐内时刻进行二丁醚气体的泄漏检测,当发生泄漏报警时,进料阀与输料阀同时关闭,此时应立即采取措施进行紧急处理。（5） 储罐内层液面上应充注氮气进行保护，首次加注二丁醚前,必须用氮气对罐内的空气进行置换。（6） 气体探测系统一般采用独立电源供电,并配备有备用电源,保证气体探测系统始终处于正常工作状态。（7） 储罐应设置 2 个人孔。（8） 进、出装置的二丁醚管道，在装置的边界处应设隔断阀和 8 字盲板，在隔断阀处应设平台，长度等于或大于 8m 的平台应在两个方向设梯子。
