二硫化碳厂防火防爆课程设计.doc

沈阳航空航天大学 防火防爆课程设计 -摘要二硫化碳在工业生产中是一种重要的化工原料，主要用于化学纤维、玻璃纸、四氯化碳的制造，也可用作油漆和清漆脱膜剂，还可用来制造农药、橡胶助剂、溶剂等。但同时在性质上它又是易燃有毒液体，具有很强的危险性。目前国内很多化工企业都已采用先进的高压非催化合成二硫化碳生产工艺，传统的木炭硫磺法将被淘汰已成必然的历史。根据变化失误理论，由传统工艺向先进工艺的转变将有可能导致事故的发生，针对这种工艺详细分析其工艺流程，找出防火防爆重点部位，划分生产区、储存区、生活区等，确定建筑物耐火等级，确定防火间距，选择防爆电气及灭火器的配置等等。从多方面来降低生产二硫化碳所带来的火灾爆炸危险性，使整个大系统的安全性达到最好的状态。关键词：二硫化碳；生产工艺；耐火等级；防火间距；灭火器配置目 录摘要I1 前言12 工程概况23 工程项目分析33.1 工艺流程介绍33.1.1 生产工艺简述33.1.2 安全防火重点部位43.1.3 安全工作重点43.2 工艺环节的划分43.2.1 生产区43.2.2 仓储设施53.2.3 其他设施64 区域划分85 总平面的布置105.1 分区布置105.2 火灾危险类别的确定105.2.1 二硫化碳及生产原料的理化性质简介105.2.2 生产工艺火灾危险分类115.2.3 储存区火灾危险分类115.3 耐火等级的确定115.3.1 生产区115.3.2 储存区125.3.3 生活区125.3.4 附属设施区125.4 防火间距135.4.1 防火间距设计原则135.4.2 防火间距的确定146 防爆电气的设计156.1 划分爆炸危险区域156.2 防爆电气选择156.2.1 爆炸性混合物分级、分组156.2.2 防爆电气选择167 泄爆方式确定及泄爆面积计算187.1 泄爆方式187.2 泄爆面积的计算188 灭火器的配置208.1 灭火器的选择208.2 灭火器设置与配置219总结24参考文献25附录火灾危险类别划分26附录 防爆电气选型30附录灭火器的配置32附录爆炸危险性区域划分35附录防火间距36-第1页1 前言据国家安全生产监督管理总局公告：2009年全国共发生重特大生产安全事故67起，死亡1128人，其中关于火灾事故6起，各类爆炸事故13起。2010年第一季度全国共发生重特大生产安全事故17起，死亡337人，其中关于火灾事故3起，爆炸事故2起1。从中我们可以看出在近几年发生的重特大生产安全事故当中火灾爆炸事故依然占据着主要地位，仅次于道路交通事故。这些事故给人民群众生命财产造成重大损失，给社会的稳定带来不利影响，所以预防火灾爆炸这类事故的发生刻不容缓。统计数据表明火灾爆炸事故的发生主要集中在煤矿、石油化工、建筑等高危行业当中，尤其是对石油化工这样一个新兴工业来讲更是如此，它所接触的往往都是易燃易爆有毒物品。当前石油化工已成为化学工业中的基干工业，在国民经济中占有极重要的地位，一旦这些企业发生事故后果将相当严重。针对我国目前化工行业生产安全事故频发的态势，对广泛用于制造化学纤维、玻璃纸、农药、溶剂等的危险化学品二硫化碳的生产进行防火防爆设计。目前生产二硫化碳主要有三种方法：一种是木炭硫磺法，这种方法是以优质木炭和硫磺为原料，经过一系列工序得到精制液体二硫化碳，这种方法系间歇操作，效率低，原材料及能源消耗大，成本高，劳动条件差，环境污染严重。另一种是天然气法，主要分低压非催化合成和高压非催化合成两种生产工艺，天然气法生产与木炭硫磺法相比, 具有连续生产、装置规模大、便于集中控制和自动化程度高、能耗低、经济效益好等优点,还有利于环境保护和生态平衡2。这里所要分析的就是采用此种先进的高压非催化合成法。最后一种就是丙烯硫磺法，这种方法与天然气法相似，可是丙烯比天然气价格贵，只有充分利用石油化工联合企业中碳三馏分，在经济上才有意义。二硫化碳作为石油化工原料，本身具有高易燃性及毒性，属于危险化学品，且其燃烧后形成的产物危险性也很高，在事故处置中要加强个人防护。2 工程概况此生产二硫化碳工厂设置在四川省成都市某工业园区内，工业园区具有完善的、与化工生产配套的设施以及供水、供电、供气、供暖系统，地势较开阔，常居人口较少，交通很便利，适合建化工厂。此处地处亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、无霜期长、雨量充沛、日照较少。年平均气温为16.2，年最高气温为37.3，年极端最低气温为-5.9，最热月出现在78月，月平均气温为25.4和25.0，最冷月出现在1月,，月平均气温为5.6；年总降水量为 918.2毫米，雨量主要集中在78月，月降雨量分别为225和229毫米，降雨最少月份为12和1月，月降雨量分别为6毫米左右，暴雨期普遍出现在 59月，常年暴雨出现的始终期分别在6月底7月初和8月下旬。常年风向为东北偏北风。所以厂区位于城市的最小频率风向上风向东南部。工厂长377米，宽276米，厂区占地面积104052平方米。工厂北侧、东侧和南侧均为城市道路，西侧为其它厂区，大门设置在北边和东北各一处。工厂内部大致设有生产区、储存区、生活区和附属设施区。生活区分为办公楼、职工公寓、休闲中心、食堂、技术安全处、消防处等建筑；附属设施区分为变、配电站、车库、污水处理站、消防水池、锅炉房等建筑。3 工程项目分析3.1 工艺流程介绍3.1.1 生产工艺简述天然气法生产二硫化碳按下式反应进行：CH4 + 4S CS2 + 2H2S该装置采用高压非催化合成工艺生产二硫化碳，以天然气和硫磺为原料来进行反应生成。天然气经压缩、净化后, 在1.3MPa压力下, 进入加热反应炉上部的炉管被预热至400,140的液体硫用液下泵送入加热反应炉上部炉管被汽化、预热, 并与天然气混合, 进行合成反应。反应温度630-650, 反应压力为1.0-1.2MPa。大部分的反应物在加热反应炉内进行反应, 余下的反应物最后在绝热反应器继续进行反应, 使甲烷转化率达96- 97%。反应生成物在硫冷凝器及硫分离器中与过量硫分离。未凝的反应物经脱硫塔, 进一步将硫从塔底分离出来。分离的硫经闪蒸回收二硫化碳后返回反应系统。脱硫塔顶馏出物进入脱硫化氢塔, 塔顶产物为硫化氢及少量未反应的甲烷, 送往克劳斯硫回收系统3。塔底产物为二硫化碳, 经冷却后入成品贮罐, 进而包装成产品。工艺流程如图3.1所示：硫化氢去克劳斯装置闪 蒸脱硫化氢塔脱硫塔硫分离器硫冷凝器反应器加热反应炉硫 天然气二硫化碳成品图3.1高压非催化合成二硫化碳工艺流程图3.1.2 安全防火重点部位1.加热反应炉由于反应温度630-650, 反应压力为1.0-1.2Mpa，温度高，压力也相对较高。而且天然气和生成的二硫化碳蒸汽都是易燃物质，很容易发生火灾，两者的爆炸下限都很低，在生产过程中很容易形成爆炸条件，应特别注意。2.硫化氢经过克劳斯装置回收此处是把脱去的硫化氢经克劳斯装置回收硫。由于硫化氢是易燃且有剧毒物质，处理应特别注意。克劳斯装置是经过对硫化氢的燃烧来生产二氧化硫，从而达到回收硫的作用，有明火作用就要十分注意避免硫化氢达到爆炸极限。3.1.3 安全工作重点1.加热反应炉加热反应炉中完成大部分的反应，余下的在反应器中进行，由于烃类在炉管或反应器的填料上析炭结垢,增大阻力降, 必须经常为此停车进行吹扫, 降低了生产能力。另外, 由于结炭而影响炉管传热, 浪费能量,缩短炉管寿命。除外还应注意静电的防护。2.要使设备和管道严密，不允许有漏气现象，工作场所内硫化氢、二硫化碳和二氧化硫浓度不得超过国家标准规定；经常检查管路，保证畅通，发现堵塞应立即停止加硫，用通钎钻通，以防憋压。3.应经常对生产车间和储存车间里的管路进行密封性检验。4.车间检修用工具必须防爆的，不准用铁器随意敲打，以免发生火花引起爆轰甚至爆炸；必须敲击时，应先浇水并最好用铜、铝等金属工具。3.2 工艺环节的划分3.2.1 生产区二硫化碳的工艺流程共分为六个步骤：反应、冷凝与分离、脱硫、闪蒸、脱硫化氢、回收处理。由于大部分的反应物在加热反应炉炉内反应，未反应的在反应器中反应，两者可设置在同一车间。反应生成物与过量硫的冷凝分离亦可设置一个生产车间，其余的单独设置车间，分别编号为1、2、3、4、5、6。各个生产车间的功能与规模见表3.1。表3.1 各个生产车间的功能与规模编号生产车间功能长（m）宽（m）高（m）面积（） 1硫磺、天然气在其中反应 50 20 81000 2反应生成物与过量硫冷凝分离40 20 8800 3未凝反应物脱硫分离40 20 8800 4过量硫及脱掉的硫经闪蒸回收40 20 8800 5脱硫化氢后提取二硫化碳50 30 81500 6脱去的硫化氢经克劳斯装置脱硫回收4020 88003.2.2 仓储设施由于涉及到多种物品的储存，为了方便工厂对原料与成品的管理，所以在厂内设计储存车间和成品车间。储存车间分两个，其中一个用来储存硫磺（建筑7），另一个是用来储存天然气（建筑8）。成品车间储存二硫化碳成品（建筑9）。下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍。1.硫磺硫磺外观为淡黄色脆性结晶或粉末，有特殊臭味。分子量为32.06，蒸汽压是0.13kPa，闪点为207，熔点为119，沸点为444.6，相对密度 (水1)为2.0。硫磺不溶于水，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。其爆炸下限为2.3g/m3，最大爆炸压力2.736107Pa，硫的化学性质比较活泼，当与强氧化剂混合或作用时，能成为爆炸混合物，遇火容易燃烧，燃烧时发生蓝色火焰，生成有毒和强烈刺激性的二氧化硫气体，硫粉在空中飞扬，能形成带电的云状粉尘，达到爆炸下限浓度时，遇火种立即引起粉尘爆炸，当受到撞击和摩擦时，即可引起爆炸。它是易燃固体，按照建筑设计防火规范(GB50016-2006)4储存物品火灾危险性分类，硫磺属于乙类。可储存于一般库房内，库房通风要良好，严禁与氧化剂、还原剂等性质的物质同库储存。2.天然气天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体。因其主要成分为甲烷，故按甲烷的性质来设计储存车间。甲烷是无色、可燃和无毒的气体。能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为5-15。按照建筑设计防火规范(GB50016-2006)储存物品火灾危险性分类其属于甲类。储存在遮光通风的库房内，远离火源、热源，与其他危险化学品如易燃易爆物品、氧化剂等腰隔离存放。3.二硫化碳二硫化碳纯品是无色易燃液体，不溶于水，有较强的毒性，相对密度1.26，闪点为-30，爆炸极限1.25-5.0，化学性质不太稳定，受日光照射能缓慢分解，与氧化剂和过氧化氢接触能引起燃烧爆炸。按照建筑设计防火规范(GB50016-2006)储存物品火灾危险性分类，其属于甲类，储存在阴凉通风处，而且要一级防火建筑的车间，远离火源、热源，与氧化剂等隔离，库房温度保持在26以下。根据二硫化碳生产工艺所要求的原料及生产的成品，将储存区分为三个建筑。储存区各个建筑物功能与规格如表3.2所示。表3.2储存车间的功能与规格编号储存及成品车间的功能长（m）宽（m）高（m）面积（）7储存硫磺30 20 8 6008储存天然气 30 20 8 6009储存成品二硫化碳 30 20 8 6003.2.3 其他设施工厂是一个大的系统，除主要的生产车间外，还应设置一些辅助设施，如职工公寓、食堂、消防水池、锅炉房、技术安全处等。只有这样整个工厂才能正常运作。各个建筑物的规格如表3.3所示表3.3其他设施的名称和规格编号名称长（m）宽（m）层数面积（）10职工公寓60205120011食堂60302180012办公楼50204100013会议室40302120014休闲中心50403200015技术安全处3520270016消防处40301120017变、配电站2020140018消防水池3020160019水泵站2020140020锅炉房3020160021污水处理站3020160022车库302016004 区域划分根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-2008)54.1.1 在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，合理布置。4.1.2 石油化工企业的生产区宜位于邻近城镇或居民区全年最小频率风向的上风侧。此二硫化碳厂位于成都市某工业园区内，工厂所处属亚热带湿润季风气候区,常年风向为东北偏北风。所以厂房应设置在全年最小频率风向的上风侧，即位于城市的东南部。根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-2008)4.1.3 在山区或丘陵地区，石油化工企业的生产区应避免布置在窝风地带。4.1.4 石油化工企业的生产区沿江河岸布置时，宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建筑物或构筑物的下游。4.1.5 石油化工企业应采取防止泄漏的可燃液体和受污染的消防水排出厂外的措施。4.1.6 公路和地区架空电力线路严禁穿越生产区。 此二硫化碳厂通风良好，布置在城市江河的下游，采取防止泄漏的可燃液体和受污染的消防水排出厂外的措施。根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-2008)4.1.9 石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距不应小于表4.1.9(见下表4.1)的规定。 高架火炬的防火间距应根据人或设备允许的辐射热强度计算确定，对可能携带可燃液体的高架火炬的防火间距不应小于表4.1.9的规定。表4.1石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距相邻工厂或设施防火间距（m）液化烃罐组（罐外壁）甲、乙类液体罐组（罐外壁）可能携带可燃液体的高架火炬（火炬中心）甲乙类工艺装置或设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）全厂性或区域性重要设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）居民区、公共福利设施、村庄15010012010025相邻工厂（围墙或用地边界线）120701205070厂外铁路国家铁路线（中心线）55458035厂外企业铁路线（中心线）45358030国家或工业区铁路编组站（铁路中心线或建筑物）5545803525厂外公路高速公路、一级公路（路边）35308030其他公路（路边）25206020变配电站（围墙）80501204025架空电力线路（中心线）1.5倍塔杆高度1.5倍塔杆高度801.5倍塔杆高度、国家架空通信线路（中心线）50408040通航江、河、海岸边25258020地区埋地输油管道原油及成品油（管道中心）3030603030液化烃（管道中心）6060806060地区埋地输气管道（管道中心）3030603030装卸油品码头（码头前沿）70601206060据此可知，由于此处涉及的为天然气储存仓库(建筑8)，与居民区的防火间距不小于150m；与西侧其他厂区的最小防火间距为120m；与厂外一般公路防火间距不小于25m。二硫化碳甲类液体仓库 (建筑9)，与居民区的防火间距不小于100m；与西侧其他厂区的最小防火间距为70m；与厂外一般公路防火间距不小于20m。5 总平面的布置5.1 分区布置为了满足工厂生产、生活与发展的需要，充分考虑到工厂所处的地理位置和全年最小风频风向，周边的环境和生产过程中所涉及到的危险化学物质的危险性，工厂周边居住人群的人身财产安全，各个生产环节流程持续快速进行与火灾爆炸危险等多方面因素，把整个工厂大致划分成了四大区域：生产区、储存区、生活区、附属设施区。即从西到东依次为锅炉房、车库、办公楼、职工公寓、休闲中心；从北到南为办公楼技术安全处、消防水池、生产车间。5.2 火灾危险类别的确定5.2.1 二硫化碳及生产原料的理化性质简介1.二硫化碳分子式CS2，是一种无色易燃有毒液体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂，相对密度(水=1)1.26，闪点为-30，储存在阴凉、通风、一级防火建筑的库房，远离火源、热源，避免日光直晒，与氧化剂、强酸等隔离，库房温度保持在26以下。火灾危险性为甲类。2. 硫磺硫磺别名硫、胶体硫、硫黄块。外观为淡黄色脆性结晶或粉末，有特殊臭味。分子量为32.06，蒸汽压是0.13kPa，闪点为207，熔点为119，沸点为444.6，相对密度(水1)为2.0。硫磺不溶于水，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。作为易燃固体，硫磺主要用于制造染料、农药、火柴、火药、橡胶、人造丝等。可储存在一般库房内，库房通风良好，门窗开关灵活，通风畅，可与其他易燃固体同存，严禁与氧化剂、强还原剂、酸碱类等性质不同的物品同库储存。火灾危险性为乙类。3.天然气天然气的主要成分为甲烷，其分子式为CH4，甲烷是无色、可燃和无毒的气体，分子量：16.04，熔 点 -182.5，沸点：-164，相对密度(水=1)0.42，闪点为-188。能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为5-15。储存在遮光通风的库房内，远离火源、热源，与其他危险化学品，特别是易燃品、爆炸品、氧化剂等隔离存放。火灾危险性为甲类。5.2.2 生产工艺火灾危险分类根据建筑设计防火规范（GB50016-2006）表3.1.1（见附录中表A1生产的火灾危险性分类）可知硫和天然气在加热反应炉和反应器中反应属于甲类生产，反应生成物与过量硫的冷凝与分离，未凝反应物的脱硫分离以及闪蒸、脱硫化氢、克劳斯装置回收都是属于甲类生产。有如下理由：天然气爆炸下限低于10，生产类别为甲类，反应生成的二硫化碳闪点为-30，小于28，属于甲类生产类别，所以整个反应过程都基本贯穿着天然气和生成的二硫化碳，到后来的脱硫化氢后，硫化氢经克劳斯装置回收，由于硫化氢爆炸极限为4.3-45.5，爆炸下限低于10，所以它们亦属于甲类生产类别。5.2.3 储存区火灾危险分类根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)表3.1.3（见附录中表A2储存物品火灾危险性分类）有：二硫化碳和天然气分别由于其闪点低于28和爆炸下限小于10，仓库火灾危险性类别都为甲类；硫磺是不属于甲类的化学易燃危险固体，仓库火灾危险性类别应为乙类。5.3 耐火等级的确定5.3.1 生产区根据生产区厂房的火灾危险类别，依据建筑设计防火规范(GB50016-2006)表3.3.1（见附录中表A3厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积）确定各厂房的耐火等级及厂房面积。此次设计厂房全为单层厂房，编号1至6号生产车间火灾危险类别都为甲类，选择耐火等级为一级 ，厂房面积前五个分别为1000、800m2、800m2、800m2、1500m2，最后一个克劳斯装置回收厂房面积800m2。5.3.2 储存区根据库房的火灾危险类别，依据建筑设计防火规范(GB50016-2006)表3.3.2（见附录中表A4库房的耐火等级、层数和占地面积）库房的耐火等级、层数和占地面积确定各库房的耐火等级及库房择耐火等级均为二级，面积均为600；9号建筑物为丙类，选择耐火等级为二级，面积为600。5.3.3 生活区根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)表5.1.7（见附录表A5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）。职工公寓耐火等级设为二级，建筑层数5层，建筑面积1200m2。食堂耐火等级三级，层数2层，建筑面积1800m2。办公楼耐火等级三级，建筑层数4层，建筑面积1000m2。会议室耐火等级设为三级，建筑层数二层，建筑面积1200m2。休闲中心耐火等级二级，建筑层数为三层，建筑面积2000m2。技术安全处耐火等级三级建筑层数2层，建筑面积700m2。消防处耐火等级二级，建筑层数单层，建筑面积1200m2。5.3.4 附属设施区根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)8.6.4 独立建造的消防水泵房，其耐火等级不应低于二级。附设在建筑中的消防水泵房应按本规范第7.2.5条的规定与其它部位隔开。故在此设计为耐火等级为一级，建筑面积为400m2，单层。其它像车库设为三级，建筑面积为600m2，单层。变、配电站和消防水池、锅炉房、污水处理站都设为二级，单层，建筑面积分别为400m2 、600m2 、600m2 、600m2。综上所述,生产区、储存区、生活区及附属设施区火灾危险类别与耐火等级如表5.1所示：表5.1 厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积项目类别编号建筑物名称火灾危险类别耐火等级层数面积(m2)生产区1生产车间1甲类一级单层10002生产车间2甲类一级单层8003生产车间3甲类一级单层8004生产车间4甲类一级单层8005生产车间5甲类一级单层15006生产车间6甲类一级单层800储存区7储存库1乙类二级单层6008储存库2甲类一级单层6009成品库甲类一级单层600生活区10职工公寓二级五层120011食堂三级二层180012办公楼三级四层100013会议室三级二层120014休闲中心二级三层200015技术安全处三级二层70016消防处二级单层1200附属设施区17变、配电站二级单层40018消防水池二级单层60019水泵站一级单层40020锅炉房二级单层60021污水处理站二级单层60022车库三级单层6005.4 防火间距5.4.1 防火间距设计原则本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据石油化工企业设计规范4.2.12 石油化工企业总平面布置的防火间距除本规范另有规定外，不应小于表4.2.12的规定。工艺装置或设施（罐组除外）之间的防火距离应按相邻最近的设备、建筑物或构筑物确定，其防火间距起止点应符合本规范附录A的规定。高架火炬的防火间距应根据人或设备允许的安全辐射热强度计算确定，对可能携带可燃液体的高架火炬的防火间距不应小于表4.2.12规定。此处石油化工企业总平面布置的防火间距以表4.2.12要求的作为最低标准进行确定。并且只考虑邻近建构筑物只的防火间距。每个分区内各建构筑物之间的防火间距确定以后，要对分区之间的各建构筑物之间的防火间距进行确定。本次设计主要考虑全厂重要性设施与甲类厂房、库房之间的防火间距要求，根据规范应为35m。除此还根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)表3.4.1(厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑之间的防火间距)、表3.5.2(乙、丙、丁、戊类仓库之间及民用建筑之间的防火间距)和表5.2.1(民用建筑之间的防火间距)来确定。5.4.2 防火间距的确定根据以上原则，再考虑工厂整体布局的整齐美观，工厂内各建构筑物之间的防火确定见附录表E。所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距，再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内主要、次要道路之间的距离，对工厂总平面布置见详图。6 防爆电气的设计6.1 划分爆炸危险区域根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-92) 6第2.2.3条释放源应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分级，并应符合下列规定。三、第二级释放源：预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源。类似下列情况的，可划为第二级释放源： 1.正常运行时不能出现释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处； 2.正常运行时不能释放易燃物质的法兰、连接件和管道接头； 3.正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔和其它孔口处；第2.2.5条 爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定，并应符合下列规定。 一、首先应按下列释放源的级别划分区域： 1.存在连续级释放源的区域可划为0区； 2存在第一级释放源的区域可划为1区； 3存在第二级释放源的区域可划为2区。 结合1号车间的反应物质和反应原理可知该生产区域存在的释放源为第二级释放源。存在第二级释放源的区域可划为2区。针对生产车间二硫化碳的爆炸危险性区域划分见附录图D。6.2 防爆电气选择6.2.1 爆炸性混合物分级、分组生产区域内主要的爆炸危险性气体天然气(甲烷)和蒸汽二硫化碳，甲烷引燃温度538，大于450，组别为T1；最大试验安全间隙1.14，大于0.9，级别应为A。二硫化碳引燃温度102，处于100至135之间，组别为T5；最大试验安全间隙0.34，小于0.5，为C。此划分是根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-92)表2.4.1和表2.4.2的规定(见下表6.1和6.2)。表6.1最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MIC）分级表表6.2爆炸性气体混合物应按引燃温度分级表6.2.2 防爆电气选择根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-92)第2.5.2条 爆炸性气体环境电气设备的选择应符合下列规定： 一、根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求，应选择相应的电气设备。 二、选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。当存在有两种以上易燃性物质形成的爆炸性气体混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。 三、爆炸危险区域内的电气设备，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求。第2.5.3条 各种电气设备防爆结构的选型应符合下列规定：一、旋转电机防爆结构的选型应符合表2.5.3-1(见附录B1表)的规定。 二、低压变压器防爆结构的选型应符合表2.5.3-2(见附录B2表)的规定。 三、低压开关和控制器类防爆结构的选型应符合表2.5.3-3(见附录B3表)的规定。四、灯具类防爆结构的选型应符合表2.5.3-4(见附录B4表)的规定。五、信号报警装置等电气设备防爆结构的选型应符合表2.5.3-5(见附录B5表)的规定。据此来对该厂房进行防爆电气的选择。具体选型见附录。7 泄爆方式确定及泄爆面积计算7.1 泄爆方式根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)第3.6.1条 有爆炸危险的甲、乙类厂房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式。其承重结构宜采用钢筋混凝土或钢框架、排架结构。第3.6.2条 有爆炸危险的甲、乙类厂房应设置泄压设施。第3.6.4条 泄压设施宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等，不应采用普通玻璃。泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危险的部位。作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体的单位质量不宜超过60kg/m2。屋顶上的泄压设施应采取防冰雪积聚措施。第3.6.5 散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房，宜采用轻质屋面板的全部或局部作为泄压面积。顶棚应尽量平整、避免死角，厂房上部空间应通风良好。第3.6.6条 散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房，应采用不发火花的地面。采用绝缘材料作整体面层时，应采取防静电措施。散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑，并易于清扫。第3.6.7条 有爆炸危险的甲、乙类生产部位，宜设置在单层厂房靠外墙的泄压设施或多层厂房顶层靠外墙的泄压设施附近。有爆炸危险的设备宜避开厂房的梁、柱等主要承重构件布置。第3.6.13条 有爆炸危险的甲、乙类仓库，宜按本节规定采取防爆措施、设置泄压设施。由此储存天然气的仓库宜采用轻质屋面板的全部或局部作为泄压面积，顶棚应尽量平整、避免死角，厂房上部空间应通风良好。生产车间编号1至6号和储存二硫化碳的仓库应采用不发火花的地面，宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等。7.2 泄爆面积的计算根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)第3.6.3条 有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积宜按下式计算，但当厂房的长径比大于3时，宜将该建筑划分为长径比小于等于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积：A=10CV2/3式中 A泄压面积，m2；V厂房的容积，m3；C厂房容积为1000m3时的泄压比，可按表3.6.3选取，m2/m3。表3.6.3厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比值（m2/m3）厂房内爆炸性危险物质的类别C值氨以及粮食、纸、皮革、铅、铬、铜等K尘10MPams-1的粉尘0.030木屑、炭屑、煤粉、锑、锡等10MPams-1K尘30MPams-1的粉尘0.055丙酮、汽油、甲醇、液化石油气、甲烷、喷漆间或干燥室以及苯酚树脂、铝、镁、锆等K尘30MPams-1的粉尘0.110乙烯0.16乙炔0.20氢0.25注：长径比为建筑平面几何外形尺寸中的最长尺寸与其横截面周长的积和4.0倍的该建筑横截面积之比。首先求长径比，以生产车间1为例：已知车间长宽高分别为50m、20m、8m，其横截面周长为(20+8+20+8=56m),横截面积(208=160m)。长径比=(5056)(1604.0)=4.3753先将其平均划分成两区域，每个小的区域的长为25m，宽为10m。且长径比相同，计算如下：长径比=(2556)(1604.0)=2.18753故可以根据式 A=10CV2/3来计算。其中V=25108=2000m3，C取0.11，则可得： A=100.1120002/3=174.6m2因为屋顶的面积为2510=250m2大于泄爆面积，采用轻质屋顶泄爆即可。8 灭火器的配置8.1 灭火器的选择 针对生产车间和储存仓库来进行灭火器的配置。根据建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005)7第3.1.1条 灭火器配置场所的火灾种类应根据该场所内的物质及其燃烧特性进行分类。第3.1.2条 灭火器配置场所的火灾种类可划分为以下五类：1 A类火灾：固体物质火灾。2 B类火灾：液体火灾或可熔化固体物质火灾。3 C类火灾：气体火灾。4 D类火灾：金属火灾。5 E类火灾(带电火灾)：物体带电燃烧的火灾储存的原料天然气、硫磺和二硫化碳成品发生的火灾分别属于C类、A类和B类火灾，生产车间涉及天然气和二硫化碳。根据第3.2.1条 工业建筑灭火器配置场所的危险等级，应根据其生产、使用、储存物品的火灾危险性，可燃物数量，火灾蔓延速度，扑救难易程度等因素，划分为以下三级：1 严重危险级：火灾危险性大，可燃物多，起火后蔓延迅速，扑救困难，容易造成重大财产损失的场所；2 中危险级：火灾危险性较大，可燃物较多，起火后蔓延较迅速，扑救较难的场所；3 轻危险级：火灾危险性较小，可燃物较少，起火后蔓延较缓慢，扑救较易的场所。依据附录中表C1工业建筑灭火器配置场所的危险等级举例，此处涉及的储存区火灾危险等级分别为严重危险级、中危险级、严重危险级，生产车间的火灾危险等级全为严重危险级。据第4.2.1条 A类火灾场所应选择水型灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、泡沫灭火器或卤代烷灭火器。 第4.2.2条 B类火灾场所应选择泡沫灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、二氧化碳灭火器、灭B类火灾的水型灭火器或卤代烷灭火器。极性溶剂的B类火灾场所应选择灭B类火灾的抗溶性灭火器。第4.2.3条 C类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、二氧化碳灭火器或卤代烷灭火器。故此处硫磺仓库选择泡沫灭火器，天然气仓库选择碳酸氢钠干粉灭火器，二硫化碳成品库选碳酸氢钠干粉灭火器，生产车间选碳酸氢钠干粉灭火器。8.2 灭火器设置与配置根据建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005)第5.1.15.1.5条的相关规定：5.1.1灭火器应设置在位置明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散。5.1.2对有视线障碍的灭火器设置点，应设置指示其位置的发光标志。5.1.3 灭火器的摆放应稳固，其铭牌应朝外。手提式灭火器宜设置在灭火器箱内或挂钩、托架上，其顶部离地面高度不应大于1.50m；底部离地面高度不宜小于0.08m。灭火器箱不得上锁。5.1.4 灭火器不宜设置在潮湿或强腐蚀性的地点。当必须设置时，应有相应的保护措施。灭火器设置在室外时，应有相应的保护措施。5.1.5灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点。根据5.2.1设置在A类火灾场所的灭火器，其最大保护距离应符合表8.1的规定。5.2.2设置在B、C类火灾场所的灭火器，其最大保护距离应符合表8.2的规定。表8.1 A类火灾场所的灭火器最大保护距离(m) 灭器型式危险等级手提式灭火器推车式灭火器严重危险级1530中危险级2040轻危险级2550表8.2 B、C类火灾场所的灭火器最大保护距离(m) 灭器型式危险等级手提式灭火器推车式灭火器严重危险级918中危险级1224轻危险级1530根据6.2.1 A类火灾场所灭火器的最低配置基准应符合表8. 3的规定，6.2.2 B、C类火灾场所灭火器的最低配置基准应符合表8.4的规定。表8.3 A类火灾场所灭火器的最低配置基准危险等级严重危险级中危险级轻危险级单具灭火器最小配置灭火级别3A2A1A单位灭火级别最大保护面积 (m2/A)5075100表8.4 B、C类火灾场所灭火器的最低配置基准危险等级严重危险级中危险级轻危险级单具灭火器最小配置灭火级别89B55B21B单位灭火级别最大保护面积 (m2/B)0.51.01.5根据7.3.1对储存二硫化碳成品仓库的最小需配灭火级别应按下式计算：S Q = K U式中 Q 计算单元的最小需配灭火级别（A或B）； S 计算单元的保护面积（m2）； U A类或B类火灾场所单位灭火级别最大保护面积（m2/A或 m2/B）； K 修正系数。根据建筑设计防火规范(GB50016-2006)8.3.1 建筑占地面积大于300m2(此处的建筑面积600m2)的厂房(仓库)应设置DN65的室内消火栓。根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-2008)8.7.1和8.7.2 二硫化碳属于甲类液体，应采用固定式泡沫灭火系统。所以室内应设消火栓系统和灭火系统，故K=0.5(修正系数选取见表8.5)，火灾危险等级为严重危险级。储存二硫化碳成品仓库 S=3020=600m2， U=0.5 经计算 Q =600根据7.3.4对储存二硫化碳成品仓库中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别应按下式计算： Q Qe = N式中 Qe 计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别（A或 B） ； N 计算单元中的灭火器设置点数（个）。在每个设置点处都设置有手提式灭火器，由表8.2.2可知最大保护距离为9m，根据厂房的面积可以确定厂房的设置点数为6，即N=6。又Q =600，所以有： Qe =6006=100B由于此处灭火器的最小配置灭火级别为89B，所以由建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005)附录A(见附录表C1手提式灭火器类型、规格和灭火级别与表C2推车式灭火器类型、规格和灭火级别)在每个设置点选择2个MF6型手提式灭火器。在储存二硫化碳成品仓库共设置6个配置点，在每个设置点选择2个MF6型手提式灭火器。设置点如图8.1所示：表8.5修正系数计算单元K未设室内消火栓系统和灭火系统1.0设有室内消火栓系统0.9设有灭火系统0.7设有室内消火栓系统和灭火系统0.5可燃物露天堆场甲、乙、丙类液体储罐区可燃气体储罐区0.3 20m 30m图8.1储存二硫化碳成品仓库灭火器设置点示例图9总结通过这次课程设计，了解了石油化工企业防火防爆设计的一般程序：从生产工艺流程入手，分析其所带来的火灾危险重点部位，划分工艺环节；考虑工厂选址，确定选择地方的全年的平均温度、全年降水量、全年最小风频风向等；对工厂进行总平面布置，确定火灾危险性类别，确定耐火等级，确定防火间距等；考虑设备防爆电气的选择；考虑泄爆方式，计算泄爆面积；最后对生产区和储存区的灭火器进行选择、设置和配置。从而对工厂的防火防爆部位进行很好的划分，并提出了较好的应对措施。同时对防火防爆工程这门课有了系统的认识与掌握，从以前的无所适从到现在至少知道防火防爆技术的一般性知识，为后续的学习起了一定的铺垫作用。知识需要自己去总结、去获取、去发现，在这里一点也不错。此外，防火防爆设计离不开各种法律、规范和标准，这就很需要我们去认识，并加于应用，使我们的设计有法可依、有理可据。在这里应特别注意标准、规范等实施的期限，不要使用过期的标准、规范。总的来说，这次课程设计使自己分析问题更加全面，学会了使用标准、规范；对绘制工厂总的平面布置图方面加深了自己作图能力的锻炼；学会了诸如泄爆面积的计算、灭火器配置设计计算等方法。但同时也遇到一些问题，如防火间距的确定等。石油化工企业是一个复杂的生产系统，里面存在的未识别出的危险源依然很多，这就需要我们在日常生产过程中加以辨识。不能光是靠在选址前的那一点点微薄的设计，还应在后面投产之后进行安全检查、安全评价等，营造自己的安全文化，只有这样才能更好的防止事故的发生，尤其是像火灾、爆炸这类重大生产安全事故。参考文献1 国家安全生产监督管理总局公告（2010年第2号）.2 韩建多,张雅娟,韩珑.天然气法