课程设计丙烯球罐区的安全设计

1、丙烯球罐区的安全设计 1 大学 课程设计课程设计( (论文论文) ) 题 目： 300m3丙烯罐区的安全 学生姓名： 学 号： 班 级： 专 业： 指导教师： 丙烯球罐区的安全设计 2 摘要摘要 由于工业过程特别是化工工业、石油化学工业为代表的高能化、自动化大型生产装置 在世界范围内的迅速发展，灾害性爆炸事故、火灾事故、大范围人群中毒事故不断出现， 这些灾害所造成的后果和社会问题远远超过事故本身。随着经济规模越来越宏大、高科技 越来越密集，避免化学工业灾害性事故成为工业装置平稳安全运行的核心问题。 本次论文通过对 300 丙烯球罐区球罐的设计、强度设计、附件设计及其防火防爆安全 技术设计，以技

2、术上先进性、可行性，经济上合理性为前提，综合分析丙烯的物理、化学 性质，通过其危险性的分析来设计储罐区的布置。同时对重大事故分析、安全管理制度和 措施的研究来制定一系列的预防措施，从而保证过程正常运行、安全生产，为创造一个良 好的工作环境提供了保障。 关键词：球罐 防火防爆 安全设计 管理制度 丙烯球罐区的安全设计 3 目录目录 第一章第一章 概述概述.5 一、丙烯的性质一、丙烯的性质.5 1、丙烯的理化性质.5 2、丙烯的毒性.5 二、丙烯的危害二、丙烯的危害.5 1、环境危害.6 2、危险特性.6 三、事故的预防与控制三、事故的预防与控制.6 1、操作储存的注意事项.6 2、个体防护.6

3、3、事故应急处理.7 四、法规信息四、法规信息.7 第二章第二章 总平面布置设计总平面布置设计.8 一、丙烯球罐区的方位布置一、丙烯球罐区的方位布置.8 1、区域规划.8 2、工厂总平面的布置.9 二、厂内道路及罐区的布置二、厂内道路及罐区的布置.10 1、道路的规划.10 2、罐区的布置.11 三、管线的布置三、管线的布置.12 1、简单设置.12 2、管线保冷大都是用发泡的泡沫塑料成型管壳.13 3、弯曲、异形处的保冷.13 4、外防护层.13 四、防火堤的设计原则四、防火堤的设计原则.14 第三章第三章 球罐的设计球罐的设计.15 一、球罐的设计条件一、球罐的设计条件.15 二、罐体的设

4、计二、罐体的设计.15 1、球罐材料的确定.15 2、罐体制造.15 三、球罐的附件三、球罐的附件.16 1、附件的简介.16 丙烯球罐区的安全设计 4 2、安全阀.16 3、梯子平台.18 4、水喷淋装置.18 5、液位计.19 6、压力表.20 7、温度计.20 8、防雷、防静电装置.21 第四章第四章 罐区的消防安全设计罐区的消防安全设计.22 一、球罐区消防安全的注意事项一、球罐区消防安全的注意事项.22 1、消防给水系统.22 2、罐区的消防.22 3、球罐的安全措施.23 二、二、水喷雾消防冷却系统的介绍水喷雾消防冷却系统的介绍.24 1、水喷雾系统的作用.24 2、水雾喷头的选型

5、.25 三、球罐区水喷雾消防冷却系统的设计三、球罐区水喷雾消防冷却系统的设计.26 1、供水管道设计.26 2、系统控制.27 3、水雾喷头的布置.27 4、设计冷却水喷雾强度核算.28 四、球罐区消防系统的监督与维护四、球罐区消防系统的监督与维护.30 第五章第五章 重大事故后果分析重大事故后果分析.31 一、引起重大事故的原因一、引起重大事故的原因.31 1、火灾危险性分析.31 2、液化丙烯火灾爆炸的事故树分析（fta）.32 二、重大事故后果分析计算二、重大事故后果分析计算.34 1、丙烯球罐火灾爆炸的伤害模型.34 2、丙烯球罐火灾爆炸的定量评价计算（球罐蒸气云爆炸）.34 第六章第

6、六章 安全管理措施及制度安全管理措施及制度.36 一、防雷电一、防雷电.36 1、雷电的危害.36 2、雷电的安全防护措施.36 二、防静电二、防静电.36 1、静电的危害.36 2、静电的安全防护措施.37 三、开停车制度三、开停车制度.37 1、装置的开车管理.37 2、装置的停车管理.38 四、防泄漏四、防泄漏.38 1、丙烯的泄漏.38 2、防泄漏的安全措施.38 3、丙烯泄漏的应急处理措施.39 参考文献参考文献.40 丙烯球罐区的安全设计 5 第一章第一章 概述概述 一、丙烯的性质一、丙烯的性质 1、丙烯的理化性质、丙烯的理化性质 丙烯（propene,ch2=chch3）常温下为

7、无色、无臭、稍带有甜味的气体。 分子量 42.08，密度 0.5139g/cm3(20/4)，冰点-185.3，沸点-47.4。易燃， 爆炸极限为 2%11%。不溶于水，溶于有机溶剂。 丙烯是三大合成材料的基本原料,主要用于生产丙烯腈、异丙烯、丙酮和环 氧丙烷等。 2、丙烯的毒性、丙烯的毒性 本品为单纯窒息剂及轻度麻醉剂。 (1)急性中毒：人吸入丙烯可引起意识丧失，当浓度为 15时，需 30 分钟； 24时，需 3 分钟；3540时，需 20 秒钟；40以上时，仅需 6 秒钟，并 引起呕吐。 (2)慢性影响：长期接触可引起头昏、乏力、全身不适、思维不集中。个别 人胃肠道功能发生紊乱。 丙烯主要

8、经呼吸道侵入人体。吸入 6.4%浓度，历时 2.25min，有感觉异常 和注意力不集中；12.8%，1min 同样的症状较明显；15%，30min 或 24%33%，3min 可引起意识丧失；40%以上时，仅 6s 即意识丧失，并引起呕 丙烯球罐区的安全设计 6 吐眩晕。数分钟接触后，尚可引起眼睑及面潮红、流泪、咳嗽；50%2min 引起 麻醉，然而停止接触可完全恢复。 丙烯嗅觉阈为 17.3mg/m3，近 1mg/m3 时眼轻度敏感。丙烯的慢性影响与 乙烯相似。 二、丙烯的危害二、丙烯的危害 1、环境危害、环境危害 丙烯对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。 2、危险特性、危险特性 易

9、燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。 与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反应。 气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。 有害燃烧产物： 一氧化碳、二氧化碳。 三、事故的预防与控制三、事故的预防与控制 1、操作储存的注意事项、操作储存的注意事项 (1) 密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规 程。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防 止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类接触。在传送过程中，钢 瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及

10、附件 破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。 (2) 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过 30。应 与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用 易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。 丙烯球罐区的安全设计 7 2、个体防护、个体防护 (1) 工程控制：生产过程密闭，全面通风。 (2) 呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下，佩戴自吸 过滤式防毒面具（半面罩） 。 (3) 眼睛防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可戴化学安全防护眼 镜。 (4) 身体防护：穿防静电工作服。 (5) 手防护：戴一般作业防护手

11、套。 (6) 其他防护：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性 空间或其它高浓度区作业，须有人监护。 3、事故应急处理、事故应急处理 丙烯泄漏后，应迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限 制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。 尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等 地方，防止气体进入。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤 或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装 设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。 四、法规信息四、法规信息 化学危险物品安全管理条

12、例(1987 年 2 月 17 日国务院发布)， 化学危 险物品安全管理条例实施细则(化劳发1992 677 号)， 工作场所安全使用化 学品规定(1996劳部发 423 号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、 储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；常用危险化学品的分类及标志 (gb 13690-92)将该物质划为第 2.1 类易燃气体。 丙烯球罐区的安全设计 8 第二章第二章 总平面布置设计总平面布置设计 一、丙烯球罐区的方位布置一、丙烯球罐区的方位布置 1、区域规划、区域规划 (1) 由于球罐内储存的是有毒易燃易爆的甲 a 类液体，而且丙烯在常温常 压下是气态，所以在进行区域规划时，

13、应根据石油化工企业及其相邻的工厂或 设施的特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，合理布置。 (2) 石油化工企业的生产区，宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向 的上风侧。 (3) 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) 石油化工企业的液化烃或可燃液体的罐区邻近江河、海岸布置时，应 采取防止泄漏的可燃液体流入水域的措施。 (5) 石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距，不应小于表 2-1 的规定。 (6) 高架火炬的防火距离，应经幅射热计算确定；对可能携带可燃液体的 高架火炬的防火距离，并不应小于表 2-1 规

14、定。 丙烯球罐区的安全设计 9 表 21 石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距（单位：m） 注： a. 括号内指防火间距起止点。 b. 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 石油化工企业的距离有特殊要求时，应按有关规定执行。 2、工厂总平面的布置、工厂总平面的布置 (1) 工厂总平面，应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾 丙烯球罐区的安全设计 10 危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置。 (2) 可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、装卸区或全厂性污水处理场等 设施，宜布置在人员集中场所，及明火或散发火花地点的全年最小频率风向的 上风侧；在山区或

15、丘陵地区，并应避免布置在窝风地带。 (3) 液化烃罐组或可燃液体罐组，不应毗邻布置在高于工艺装置、全厂性 重要设施或人员集中场所的阶梯上。但受条件限制或有工艺要求时，可燃液体 原料储罐可毗邻布置在高架工艺装置的阶梯上。 (4) 当厂区采用阶梯式布置时，阶梯间应有防止泄漏的可燃液体漫流的措 施。 (5) 全厂性的高架火炬，宜位于生产区全年最小频率风向的上风侧。空气 分离装置，应布置在空气清洁地段并位于散发乙炔、其他烃类气体、粉尘等场 所的全年最小频率风向的下风侧。 (6) 液化烃罐组或可燃液体罐组，不宜紧靠排洪沟布置。 (7) 汽车装卸站、液化烃灌装站、甲类物品仓库等机动车辆频繁进出的设 施，应

16、市容在厂区边缘或厂区外，并宜设围墙独立成区。 (8) 采用架空电力线路进出厂区的总变配电所，应布置在厂区边缘。 二、厂内道路及罐区的布置二、厂内道路及罐区的布置 1、道路的规划、道路的规划 (1) 工厂主要出入口不应少于两个，并宜位于不同方位。 (2) 工艺装置区、罐区、可燃物料装卸区及其仓库区，应设环形消防车道， 当受地形条件限制时，可设有回车场的尽头式消防车道。 (3) 液化烃、可燃液体的罐区内的储罐与消防车道的距离，应符合下列规 定：任何储罐的中心至不同方向的两条消防车道的距离，均不应大于 120m；当 仅一侧有消防车道时，车道至任何储罐的中心，不应大于 80m。 (4) 主干道及其厂外

17、延伸部分，应避免与调车频繁的厂内铁路或邻近厂区 的厂外铁路平交。 (5) 路面上净空高度不宜低于 5m。 丙烯球罐区的安全设计 11 (6) 消防道路的路面高度不应小于 6m。 (7) 路面内缘转弯半径不宜小于 12m。 (8) 库内道路(包括消防车道)路面边缘邻设施的最小净距,见表 22。 表 22路面边缘距相邻设施最小净距 序号相邻设施名称最小净距（m） 1防火堤外坡脚线3 2围墙1 3建筑物外墙6.0-9.0 4电杆、灯柱、管线支架1 注： a. 表中最小净距、城市型厂内道路自路面边缘算起,公路型厂内道路自路 肩缘算起。路.肩宽度一般为 1.0 或 1.5m,条件受限时可减少至 0.5m

18、 或 0.75m; b. 生产工艺有特殊要求的建(构)筑物及管线至道路边缘的最小净距,应符合 现行有关规定的要求; c. 当厂内道路与建(构)筑物之间设置边沟、管线等或绿化时,应按需要另行 确定其净距。 (9) 当道路路面高出附近地面 2.5m 以上、且在距道路边缘 15m 范围内，有 工艺装置或可燃气体、液化烃、可燃液体的储罐及管道时，应在该段道路的边 缘设护墩、矮墙等防护设施。 (10) 生产区的道路宜采用双车道；若为单车道应满足错车要求。 (11) 可供消防车通行的装置内道路的装置，应符合下列规定： 1) 装置内应设贯通式道路。当装置宽度小于或等于 60m，且装置外两侧设 有消防车道时，

19、可不设贯通式道路； 2) 道路的宽度不应小于 4m，路面上的净空高度不应小于 4.5m。 2、罐区的布置、罐区的布置 (1) 液化烃、可燃气体、助燃气体的罐组内，储罐的防火间距不应小于表 2-3 的规定。 表 2-3 液化烃、可燃气体、助燃气体的罐组内储罐的防火间距 丙烯球罐区的安全设计 12 注： a. d 为相邻较大储罐的直径。 b. 不同型式储罐之间的防火距离，应采用较大值。 c. 液氨、液氧储罐的防火间距同液化烃储罐。 (2) 相邻液化烃罐组储罐间的距离，不应小于 16m。 (3) 液化烃压力储罐宜设不高于 0.6m 的防火堤，防火堤距储罐不应小于 3m，堤内应采用现浇混凝土地面，并宜

20、坡向四周。防火堤内的隔堤不宜高于 0.3m (4) 低温的液氨储罐、液化烃储罐应设防火堤，堤内有效容积应为一个最 大储罐容积的 60。 (5) 液化烃储罐的安全阀出口管，应接至火炬系统。确有困难时，可就地 放空，但其排气管口应高出相邻最高储罐罐顶平台 3m 以上。 (6) 在同一罐组内，宜布置火灾危险性类别相同或相近的储罐；沸溢性液 体的储罐，不应与非沸溢性液体储罐同组布置；液化烃的储罐，不应与可燃液 体储罐同组布置。 (7) 液化烃的储罐，应设液位计、温度汁、压力表安全阀；以及高液位报 警装置或高液位自动联锁切断进料装置。 三、管线的布置三、管线的布置 1、简单设置、简单设置 (1) 沿地面

21、或低支架敷设的管道，不应环绕工艺装置或罐组四周布置。 (2) 管道及其桁架跨越厂内道路的净空高度，不应小于 5m。 丙烯球罐区的安全设计 13 (3) 可燃气体、液化烃、可燃液体的管道横穿铁路或道路时，应敷设在管 涵或套管内。 (4) 可燃气体、液化烃、可燃液体的管道，不得穿越或跨越与其无关的炼 油工艺装置、化工生产单元或设施；但可跨越罐区泵房（棚） 。在跨越泵房（棚） 的管道上，不应设置阀门、法兰、螺纹接头和补偿器等。 (5) 布置在公路型道路路肩上的管架支柱、照明电杆、行道树或标志杆等， 应符合下列规定： 1) 至双车道路面边缘不应小于 0.5m； 2) 至单车道中心线不应小于 3m。 (

22、6) 设备和管道应根据其内部材料的火灾危险性和操作条件，设置相应的 仪表、报警讯号、自动联锁保护系统或紧急停车措施。 (7) 甲、乙，类设备和管道，应有惰性气体置换设施。 (8) 罐组之间的管道布置，不应妨碍消防车的通行。 2、管线保冷大都是用发泡的泡沫塑料成型管壳、管线保冷大都是用发泡的泡沫塑料成型管壳 球罐道生产车间 600 的 6 英寸保冷管线设计 (1) 与保温施工防潮方法不同。不仅要安装足以防潮的外防护层，还要对 长方形和圆形接缝处的密封材料的选择进行细致的研究。 (2) 当包冷层的厚度超过 75mm 时，最好分二层进行施工。此时，内部温 度相当低则对第一层和第二层的包冷材料分别选择

23、不同的材料。 (3) 使用聚苯乙烯泡沫管壳时，高温下熔融的沥青或溶剂类物质对聚乙烯 有腐蚀作用，所以，不能用这些材料作密封。可用以醋酸和乙烯脂为主，能溶 于乙醇的溶剂作密封。泡沫塑料管壳由毛坯加工的，也有在圆形模具中经发酵 制成的。截切的管壳一般其温度收缩率大而且强度也比较弱。 (4) 泡沫玻璃为无机物，不燃烧。但其导热率大，则只用于对防火要求高 或极低的场合，它是由毛坯截切而成的。施工时，在接缝处要用密封材料进行 密封。主要用扁钢加以固定。它质脆易坏，所以，最好不要用铁丝固定。 3、弯曲、异形处的保冷、弯曲、异形处的保冷 丙烯球罐区的安全设计 14 (1) 不规则部分：弯头、三通、阀门、转动

24、机械的保冷，可用成型的预制 块，也可用现场发泡的聚氨脂泡沫塑料进行施工。 (2) 需要维修的部位保冷：对于法兰、人孔等要使用容易拆除保冷层的预 制块。并用密封材料将连接处黏接，里层用石棉、玻璃棉等天才使之成为易于 维修的结构。 (3) 移位、变形处的保冷：对于膨胀节等部位，为使保冷处能适应自由移 动、变形，要在石棉、玻璃棉等柔软的保温层上面包山防潮膜，这种防潮膜最 好使用重叠的复合膜。 4、外防护层、外防护层 最典型的施工是先在保冷材料喷涂 6mm 厚的沥青玛缔酯上包上镀锌铁皮或 铝皮。有关板金的加工和保温一样。 四、防火堤的设计四、防火堤的设计原则原则 为了防止液体着火时流淌造成火灾蔓延，对

25、易燃液体的地上储罐应设置不 燃材料建造的防火堤，防火堤设计原则如下： (1) 防火堤应能承受所容纳液体的静压.，且不会渗漏。 (2) 管道穿堤处应采用非燃烧材料严密封闭, 引出防火堤外的管线离地面应 有 1m 左右的高度. (3) 应在防火堤的不同方位上设置两个以上人行台阶或坡道，隔堤均应设 置人行台阶。 (4) 在防火堤内雨水沟穿堤处，应设防止可燃液体流出堤外的措施。 (5) 罐组应设防火堤，防火堤内的有效容积固定罐不应小于其中最大的一 个；浮顶罐，不应小于罐组内 1 个最大储罐容积的一半。 (6) 相邻罐组至防火堤的外堤脚线之间的距离应有不小于7m宽的消防空地， 设有事故存液池的罐组与相邻

26、罐组储罐间的距离，不应小于25m，且其间应留 有宽度不小于7m的消防空地。防火堤外侧基脚线至建筑物、构建物的距离不宜 小于选用10m。 丙烯球罐区的安全设计 15 第三章第三章 球罐的设计球罐的设计 一、球罐的设计条件一、球罐的设计条件 设计参数： 设计温度：50 设计压力：1.96mpa 工作压力：1.84mpa 液压试验压力：2.45mpa 容积：300m3 球壳内直径：8306mm 储存物质：ch3-ch=ch2 物料密度：0.504kg/cm3 充装系数：0.9 地震设防烈度：7 度 基本风压值：350pa 基本雪压值：400n/ 球罐建造场地：类、远震、b 类地区 二、罐体的设计二、

27、罐体的设计 丙烯球罐区的安全设计 16 1、球罐材料的确定、球罐材料的确定 参考球罐与大型储罐 ，储存丙烯的球罐球壳材料选用 16mnr 材料，最 大许用应力为 163mpa。 2、罐体制造、罐体制造 橘瓣式球壳的设计： 橘瓣式球壳组装焊缝较为规则，施工简便。多数采用偶数支柱，分块分带 对称，因此组装应力及焊接内应力较均匀，较易保证球罐质量。当球壳按等强 度设计，用不同的分带去承受不同液柱高度的附加压力时，产生不等厚的球片 结构。 橘瓣式结构较灵活，按照原材料的大小及压缩机跨度的尺寸，可设计成不 同球心夹角的分带和分块，以满足结构和制造工艺的要求。 橘瓣式结构也有其缺点：由于球片在各带位置尺寸

28、大小不一，只能在本带 内或在上、下对称带之间进行互换;下料成型较复杂，原材料利用率较低。 橘瓣式结构适用于任何大小球罐，是世界各国普遍采用的结构。 根据球罐和大型储罐 ，300m3的球罐，由于体积小，所以选用橘瓣式的 球罐设计，并依据书中表格可得，球罐应分为 4 带，上下温带和赤道带。上 下极带各三块板，上下温带各 12 块板。 三、球罐的附件三、球罐的附件 1、附件的简介、附件的简介 球罐的附件主要有安全阀、梯子平台、水喷淋装置、隔热和保护设施、液 位计、压力表、温度计、防雷及防静电装置等。在设计丙烯球罐的时候应考虑 这些因素。 2、安全阀、安全阀 丙烯球罐区的安全设计 17 (1) 安全阀

29、的种类、数量及可设置的位置 安全阀按其结构和平衡内压的方式可分为弹簧式，杠杆式和脉冲式 。弹 簧式安全阀结构紧凑、灵敏度也较高，但对弹簧质量要求严格。杠杆式安全阀 体积大，没有严密的排气结构、泄放能力低且回座性能差。脉冲式安全阀结构 复杂。球罐通常采用弹簧式安全阀，所以这里采用弹簧式安全阀。 按照安全阀阀瓣的最大开启高度与阀孔直径之比，安全阀可以分为全启式 和微启式。全启式安全阀阀瓣最大开启高度等于或大于 1/4 阀孔直径，即在阀 瓣最大开启高度时，阀瓣与阀座的间隙面积等于或大于阀孔截面积。微启式是 指阀瓣最大开启高度小于阀孔直径 1/4 的安全阀。全启式安全阀排放能力大、 灵敏度高，但结构复

30、杂且加工调试要求严格；采用全启式安全阀可以缩小球罐 上安全阀接管口径，所以在球罐上应用比较广泛，此处也选用全启式安全阀。 为防止球罐运转异常造成内压超过设计压力，应在气相部分设置一个以上 的安全阀，以便及时排出部分气相物料，自动地将内压回复到设计压力以下。 同时，在气相部分还要设置一个以上的辅助的火灾安全阀，使得由于火灾而使 罐内物料温度及压力上升时，能自动发生作用，排泄物料，确保球罐不超压。 安全阀的型式通常采用直接载荷弹簧式。 (2) 安全阀性能和作用 1) 在球罐的正常工作压力下保持严密不漏，从而保证正常工作压力下的安 全运行。 2) 在球罐内压力超过规定值时，安全阀自动开启并迅速排出罐

31、内气体。当 安全阀的排放能力足够大时，则可保证球罐内压力保持在最高许用压力内，因 而能在非常压力状态下保持球罐不受破坏。 3) 在球罐内压力超过规定值下降到正常工作压力时，安全阀自动关闭，球 罐内介质停止外泄，可避免因介质不必要外泄而造成的浪费，同时也保证了球 罐运行的连续性。 4) 在安全阀泄放时，由于排出介质速度过高而发出声响，即发出事故警报。 由经验的人员还可以通过安全阀泄放产生的声响变化，了解到球罐内压力变化 的情况，采取应急措施。 (3) 安全阀的选用 丙烯球罐区的安全设计 18 一般安全阀的选择：由操作压力选定安全阀的公称压力，由操作温度决定 安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀

32、的定压值决定弹簧的调压范围，再 根据操作介质决定安全阀的材质和结构型式，然后根据安全阀泄放量计算出安 全阀的喷嘴面积或喷嘴直径。 当设置多个安全阀时，排泄量应为各个安全阀排泄量之和。但备用安全阀 的排泄量不算入所需排泄量。 (4) 安全阀的注意事项 1) 安全阀应选用弹簧式安全阀，不可采用低扬程的安全阀。 2) 弹簧不可与介质及大气直接接触，在不得已的场合，应进行耐腐蚀处 3) 弹簧的调节螺丝不能松动，应有防止随意调整的印封。 4) 安全阀应垂直安装，以保证容器和安全阀之间畅通无阻。 5) 安全阀的安装位置尽可能布置在平台附近，以便检查及维修。 6) 油气一般可排入大气，其出口高度应比装置最高

33、构筑物搞 3 米 7) 单独排入大气安全阀，其出口管线管径按管线压力降不大于其定压的 10%确 定，但不应小于安全阀的出口直径。 8) 容器上的安全阀的入口管线应尽量缩短，当管线较长时，必须加以支撑， 以防泄压时造成超压力。 9) 一般情况下，安全阀的前后不装设隔断网。但在个别情况下，如泄放介 质中含有固体杂质，而影响安全阀在跳开后不再能关严时，则可以在安全阀前 面安装带铅封的闸阀，保证闸阀处于全开状态，并应在闸阀域安全阀之间装设 一个通大气的 dn20 检查阀。 10) 有保证设施以及设置在寒冷地区的球罐的安装阀，应选防冻结构。 11) 备用安全阀应有明确其为备用的标志。 12) 安全阀的排

34、放管应向放空罐出倾斜，以排除凝液，同时其结构应保证 不发生影响到安全阀本体的振动。 13) 在向大气直接排放的场合，排放蒸气应垂直向上喷出，并在端部设置 保护罩，以防止雨水、铁屑、尘土等的堆积。 3、梯子平台、梯子平台 丙烯球罐区的安全设计 19 球罐外部设有顶部平台、中间平台以及为了从地面进入这些平台的斜梯、 直梯或盘梯。顶部平台位工艺操作作用的平台。中间平台设置位操作人员上下 顶部平台的中间休息，或作为检查球罐赤道部位外部情况用的。球罐采用一个 单独的梯子。梯子结构分成：上部盘梯和下部斜梯二部分。 4、水喷淋装置、水喷淋装置 球罐上装设水喷淋装置是为了内盛的液化石油气、可燃性气体及毒性气体

35、 的隔热需要，同时也可起消防的保护作用。但是，隔热和消防保护有不同的要 求，一般淋水装置的构造为环形冷却水管或倒流式淋水装置。 可燃、易燃气体及液体球罐、液化气体球罐都应设消防喷淋水装置。因高 温季节（日晒）或其他因素导致罐内温度升高且必须加以控制的球罐，消防喷 淋水装置也可以进行冷却降温喷淋，而在喷淋水量上进行调节。 球罐的上部装设喷淋喷嘴或溢流堰，同时，为了保证喷淋强度，使喷淋水 均匀地分布在球罐表面并形成水膜，而沿球罐纬向设几代喷淋喷嘴，以提高喷 淋效率和覆盖率。在球罐的下部也应设喷淋喷嘴，以保护罐下部的阀门、附件 及仪表。 喷淋水管、喷淋喷嘴与溢流堰的设计，应根据工艺条件保证足够的喷淋

36、强 度和覆盖率。喷淋强度应符合国家有关标准规范的规定。溢流堰河喷淋喷嘴的 布置还应考虑梯子平台及球罐其他附件的位置。对焊后需进行整体热处理的球 罐，应在热处理前焊完喷淋管支撑垫板，喷淋水装置在热处理后进行安装。 为防止污垢堵塞喷淋喷头，喷淋水管一般可选用镀锌钢管，管路附件也应 考虑耐腐蚀材料。在投产前应进行喷淋装置的喷淋试验，验收合格后方可正式 投入使用。 5、液位计、液位计 盛装易燃、有毒、剧毒介质的球罐必须装设板式液面计或自动液面指示器。 液位计上应有防止液位计泄漏的装置和保护罩，并标明允许的液位上限和下限。 在寒冷地区对液位计的导管还应加装防冻措施。 丙烯球罐区的安全设计 20 采用玻璃

37、板式的液面计，应根据球罐的设计压力和节支特点选型。玻璃板 式液面计的耐压试验压力应为球罐最高工作压力的 1.5 倍，试验合格后方可进 行安装、使用。为了便于检修和防止因液面计损坏造成泄漏，球罐的玻璃板式 液面计连接管上应装设截止阀。为保证在正常工作时截止阀处于常开状态，应 有明确的全开标志。 液化气体球罐的板式液面计，在夏季易产生假液面；对含污物的介质，玻 璃板易挂料而无法观测。因而对工艺条件严格或特殊介质的球罐，应装设适于 介质性能的其他液位指示剂，必要时还应有液位上下限报警装置。根据工艺要 求，一些球罐装有在仪表室集中观测的二次液位计。 目前国内比较常见的球罐用液位计有浮子钢带液位计、磁力

38、翻板液位计等， 它们一般都具有就地观测和远传到仪表室集中观测、报警等性能。 在球罐上比较常用的浮子钢带液位计为 uhz-112 型，可用于液氨、液氮、 液烃等介质，它具有良好的密封性能和防爆性能。这种液面计的浮子有两根导 向钢丝，因而在球罐上部应设三个接管口，中间管口为钢带导管接口，两侧的 管口为导向钢丝固定口，在球罐下部应设导向钢丝支架。在安装时应严格保证 导向钢丝垂直度。为防止腐蚀性气体进入液位计内腔，可向钢带导向系统和液 位计内腔注入封液，一般选用 45#变压器油。 液位计设置时要在高、低液位线有报警装置，防止装载过量、抽空，以免 发生事故，特别在装载液化气时更要慎重。 6、压力表、压力

39、表 为了测量容器内压力，球罐应设置压力表。考虑到压力表由于某种原因而 发生故障，或由于仪表检查而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设一个以 上的压力表。 压力表的最大刻度为正常运转压力的 1.5 倍以上（不超过 3 倍） 。 为使压力表读数尽可能正确，压力表的表面直径应大于 150mm。 压力表前应安装截止阀，以便在仪表标校时可以取下压力表。 球罐应设置压力计。一般在球罐上设置就地观测的压力表。压力表应与球 罐气相空间相接。对大型球罐或重要介质在工艺条件上由要求的球罐，除安装 丙烯球罐区的安全设计 21 就地观测的压力表外，应加装在仪表室集中观测、报警的二次压力计，其仪表 管路一般应与球罐相空

40、间相接，特殊时也可取液相压力。 7、温度计、温度计 (1) 在球罐上安装 1 个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度 低 10的温度。 (2) 温度计的保护管 1) 保护管的强度，应能承受设计压力 1.5 倍以上的外压，并能充分承受使 用过程中所加的最大载荷（流体阻力或外部冲击） 。 2) 保护管外径，由于强度所限而不能太大。保护管的插入长度应对温度计 的敏感原件是足够的。 3) 低温球罐或在寒冷地区装设的球罐，必须防止雨水、湿气等流入测保护 管内而结冰，从而影响正确的温度测定。 温度仪表 采用的通用标准及规范为： zbyl2383工业自动化仪表标度的般规定 ； zby124 一 83

41、工业自动化仪表检测仪表和显示仪表的精度等级、基本误 差及工作条件影响的表示方法 ； gbj9386工业自动化仪表工程施工及验收规范 ； hgj 51687自控安装图册 ； 比较常用的有 wss 型防护型双金属温度计和 wtz 型压力式温计。要求球 罐上安装 1 个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度低 10的温度 wss 型防护型双金属温度计有较好的防水性能，结构紧凑且安装方便。这 种温度计在罐外部分不易损坏，所以被广泛采用。但目前 wss 型防护型双金属 温度计表头型式仅为轴向与径向两种，又因温度计一般直接在球罐底部安装， 致使表盘的方向很不易进行观测，需要加以改进。 wtz 型压力

42、式温度计安装在特制的嵌装温度计表头的支架上，因而可使安 装的位置、表盘方向便于观测与维护。但压力式温度计的罐体外是采用毛细管 丙烯球罐区的安全设计 22 与表头相连，毛细管容易受损，这种温度计安装也比较复杂。 8、防雷、防静电装置、防雷、防静电装置 球罐的壁厚大于 4 毫米，不需加设独立的防雷设施（如避雷塔） ，可以在 球罐顶部高点（如安全阀放散管、手动放散管、顶部平台栏杆）上加装接闪器， 并用导线与地极相连。其接地电阻不得大于 10 欧姆。 为防止在球壳及附件上产生静电聚集，在球罐支柱下部设有接地栓，用导 线与地极相连，按国家有关标准规范要求其接地电阻不得大于 100欧姆。一 般把球罐防雷接

43、地和静电接地综合为一个整体，所以要求其接地电阻不得大于 10 欧姆。 第四章第四章 罐区的消防安全设计罐区的消防安全设计 一、球罐区消防安全的注意事项一、球罐区消防安全的注意事项 1、消防给水系统、消防给水系统 在消防用水由工厂水源直接供给时，工厂给水管网的进水管不应少于两条。 当其中一条发生事故时，另一条应能通过 100的消防用水和 70的生产、生 活用水的总量。 在消防用水由消防水池供给时，工厂给水管网的进水管，应能通过消防水 池的补充水和 100的生产、生活用水的总量。 (1) 水池的容量，应满足火灾延续时间内消防用水总量的要求。当发生火 灾能保证向水池连续补水时，其容量可减去火灾延续时

44、间内的补充水量； (2) 水池的容量小于或等于 1000 立方米时，可不分隔，大于 1000 立方米 时，应分隔成两个，并设带阀门的连通管； (3) 水池的补水时间，不宜超过 48 小时； 丙烯球罐区的安全设计 23 (4) 当消防水池与全厂性生活或生产安全水池合建时，应有消防用水不作 他用的技术措施； (5) 寒冷地区应设防冻措施。 2、罐区的消防罐区的消防 罐区应设置消防冷却水系统，储罐容积大于 100m3时，应设置固定式消防 冷却水系统和移动式消防冷却供水系统。当储罐容积小于或等于 100m3或储罐 设有隔热层时，可不设固定式消防冷却水系统。移动式消防冷却供水系统应能 满足消防冷却总用水

45、量的要求。罐区的消防冷却总用水量，应按储罐固定式消 防冷却用水量和移动式消防冷却用水量之和计算。 (1) 固定式消防冷却水系统的用水量计算，应符合下列规定： 1) 着火罐冷却水供给强度，不应小于 9l/minm2； 2) 距着火罐 1.5 倍着火罐直径范围内的邻近罐冷却水供给强度，不应小于 4.5l/minm2； 3) 着火罐和邻近罐的冷却面积，应按其表面积计算。 (2) 移动式消防冷却用水量，应按罐区内最大一个储罐用水量确定，并应 符合下列规定： 1) 储罐容积小于 400 立方米时，不应小于 30l/s，大于或等于 400 立方米 时，不应小于 45l/s； 2) 当罐区只有一个储罐时，计

46、算用水量可减半； 3) 当设有可供消防车取水的消防循环水池时，移动式冷却用水量可不计入 消防冷却总用水量中。 固定式消防冷却水系统可采用水喷雾、多孔管式水喷淋或多齿堰式淋水等 型式；但当储罐储存的物料燃烧，在罐壁可能生成碳沉积时，应设水喷雾。 3、球罐的安全措施、球罐的安全措施 (1) 储罐强度应符合设计要求，要把好罐体的选材、材料制作工艺、焊接 工艺和壁厚关，罐材应用 16 mnr、16 mnv 钢，不准使用 a3 钢、沸腾钢和含 丙烯球罐区的安全设计 24 碳量大于 0.24%的材料，罐体应进行热处理，以消除焊接过程中造成的应力变 化，焊接要经过 100%的无损探伤，安装时应选择刚性不燃的

47、坚固基础作为罐体 基座，罐距地面的高度一般不小于 1.5 m，以便接管操作和检修。 (2) 储罐应设液位计、压力表、安全阀、紧急切断装置及防冻排污阀、温 度计，以及高液位、超压报警装置，储罐的安全阀及放空管应接入全厂性火炬。 独立的放空管应通往安全地带。 (3) 储罐应设置静电接地及防雷设施，储罐防雷接地点不应少于 2 个，接 地点离储罐周边的间距不宜小于 30 m，接地电阻不应小于 10 ，为了便于正确 检测，接地线应作可拆装处理。此外，为消除由于管内液态烃流动与管壁摩擦 产生的静电，液态烃工艺管道，不带电的金属部分，都应可靠接地保护，接地 电阻不得大于 10 ，所有法兰及丝扣连接处应焊上导

48、线或用铜片跨接。 (4) 紧急泄压放空设施，采取的措施有两种：一种是有安全泄压阀和放空 管经密闭管道泄放至火炬系统焚烧放空；二是倒罐泄压，即设置应急管线，使 物料安全转移至备用储罐。 (5) 储罐脱水应该用二次脱水装置，储罐根部阀不能常开，脱水系统应有 伴热功能。 (6) 液态烃类罐组应该按规范要求设置可燃气体检测报警器，罐区内电器 设备均应防爆。 (7) 为防止火灾时储罐超温超压而引发爆炸，要对着火罐及周边罐及时降 温，固定喷淋装置是行之有效的措施之一。一般供水压力不得小于 0.2 mpa， 供水强度为 0.15 l/sm2，着火罐和相邻罐分别按其全表面和一半表面计算用水 量。目前，该装置大

49、多采用盘管或喷头两种方式。 (8) 罐区消防供水应采用环状管网，给水干管不应少于二条，管径不小于 150 mm。为便于消防车向管网供水，还应设水泵接合器，且至少 2 个。罐区内 应设消火栓，其一般间距为 60 m，装罐区、增压泵房、加热气化区等重点部位 附近应设置箱式消火栓，其保护半径约为 30 m，消火栓用水量为 20 l/s45 l/s(视储罐大小而定)。大型罐区应设固定带架水枪，其供水压力对球罐不小于 0.35 mpa，对卧罐不小于 0.25 mpa，该水枪具有射程远、流量大、旋转灵活等 特点，是罐区消防的重要设施之一。 丙烯球罐区的安全设计 25 (9) 罐区消防用电应为二级负荷，并采

50、用单独供电回路，所有储罐的金属 设备、容器、管道等都应具有良好的电器连接和接地，电器连接的跨接线应用 截面不小于 6 mm2的铜线，静电接地的电阻值应小于 100 。 二、二、水喷雾消防冷却系统的介绍水喷雾消防冷却系统的介绍 1、水喷雾系统的作用、水喷雾系统的作用 (1) 水喷雾的冷却降温作用 水喷雾系统是利用水雾喷头在一定的水压下将水流分解成细小水雾滴进行 灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细 小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面迅速降温， 燃烧体达到冷却的目的。采用水喷雾型式，是因为水喷雾能够较好地抑制火势。 当丙烯储罐发生火灾时，消防

51、喷淋水雾化后，雾状水滴的表面积远远大于等量 的喷淋水珠的表面积，因雾状水滴能迅速蒸发为水蒸气，其间吸收大量的气化 热，降温效果显著。雾状水滴蒸发为水蒸气时，体积急剧膨胀，可隔绝球罐与 周围空气的接触，从而大大降低燃烧区域中氧气的含量。因此，水喷雾灭火系 统较水喷淋系统更加安全可靠。水雾还会在罐壁表面形成一层水膜，使罐壁温 度不再升高，避免了罐壁发生热塑裂口，从而保护了储罐。 (2) 对碳沉积的冲刷作用 丙烯燃烧后，会在罐壁外表面产生碳的沉积，因碳沉积的抗湿性，水流难 以在罐壁上形成水膜，导致水对罐壁的冷却效果降低或不起作用。水喷雾系统 高速喷出的水雾滴有一定的冲击作用，能将沉积碳冲掉，并在罐壁

52、外表面形成 一层水膜。因此对丙烯储罐，水喷雾系统比水喷淋系统具有较好的消防冷却效 果。 (3) 水喷雾灭火系统的组成及操作与控制 水喷雾系统的组成主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、过滤器、 减压孔板和水雾喷头等组成。水喷雾灭火系统应设有自动控制、手动控制和应 急操作三种控制方式。水喷雾灭火系统的控制设备应具有选择控制方式的功能； 并且具有重复显示保护对象状态；控制消防水泵启动状态；监控雨淋阀启、闭 丙烯球罐区的安全设计 26 状态，监控主、备电源自动切换功能；除应能启动着火罐的雨林阀，尚应能启 动距着火罐 1.5 倍罐直径范围内邻近罐的雨林阀。水喷雾灭火系统的响应时间 不大于 60 秒

53、。 2、水雾喷头的选型、水雾喷头的选型 目前，国内生产的水雾喷头类型较多，从使用性能上可以分为中速水雾喷 头、高速水雾喷头。 (1) 中速水雾喷头主要用于保护闪点在 66以下的易燃液体、气体和固体 危险区域。特点： 1) 限止燃烧速度，减小火灾破坏； 2) 促使水蒸气散发和稀释可燃蒸气，降低爆炸危险。 中速水雾喷头工作压力 0.14-0.5mpa，水雾粒径不大于 0.3mm。 (2) 高速水雾喷头主要用于保护闪点在 66以上的易燃液体的危险区域。 其特点为： 1) 利用乳化、冷却和窒息的灭火原理，迅速扑灭燃油火灾； 2) 水雾粒径大，冲击力强，火灾扑灭后，复燃的可能性小。 高速水雾喷头工作压力

54、 0.25-0.5mpa，水雾粒径 0.4-0.8mm。 由于在丙烯储罐的灭火过程中，水喷雾灭火系统的主要作用是冷却、降温、 窒息，控制火灾蔓延和抑制火灾发展，且丙烯属于闪点小于 66的易燃液体， 因此，选用中速水雾喷头。 三、球罐区水喷雾消防冷却系统的设计三、球罐区水喷雾消防冷却系统的设计 1、供水管道设计、供水管道设计 系统管道设计的原则是压力平衡即同一环管上各喷头工作压力的平衡，各 环管间压力的平衡。只有压力平衡，供水量才能平衡，布水才均匀。为此在管 道设计时，应采取以下措施： (1) 上、下半罐体上的供水环管应尽量对称布置。 (2) 环管应由两条对称布置的立管供水，以确保同一环管上喷头

55、的实际工 丙烯球罐区的安全设计 27 作压力基本相同。特别是对于容积为 2000m3的储罐，环管较长，阻力较大。由 两条对称布置的的立管供水，可降低环管阻力。 (3) 在环管的第 3 圈以下，环管与供水立管连接处设减压孔板，调节各环 路水压，使各环路水压基本一致，从而使各环上喷头的工作压力基本相同，并 不小于 0.35mpa。 (4) 对于容积大于 1000m3 的储罐，罐体直径较大，顶环与底环之间的高差 达十多米，垂直压差较大。为平衡水压，上、下半罐体应分别由两条对称布置 的立管供水，上、下半罐体的供水管各自独立控制。这一措施还满足了夏季防 晒喷淋只做上半罐体喷淋的要求。 水雾喷头内径只有几

56、毫米，容易堵塞，在球罐底部的供水管上设 y 型过滤 器，该过滤器不仅起到过滤、防堵的作用，在系统喷水完毕后，可以将过滤器 的后盖打开，将系统泄空，防止系统管道因积水结冰而造成管道的损伤。水喷 雾灭火系统只有在发生火灾事故时，才启动运行，因而，系统的管道通常处于 空管状态。管道若采用普通钢管，管道内壁将因锈蚀而成片脱落，从而堵塞管 道，采用镀锌焊接钢管，由于此类型钢管内壁和外壁均镀锌，一则避免管道内 壁锈蚀，二来避免管道外壁腐蚀。 考虑水喷雾灭火系统的管道的检修和液化烃储罐的检测，管道接口型式为 螺纹接口，便于拆卸和更换。 2、系统控制、系统控制 采用可燃气体报警和火焰探测的自动控制方式，不需要

57、湿式传动管路，对 环境的适应性强，可靠性好。当罐区有气体泄漏时，可燃气体报警器将泄漏信 号传送到火气系统进行报警，值班人员可现场检查，及时处理。罐区设火灾探 测器，将罐区发生的火灾信号传送到中心控制室的火灾系统进行报警，并启动 消防系统。 根据丙烯储罐的火灾特点，水喷雾冷却系统可以采用现场手动控制。 因为储罐区无人值守，采用了气动控制阀。气动阀开启迅速，系统响应时 间短。 丙烯球罐区的安全设计 28 3、水雾喷头的布置、水雾喷头的布置 水雾喷头的布置方式可为矩形或菱形，当按矩形布置时，水雾喷头之间的 距离不应大于 1.4 倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当菱形布置时，水雾喷头之 间的距离不应大于

58、1.7 倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。当保护对象为球罐时， 水雾喷头的喷口应面向球心；水雾锥沿纬线方向相交，沿经线方向相接；水雾 喷头与储罐外壁之间的距离不大于 0.70m。无防护层的球罐钢支柱和罐体液位 计、阀门等处应设水雾喷头保护。 (1) 经线方向喷头布置（水雾锥宜相接） 假设设置 10 圈水平环管，喷头与罐外壁间距为 0.65m，喷头的雾化角 的 计算如下： 每圈环管上均匀分布的喷头均指向球心，则冷却保护的罐壁为对应球心角 为 的环状罐壁。 当 n=10 时，=18，球罐半径 r =8.31/2=4.155m，则喷头的雾化角 见下图： 图：喷头的雾化角 sin(/2)=r/r r=0.1

59、564.155=0.648m tg(/2)=r/0.65+rrcos(/2) =0.6480.65+（4.1554.155x0.988） =0.9257 /2 = 42.79 = 85.58 因此选取雾化角为 90的喷头，设置 10 圈水平环管，可以满足要求。 (2) 纬线方向喷头布置（水雾锥应相交） 丙烯球罐区的安全设计 29 纬向水雾喷头按矩形布置，喷头之间的间距按 1.4 倍的水雾锥底圆半径， 即水雾喷头之间的距离（近似弧长）d=0.648x1.4=0.90(m)。 4、设计冷却水喷雾强度核算、设计冷却水喷雾强度核算 水喷雾冷却系统的设计流量按下式计算： qskqj 式中：qj系统的计算

60、流量，l/min； qs系统的设计流量，l/min； k安全系数，取值范围 1.051.10。 式中：k-水雾喷头的流量系数，由生产厂提供。 p-水雾喷头的工作压力，mpa。 着火罐冷却水供给强度，不应小于 9l/（minm2） 。下面以喷头菱形布置的 球罐为例，核算单位表面积的设计水喷雾强度是否达到规范规定的要求。 图 1 喷头菱形布置 图 2 喷头矩形布置 (1) 喷头菱形布置时，每个喷头的有效保护面积 s 为外接圆半径等于水雾 锥底圆半径 r 的正六边形的面积，即图 1 中阴影部分的面积。 保护对象的设计水喷雾强度： 丙烯球罐区的安全设计 30 w=qs/s 菱=kqj/s菱 式中：w系