环戊烷储罐区防火防爆安全设计

1000m³环戊烷储罐区防火防爆安全设计摘要本文主要通过对1000m³环戊烷储罐区防火防爆安全设计，在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析环戊烷的物理、化学性质，通过其危险性的分析来设计储罐和平面布置，还着重对消防灭火器材、储罐及相应设备危险性分析及安全附件的选择。通过合理布局环戊烷储罐区并进行防火防爆设计，保证过程正常、安全运行，同时改善劳动条件并兼顾环境保护。关键词：环戊烷储罐平面设计安全设施项目概述和环戊烷的特性某石化企业需建1000m³储罐2台用于储存环戊烷，建设地点位于储运厂码头储罐区的预留地，面积为2000m2。项目包括增建2台1000m³储罐、2储存介质的种类、性质不仅与储存设备的选择，设备的设计有关，而且对安全消防设计、库房布置至关重要。所以对本次设计任务中的储液——环戊烷必须要有足够的认识。1.1环戊烷的理化性质环戊烷亦称“五亚甲烯”，一种环烷烃，易燃性液体。溶于醇、醚及烃类，不溶于水。环戊烷不是平面环，有两种构象：信封式构象和半椅式构象。碳—碳—碳键角接近109°28′，分子的张力不大，环较稳定，化学性质与烷烃相似。对鼠类在空气中致死浓度其质量分数为3.8×10-2。与发烟硫酸作用呈红黄色，与硝酸作用得硝基环戊烷和戊二酸。具体理化性质如表1-1所示：表1-1环戊烷的理化性质熔点沸点闪点蒸汽压自燃温度爆炸上限爆炸下限相对蒸汽密度燃烧热临界温度-94.4℃49.3℃-37℃45(20℃)361℃8.71.12.423287.8kJ/mol238.61.2有害影响和中毒症状吸入高浓度环戊烷可引起中枢神经系统抑制，尽管其急性毒性低。急性暴露引起的症状先有兴奋，以后出现平衡失调，乃至木僵、昏迷。很少因呼吸衰竭而死亡。有人报道过，给动物口饲本品，出现严重腹泻，导致心、肺和肝血管萎陷及脑变性。吸入后可引起头痛、头晕、定向力障碍、兴奋、倦睡、共济失调和麻醉作用。呼吸系统和心脏可受到影响。对眼有轻度刺激作用。口服致中枢神经系统抑制、粘膜出血和腹泻等。本品对皮肤有脱脂作用，引起皮肤干燥、发红等。第二章储罐的安全设计储罐是用来储存气体、液体原料、中间产品及产品而不影响被储存物品原有性质的设备。液体储罐常见的有立式圆筒形储罐，卧式圆筒形储罐、球形储罐。立式圆筒形储罐按其罐顶结构可分为固定顶储罐和浮顶储罐。2.1环戊烷储罐的选型（1）液体化学品储罐的选择根据要储存物料的火灾危险性类别决定。环戊烷的火灾危险性类别为甲类，且属于易燃易挥发液体，发生火灾的危险性很大。确定选用储存损耗很小的内浮顶罐。内浮顶罐的罐顶外部为拱顶，内部为浮顶。内部的浮顶可减少环戊烷的挥发损耗，而外部的拱顶又可避免雨水、尘土等污物从环形空隙处进入罐内。表2-1火灾危险性类别名称类别火灾危险性特征液化烃甲A15℃时的蒸气压力>0.1MPa的烃类液体及其他类似的液体可燃液体B甲A类以外，闪点<28℃乙A闪点≥28℃至≤45℃B闪点>45℃至<60℃丙A闪点≥06℃至≤120℃B闪点>120℃（2）根据给定容量，查表确定各项数据如表2-1表2-11000m³内浮顶储罐基本参数和尺寸公称容积计算容积储罐内径高度/㎜拱顶高度罐底板厚浮盘板厚罐壁高度拱顶高度总高中幅板边缘板m³Φ/㎜㎜1000114011500120001254132545.5675（3）罐体材料选用碳素钢Q235-B。罐底由薄钢板装配而成，罐底中部钢板称为中幅板，周边的钢板称为边缘板。边缘板采用何种形式，取决于储罐的储量和直径。1000m³储罐底的周边采用条形边缘板。考虑到储罐的底部储液存在杂质和水分，这部分材质的表面腐蚀速率会加剧，为使储罐整体和有相近的设计寿命，底板圈和底板的腐蚀裕量可大于壁板和顶板的腐蚀裕量，可选用不锈钢OCr18Ni9。内浮盘用铝合金制造比钢材制造经济效益好。罐区总平面布置3.1法规要求根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)第6.2.6条“浮顶、内浮顶罐组的总容积不应大于600000m³。”所以，本次设计中总容积为2000m³，符合要求。第6.2.7条“罐组内单罐容积大于或等于10000m³的储罐个数不应多于12个；单罐容积小于10000m³的储罐个数不应多于16个；但单罐容积均小于1000m³储罐以及丙B类液体储罐的个数不受此限。”所以，本次设计中2个单罐1000m³，符合要求。第6.2.9条“罐组内的储罐不应超过两排；但单罐容积小于或等于1000m³的丙B类的储罐不应超过4排，其中润滑油罐的单罐容积和排数不限。”所以，本次设计为1个1*2的罐区，符合要求。第4.3.5条“液化烃、可燃液体、可燃气体的罐区内，任何储罐的中心距至少两条消防车道的距离均不应大于120m；当不能满足此要求时，任何储罐中心与最近的消防车道之间的距离不应大于80m，且最近消防车道的路面宽度不应小于9m。”第6.2.18条“事故存液池距防火堤的距离不小于7m。”3.2储罐布置1.储罐装的都是环戊烷，可同组布置，根据《石油化工企业设计防火规范》规定罐组内储罐排布不应超过2排。2座1000m3环戊烷储罐布置在一条直线上。2.易燃液体储罐之间的防火间距易燃液体储罐在布置时，除应满足与四周建、构筑物的防火间距外，储罐之间也应留有一定的防火间距。防火间距不应小于表3-2的规定。查规范易燃液体内浮顶罐之间的防火间距不应小于0.4D。D为相邻立式储罐中较大罐的直径。表3-2【1】储罐之间的防火距离油品类别固定顶油罐浮顶罐、内浮顶罐甲、乙类1000m3以上的罐：0.60D且不宜大于0.4D且不宜大于20m对1000m3及以下的罐丙类A0.4D且不宜大于15mB大于1000m3的罐为5m，不大于1000m3的罐注：1）表中D为相邻储罐中较大罐的直径2）储存不同油品的油罐、不同型式的油罐之间的防火距离应采用较大值从表3-2中得两个1000m3储罐之间的防火间距：0.4×11.500=4.3.3消防车道的设计1．消防车道的设置要求：工艺装置区，罐区，可燃物料装卸区及其他库区，应设环行消防车道，当受地形条件限制时，可设有回车场的尽头或消防车道。液化烃，可燃液体的储罐区与消防车道的距离，应使任何储罐中心至不同方向的消防车道的距离均不应大于120m。当装置宽度大于60m时，应在装置内设置可供消防车道得以贯通式通路，其宽度不应小于4m，净空高度不应小于4.5m。罐组与周围消防车道之间，不宜种植绿篱或茂密的灌木丛。油罐之间宜设宽度不小于3.5m的消防道路与环行消防车道相连。油罐区消防车道与防火堤坡脚线之间的距离不应小于3m。消防车道穿过建筑物门洞时,其净宽和净高不应小于4m,门垛之间的净宽不应小于3m。消防车道的宽度不应小于3.5m,道路上空有管架等障碍物时,其净高不应小于4m。环行消防车道至少应有两处与其他车道连通，尽头式车道应设回车道或面积不小于12m*12m的回车场。消防车道的设计应遵循上面的规范3.4防火堤的设计3.4.1防火堤的设计原则为了防止液体着火时流淌造成火灾蔓延，对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.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罐的容量；浮顶、内浮顶罐减半；3.立式储罐防火堤的高度，在计算时宜为1~1.6m,实际高度比计算高度高出0.2m；4.立式储罐至防火堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半；5.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，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；6.管道穿堤处应采用非燃料材料严密封闭，引出防火堤外的管线离地面应有1m左右的高度；7.在防火堤内雨水沟穿堤处，应设置防止可燃液体流出堤外的措施；8.应在防火堤的不同方位上设置两个以上的人行台阶或坡道。3.4.2防火堤的计算（1）防火堤厚度为1m（2）2000m3环戊烷罐组的防火堤计算：①防火堤内有效容积计算：由于贮罐区只有两个内浮顶罐，而且都是1000m3,因此，根据规范可以确定防火堤的有效容积应小于500m3②防火堤高度贮罐区的面积S=2000m2,V=5因此，取h=V/S=500/2000=0.25取1.0m，实建高度1.2m③储罐外壁至防火堤内脚线距离：12÷2=6m防火堤及消防车道布置图见下图3-2。环戊烷储罐环戊烷储罐储罐区安全装置4.1火灾自动报警系统依据《石油化工企业设计防火规范》第8.12.1条“石油化工企业生产区、公用及辅助生产设施、全厂性重要设施和区域性重要设施的火灾危险场所应设火灾自动报警系统和火灾电话报警”。火灾自动报警系统是由触发器件，火灾报警装置，火灾警报装置以及其他具有辅助功能的装置组成的火灾报警系统[1、11]。它能够在乙环戊烷储罐的火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘、挡烟垂壁等相关设备联动，自动或手动发出指令，启动相应的防火灭火装置。1.系统各部分介绍：(1)触发器：指在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发器件，主要包括火灾探测器和手动报警按钮。火灾探测器是能对火灾参数（如烟、温、光、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号的器件。手动火灾报警按钮是手动方式产生火灾报警信号、启动火灾自动报警系统的器件。(2)火灾报警装置：指在火灾自动报警系统中，用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。火灾报警控制器就是其中最基本的一种。火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；接受、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等任务。是火灾报警系统中的核心组成部分。(3)火灾警报装置：在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置，火灾警报器是一种最基本的火灾警报装置，通常与火灾报警控制器组合在一起，它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。(4)消防控制设备：在火灾自动报警系统中，当接收到来自触发器件的火灾报警信号后，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。2.选择与安装：(1)对使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸气的场所或部位，应选择可燃气体探测器，安装在全年主导风向的下风侧，且距离储罐最好不要大于15米，并且对火灾发展迅速、有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所或部位，应选择火焰探测器。所以在这里要安装乙环戊烷泄漏报警仪和火焰探测器。由于乙环戊烷蒸汽比空气重，其探测器安装在罐底。具体分析见第五章“罐区可燃气体（蒸汽）报警仪布置”。(2)手动火灾报警按扭的设置：报警区域内每个防火分区，应至少设置一只手动火灾报警按钮，手动火灾报警按钮应设置在明显和便于操作的部位。安装在墙上距地（楼）面高度1.5m处，且应有明显的标志。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾(3)指示报警器或报警器的安装：具体分析见第五章“罐区可燃气体（蒸汽）报警仪布置”。3.系统供电：火灾自动报警系统是消防用电设备。应符合下列要求：(1)火灾自动报警系统应设有主电源和直流备用电源，且主、备电源应能自动切换。(2)火灾自动报警系统的主电源应采用消防电源，直流备用电源宜采用火灾报警控制器专用蓄电池或集中设置的蓄电池，系统的负荷等级应按一级负荷来考虑。(3)火灾自动报警系统中的CRT显示，消防通信设备等的电源宜由UPS装置供电，以防止突然断电造成装置不能正常工作。(4)火灾自动报警系统主电源的保护开关不应采用漏电保护开关，以防止造成系统断电，不能正常工作。4.系统布线：火灾自动报警系统的布线首先应当符合一般建筑电气系统布线的基本要求，同时，还应当根据国家标准《火灾自动报警系统设计规范》的规定，符合以下要求：(1)火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、阻燃型硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线。(2)消防控制、通信和警报线路采用暗敷设时，宜采用金属管或阻燃型塑料管保护，并应敷设在不燃烧体的结构层内，且保护层厚度不宜小于30mm，当采用明敷设时，应采用金属管或金属线槽保护，并应在金属管或金属线槽上采取防火保护措施。采用经阻燃处理的电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在