1000m3液化石油气球罐区安全设计

液化石油气球罐区的安全设计设计题目6ⅹ1000m3液化石油气球罐区安全设计学院城建学院专业安全工程班级安全1003起讫日期2013.6.27——2012.7.10指导教师鲍静姓名张凯奇学号1905100329目录TOC\o"1-3"\h\u1液化石油气球罐设计[1][2][3][4][5][6][7][8] 11.1液化石油气储存方式及比较 11.2液化石油气储存的工艺条件 21.3液化石油气球罐罐体的基本设计 31.3.1罐体材料的选择 31.3.2球罐的结构设计 51.3.3球罐的强度设计 101.3.4球罐的支座结构 121.3.5球罐加工工艺要求 121.4球罐的附件 131.4.1人孔和开孔 131.4.2梯子和平台 141.4.3液位计 141.4.4压力表 151.4.5温度计 151.5安全附件及水喷淋装置 151.5.1安全阀 151.5.2水喷淋装置 172总平面布置及罐区安全设计 222.1功能分区 222.2合理划分储LPG罐区 222.2.1球罐间和球罐与防火堤间的防火间距[5] 222.3防火堤的选型与构造 232.3.1选型[6] 232.3.2防火堤参数设计[6][4] 242.4隔堤的设计 252.5消防设计 262.5.1消防车道[5] 262.5.2消防水池[4][5] 272.5.3消防给水设计[4][5][9] 282.6厂区其余建筑设计[4] 302.7LPG球罐区布置说明及平面图 313LPG罐区重大危险源辨识及危险性分析 323.1LPG罐区重大危险源辨[10] 323.2LPG的危险特性分析 323.3LPG罐区的危险性分析 343.3.1液化石油气球罐区的危险性分析[12] 343.3.2泄漏引起的蒸汽云爆炸危害分析 403.2.4泄漏引起的其他危害分析[11] 444LPG罐区安全措施及安全管理制度 444.1安全措施 444.1.1防超压措施 444.1.2防泄漏措施 454.1.3防火灾措施 454.1.4防液位过低过高措施 454.1.5防爆措施 464.1.6防雷、防静电措施 464.2LPG罐区安全管理制度 464.2.1人员与机构配置 464.2.2安全管理制度 465LPG罐区安全设施与自动化控制 485.1罐区安全设施 485.1.1工艺设备 485.1.2电气设备[4][18] 485.1.3自动化安全仪表设备 485.1.4安全泄压设备 495.1.5事故注水设备 495.1.6消防设备 495.2自动化控制设计 495.2.1高危储运设施辨识 495.2.2自动化控制要求[16] 505.2.3温度、压力、液位的超限报警装置 505.2.4可燃和有毒气体泄漏检测报警 505.2.5火灾报警系统 505.2.6罐区自动控制系统构成[17] 51设计背景：本部分设计主要完成球罐体的机械强度设计计算以及安全附件的设计。1液化石油气球罐设计[1][2][3][4][5][6][7][8]针对1000m3液化石油气大型球罐设计中的几个关键部分：球罐选材、结构设计、安全附件等方面进行了研究。（1）阅读查找大量国内外文献，在系统了解球罐结构设计及制造方法的基础上，并对比国内和国外球罐技术和发展趋势，完成绪论的撰写。

（2）对球罐选材进行分析比较，对球罐进行工艺结构设计和尺寸计算；根据GB12337-1998《钢制球形储罐》对球罐进行结构与强度设计计算。根据球罐的要求选出相关附件，并根据技术要求对球罐进行制造安装。

（3）进行球罐图纸绘制，完成球罐装配图及各主要零部件图1.1液化石油气储存方式及比较液化石油气储存方式分为常温高压、低温压力、低温常压三种。（1）常温高压法此工艺较简单也较成熟,目前为我国主要储存方式。由于常温下LPG的压力较大,储罐为高压容器(设计压力为1.8MPa),目前国内常用的有圆筒型卧罐和球罐两种。由于球罐用料省、受力好、用地少、造价低,所以大多数储罐为球型罐。但即便是球型罐同样存在罐壁越厚,焊接应力消除越困难的问题。因此,在“球型储罐设计规定”等规定中作了壁厚小于或等于50mm的规定。这样就限制了球罐的容积。要增大储量就要增加罐数,由于消防间距的要求,相应就得增加占地,增大投资,从而限制了大规模的储存和发展。（2）低温压力法为减小储罐壁厚、增大罐容,只有适当降低罐内的压力。但储罐内压力降低,就会使罐内的LPG饱和温度低于当地环境温度,需增设一套制冷系统以满足要求。但如果选择一个适当的压力工作点,使罐内的LPG饱和温度保持一个合适的值,就会既降低了储罐的压力、减少了壁厚、增大了罐容,又减少了制冷系统的运行天数,降低了全年制冷开支,从而提高了经济效益。尤其是对那些四季分明,年平均气温与夏季最高气温相差很大的地区就更显示出其优越性。（3）低温常压法由于我国沿海经济发达地区普遍能源紧张,全年温度又较高,低温压力储存中转LPG仍无法大幅度地增大储罐容积,因此用低温压力法大规模地储存中转LPG显然不是最经济的方式。只有把储罐内压力再降低,使储罐容积大幅度地增大,减少占用土地、降低耗钢量,才能使大规模地储存中转LPG经济可行。低温常压法就是指罐内工作压力略高于常压,基本维持在0～10kPa,对应的LPG饱和温度虽较低(丙烷为-45℃左右,丁烷为-5℃左右),但由于储罐耐压低,容积不受太多限制,储罐容积可大幅度地增大,单罐容积可达十几万立方米。这样在这些地区采取低温常压法储存中转液化石油气便具有占地少、投资省、经济效益好的优点。通过比较可以看到:常温压力储存LPG方式由于受材料焊接、加工组装等因素限制,单个储罐容量仅为2000m3。无法大规模化,而且投资大,经济效益较低。低温储存LPG法由于罐内压力降低,使罐容积增大变为可能。尤其是低温常压法,单罐容积可达十几万立方米,虽增设了制冷等系统,但可大幅度增大储量、节约用地、减少耗钢量、从而降低了投资、提高了经济效益。综上所述，选用低温压力储存方式。1.2液化石油气储存的工艺条件按照TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程6中的相关规定，压力选取原则为工作压力应当不低于50℃饱和蒸汽压力。丙烯、丙烷和异丁烷50℃饱和蒸汽压力分别为2.05MPa、1.71MPa和0.69MPa。因此,根据介质种类以及最高工作温度,选取球罐的设计压力为1.6MPa。设计温度考虑为-20~40℃。表1-1混合液化石油气的设计压力混合液化石油气50℃饱和蒸气压力，MPa设计压力，MPa无保冷措施有可靠保冷措施《异丁烷50℃饱和蒸气压力等于50℃异丁烷饱和蒸气压力可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸气压〉异丁烷50℃饱和蒸气压力，《丙烷50℃饱和蒸气压力等于50℃丙烷饱和蒸气压力可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸气压〉丙烷50℃饱和蒸气压力等于50℃丙烯饱和蒸气压力可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸气压1.3液化石油气球罐罐体的基本设计罐体球壳分为三层，内层为合金钢材料，夹层为保温材料，外层为防腐材料。夹层一般采用聚氨酯泡沫塑料，外层采用喷砂除锈（石英砂）。因时间关系，下面重点设计球壳内层。1.3.1罐体材料的选择（1）球罐用钢的选择原则是在满足强度要求的前提下，应保证有良好的成型性、优良的焊接性能、足够好的缺口韧性值和长期可靠的使用性能。球罐用钢是球罐制造和设计的主要参数，对其质量优劣具有举足轻重的影响。选材时需综合考虑钢材的抗拉强度、屈服点、刚性、韧性、可焊性以及其可靠性和经济性。其次考虑到在我国，由于液化石油气产品中所含的H2S量较高，因此在选用盛装液化石油气球罐的材质时，除要求具有足够的强度外，钢材的抗应力腐蚀性能也是不可忽视的因素。综合考虑，选用16MnR。（2）16MnR钢板是我国目前使用最多、最普遍的一种低合金高强度压力容器用钢。钢材的焊接性能较好，抗腐蚀性能较好，具有良好的综合力学性能和制造工艺性能，广泛用于建造各类压力容器和中小型球罐，对于16MnR钢板制造的球罐无论是技术还是经验更加成熟，且价钱相对于其它钢板更便宜且能满足液化石油气储存的要求。表1-2化学成分如下表（GB6654-1996、GB150-1998）钢号CSiMnVWNiSP16MnR≤0.20.20~0.551.20~1.60___≤0.020≤0.030表1-3力学性能和工艺性能如下表（GB6654-1996）钢号交货状态钢板厚度拉伸试验冲击试验冷弯试验抗拉强度屈服点伸长率温度℃V形冲击功Akv/jb=2a16MnR热轧或正火6～16510~540≥3452120≥31d=2a>16~36490~620≥325>36~60470~600≥305>60~100460~590≥28520>100~120450~580≥275注：表中b为试样宽度，d旁心直径,a钢板厚度表1-4许用应力：钢号钢板标准使用状态厚度常温强度指标在下列温度下的许用应力，MPaσb/MPaσs/MPa≤2010015020016MnRGB6654热轧，正火6～16510345170170170170>16～36400325163163163159>36～60470305157157157150>60～100460285153153150141>100～1204502751501501471381.3.2球罐的结构设计球壳结构采用三带八支柱混合式结构（图1）。该结构的极板尺寸大,赤道板数量少,充分利用了板材的长度与宽度,因而减少了焊缝长度。图1-1符号：R--球罐半径6150mmN--赤道分瓣数16α--赤道带周向球角22.5°β0--赤道带球心角67.5°β1--极中板球心角22.5°β2--极侧板球心角22.5°β3--极边板球心角22.5°1赤道板尺寸计算：图1-2弧长（1-1）弦长（1-2）弧长（1-3）弦长（1-4）弧长（1-5）弦长（1-6）弦长:（1-7）弧长（1-8）极板尺寸计算：图1-3对角线弧长与弦长最大间距：（1-9）弦长:（1-10）弧长:（1-11）弦长（1-12）弧长（1-13）弦长（1-14）弧长（1-15）极中板尺寸计算：图1-4对角线弦长与弧长的最大间距：（1-16）弧长（1-17）弦长（1-18）弧长（1-19）弦长（1-20）弦长（1-21）弧长（1-22）弦长（1-23）弧长（1-24）弦长（1-25）弧长（1-26）侧极板尺寸计算：图1-5弦长:（1-27）弧长（1-28）弦长（1-29）弧长:（1-30）（1-31）式中A、H同前（1-32）弧长:（1-33）弦长（1-34）弧长（1-35）弦长（1-36）弦长（1-37）弧长（1-38）极边板尺寸计算：图1-6弧长（1-39）弦长（1-40）弦长（1-41）弧长（1-42）弧长（1-43）弦长（1-44）式中:（1-45）（1-46）（1-47）（1-48）弧长（1-49）弦长（1-50）弦长（1-51）弧长（1-52）弧长（1-53）弦长（1-54）1.3.3球罐的强度设计1.液化油气在平衡状态时的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，其液体的膨胀性较强，因此储存液化石油气的球罐必须留有一定的气相空间，以防止由于温度升高而导致球罐内的压力剧增。球罐的储存量直接影响到球罐的工作压力，关系到球罐的设计和安全使用。按照TSGR0004—2009，固定式压力容器安全技术监察规程第3.13条款的规定，储存液化石油气的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。根据经验，盛装液化石油气球罐的装量系数一般为0.9。表1-5系数K1与装量系数Φ关系Φ0.600.650.700.750.800.850.900.951.0K11.13411.20281.27351.34731/42571.51121.60841.72932.00002.壁厚计算选取充装系数为0.9,计算出的球罐充液高度为,自上而下每带的液柱高度分别是325mm、7158mm、9892mm。液化石油气密度，16MnR常温下许用应力为，取焊缝系数，腐蚀裕量（腐蚀性较强），钢板负偏差，附加壁厚,，，，，。(1-55)(1-56)(1-57)(1-58)圆整后可取34mm(1-59)圆整后可取34mm(1-60)圆整后可取36mm(1-61)圆整后可取36mm表1-6球壳各带壁厚计算值分带号（自上而下）1234各带有效壁厚32.76mm32.78mm33．53mm33.82mm各带圆整壁厚34mm34mm36mm36mm1.3.4球罐的支座结构支座是球形储罐中用以支承本体重量和储存物料重量的结构部件。本设计中，1000m3液化石油气的球形储罐确定采用赤道正切U形柱结构,支柱与球壳连接端部采用半球式结构。1.3.5球罐加工工艺要求（1）接管补强球壳接管补强常采用的结构型式有厚壁管补强结构和锻制凸缘。锻制凸缘可大大降低应力集中部位的峰值应力,所以人孔和直径不小于DN80mm的接管采用锻制凸缘进行补强,小于DN80mm的接管采用厚壁管进行补强。为了降低边缘处的应力集中系数,适当增加了接管壁厚,加大了过渡圆弧半径。球壳板S、P杂质的含量钢材中除了含有铁、碳与合金元素外,不可避免地要带入一些杂质,如M、Si、S、P、非金属夹杂物以及某些气体,这些杂质对钢的质量有很大影响,其中S、P的有害性最大。降低球壳板中的S含量,可有效防止热裂纹;降低钢板中的P含量,可有效防止冷裂纹。但降低钢板中的S、P含量会使钢板冶炼成本增加。（2）球壳板超声检测通过球壳板超声检测可发现钢板中的裂纹和气孔等有害缺陷,避免将有缺陷的钢板用到球罐上。由于极带板和与支柱焊接的赤道板受力更加复杂,是事故多发的地方,另外液化石油气的球形储罐容积较大,一旦出事后果不堪设想,应适当提高要求,以提高球罐的安全性,但也要考虑经济因素。因此球壳板按JB4730-945压力容器无损检测6逐张进行100%超声检测,其中40%的钢板为I级合格,其余为II级合格。I级板用于受力复杂的极带中板和与支柱焊接的赤道板。（3）锻件锻件全部采用16Mn钢锻件,人孔凸缘、人孔法兰、开口接管等受压元件符合JB4726-20005压力容器用碳素钢和低合金钢锻件6的规定,合格级别人孔凸缘、人孔法兰为IV级,其余为III级。（4）焊接材料焊接采用电弧焊。当采用手工电弧焊时,采用规格为f312mm,f410mm的碱性低氢焊条,禁止采用f510mm的焊条。（5）检测要求①球壳上所有对接焊接接头均按JB4730进行100%射线检测,II级为合格;并应局部超声检测复验,复验长度不得少于焊缝总长度的50%,复验部位应包括球壳全部环焊缝和距环焊缝500mm内的交叉焊缝、上下极带Y形焊缝及射线检测有缺陷和疑问的部位,超声检测以I级合格。无损检测应在焊接完毕后至少24h后进行。②球罐热处理前,按JB4730-94对球壳所有对接焊接接头的内外表面,人孔、接管与球壳对接焊接接头的内外表面,人孔及接管对接焊接接头的内外表面,垫板、支柱与球壳角接接头的外表面,工卡具拆除处的痕迹打磨表面、缺陷修补和打磨后的表面进行100%磁粉检测,合格级别均为I级。球罐水压试验后,气密性试验之前对以上所规定的所有焊接接头的表面、工卡具焊迹打磨和壳体缺陷焊接修补和打磨后的部位按JB4730-94进行了100%磁粉检测复验,合格级别为I级。（6）焊后整体热处理球罐热处理前后分别进行了硬度测定,测定部位为每带纵焊缝测3条各1处;2条大环焊缝各测3处;上下人孔环焊缝各1处。每处包括焊缝金属1点、热影响区和母材每侧各1点,共5点。热处理后的硬度以小于或等于HB200为合格,硬度的测定在接触介质的一侧。1.4球罐的附件1.4.1人孔和开孔1.球罐的人孔是操作人员进出球罐进行检验及维修用的，在现场组焊需要进行焊后整体热处理的球罐，人孔又成为进风、燃烧口及烟气排出烟囱用。因此人孔直径的选定必须考虑操作人员携带工具进出球罐方便（在北方还要考虑冬天作业时操作人员穿棉工作服能进出），以及热处理时工艺气流对截面的要求。一般选用DN500mm较适宜。通常球罐上应设有两个人孔，分别在上、下极带上（若球罐必须焊后整体热处理，则人孔应设置在上、下极带的中心）。人孔与球壳相焊部分应选用与球壳相同或相当的材质。人孔结构在球罐上最好采用回转盖及水平吊盖两种。补强可采用整体锻件凸缘补强及补强板补强两种。2.球罐开孔应尽量设计在上、下极带上，便于集中控制，并使接管焊接能在制造厂完成，便于进行焊后消除应力热处理，保证接管焊接部位的质量。开孔应与焊缝错开，其间距应大于3倍的板厚，并且必须大于100mm。在球罐焊缝上不应开孔，如不得不在焊缝上开孔时，则被开孔中心两侧，各不少于1.5倍开孔直径的焊缝长度必须经100%检测合格。1.4.2梯子和平台大型球罐，一般采用每一台球罐一个单独的梯子。梯子结构分成：上部盘梯和下部斜梯两部分（也有把下部梯子做成圆柱面螺线盘梯或其他形式梯子）。上部盘梯的较好形式是把它造成近似于球面螺线形。因为近似于球面螺线型盘梯具有以下特点：第一，由赤道处中转平台可以一直连接到容器顶部的圆形平台，中间不再需要增加中转平台，行程较短行走舒适，没有陡升陡降的感觉；第二，耗用钢材较少；第三，梯子与球面的距离始终保持不变。这样，不仅梯子与球面曲率协调一致，美观大方，还有利于保温工程的施工。图1-71.4.3液位计储存液体和液化气体的球罐中应装液位计。目前，球罐中采用的液位计主要有浮子-齿带液位计（又称浮子-钢带液位计）、玻璃式液位计、雷达液位计、超生波液位计等多种。国内球罐常用连通管式液位计，它的特点是采用连通管把多个玻璃式液位计装设在连通管上可以测量全液位。连通管要求采用大于DN40mm的钢管制成，并与球罐操作用梯子平台配合装设，便能较易观测液位情况。它的优点是可使球壳上液位计的开孔减少至最少数量，且节省配管材料。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。1.4.4压力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（不要超过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。1.4.5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）。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元件是足够的。低温球罐或在寒冷地区装设的球罐，必须防止雨水、湿气等流入测温保护管内而结冰，从而影响正确的温度测定。1.5安全附件及水喷淋装置1.5.1安全阀安全阀的选用应根据压力容器的工作压力、工作温度、介质特性（毒性、腐蚀性、粘性、和清洁程度等）及容器有无震动等综合考虑。1.安全阀的选用（1）阀型的选定压力容器所用安全阀的类型，取决于压力容器的工艺条件及工作介质的特性，可根据安全阀的结构、排气方式等选取。①按安全阀的加载机构选用。一般压力容器宜选用弹簧式安全阀，因其结构紧凑、轻便，也可比较灵敏可靠;压力较低、温度较高且无振动的压力容器可采用重锤杠杆式安全阀。②按安全阀的排放方式选用。对有毒、易燃或如制冷剂等对大气造成污染和危害的工作介质的压力容器，应选用封闭式安全阀，对压缩空气、蒸汽或如氧气、氮气等不会污染环境的气体，采用开放式或半开放式安全阀。③按安全阀的封闭机构选用。高压容器以及安全阀泄放量较大而壁厚又不太富裕的中、低压容器，最好采用全启式安全阀。对于安全泄放量较小或操作压力要求平稳的压力容器，宜采用微启式安全阀。在两者均可选取时，应首选全启式安全阀，因为同样的排量，全启式安全阀的直径比微启式的直径要小得多，故采用全启式安全阀可以减小容器的开孔尺寸。（2）规格的确定安全阀是根据公称压力标准系列进行设计制造的。公称压力有1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.4MPa、10MPa、16MPa和32MPa。公称压力表示安全阀在常温状态下的最高许用应力，因此高温容器选用安全阀时还应考虑高温下材料许用应力的降低。安全阀的公称压力只表明安全阀阀体所能承受的强度，并不代表安全阀的排气压力，排气压力必须在公称压力范围内，不同的压力容器对安全阀的排气压力有不同的要求。综上所述，选择弹簧全启式安全阀（图1-8），公称压力为1.6MPa。图1-82.安全泄放量和额定泄放量的计算压力容器的安全泄放量是指当压力容器出现超压时，为了保证其压力不再继续升高而在单位时间内所泄放的气量。（1）安全泄放量的计算公式：（1-62）（2）额定泄放量的计算公式：（介质为气体）（1-63）1.5.2水喷淋装置（1）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（氧、氮除外）的隔热需要，同时也可起消防的保护作用。但是隔热和消防有不同的要求，一般淋水装置的构造为环形冷却水管或导流式淋水装置。①隔热用淋水装置的要求液化石油气或可燃性液化气的球罐本体采用淋水装置进行隔热时，要求淋水装置可以向球罐整个表面均匀淋水，其淋水量按球罐本体表面积每平方米淋水2L/min进行计算。②消防用淋水装置的要求作为球罐消防喷淋保护时，要求淋水装置也能向球罐整个表面均匀淋水，其淋水量按球罐本体表面积每平方米淋水大于9L/min。消防用的淋水装置要求设置有能保证连续喷射20min以上的水源，并能在5m以上距离外的安全位置进行操作。．淋水管的设计淋水管原则上要求采用镀锌水管或具有同等以上耐热性、耐腐蚀性及强度的钢管。淋水管的洒水孔口径为4mm以上，以防止水垢灰尘堵塞洒水孔。淋水环形管洒水孔的个数按下式确定：(1-64)消防喷淋的设计（1-65）式中,qv为球罐消防喷淋冷却用水的总体积流量,L/min;S为球罐的外表面积,m2;pi为球罐消防冷却水供给强度,L/(min·m2),其值应不小于9L/(min·m2);Di为球罐内直径,δ为球壳钢板的名义厚度,mm。(1-66)式中,qV1为水雾喷头体积流量,L/min;K为水雾喷头平均特性系数,由生产厂家提供;p为水雾喷头工作压力,MPa,其值应不小于0.35MPa。水雾喷头喷雾保护面积范围可近似等效为以喷头为顶点,喷头与球罐外表面间距为高的圆锥（图1-9）图1-9（1-67）式中,s为水雾喷头喷雾的保护面积,m2;A为水雾喷头的喷雾锥角,(°),一般可选α=125°的中速水雾喷头;R为喷雾锥底半径,h为水雾喷头距离球罐外表面的距离,mm。水雾喷头与液态烃储罐之间的距离不应大于0.7m。体积在1000m3以上的球罐,间距以0.5~0.6m为宜。环管圈间距根据几何关系计算,相邻层喷淋环管圈在球罐经线方向的间距值应是略大2R,但不超过其值的5%，因此,工程上相邻层喷淋环管圈间距可以按2R计算:（1-68）式中,H为球罐经线方向相邻层喷淋环管圈的间距,R为喷雾锥底半径,mm,其值按式（8-2）计算。环管圈层数（1-69）式中,N为环管圈的计算层数;HV为环管圈的垂直间距,mm。为保证各层环管圈的压力平衡环管圈应尽量按球罐赤道线对称布置,圆整后取N=7。沿经线方向各相邻层喷淋环管圈与球心形成的夹角β（图1-10）,用下式表示:（1-70）式中,β为相邻层喷淋环管圈与球心形成的夹角,(°);N为圆整后的环管圈计算层数。图1-10⑥各层喷淋环管圈喷头数量根据GB50219-95,水喷雾灭火系统设计规范[S]的规定,水雾锥线沿经线方向应相交,则每圈喷淋管喷头的数量n用下式表示:(1-71)式中ΣHv为各层喷淋环管圈与球罐赤道线的垂直距离,mm。将各数值代入式（8-7）可计算出球罐赤道线及其自上而下各层环管圈布置的喷头数量依次为26个、26个、24个、22个、16个,整台球罐的喷头共计150个。表1-7喷淋环管圈喷头数量分布球罐赤道线及其自上而下各层环管圈布置的喷头数量总计2626242216150⑦供水竖管直径为保证各层环管圈喷头的工作压力均衡,罐表面积的冷却水强度相同,供水竖管应选用2条对称布置。单根供水竖管的直径用下式表示:（1-72）式中Dst为单根供水竖管的直径,mm;v为供水竖管内水的流速,m/s,一般取不小于2.0m/s。⑧各层喷淋环管圈直径根据各层上水雾喷头的数量及流量确定环管直径。同时考虑现场煨弯制作的问题,各层喷淋环管的公称直径不宜大于100mm,见图。喷淋环管内径规格为100mm、81mm及68mm。图液态烃球罐消防管布置及管径选择示图图1-11设计背景：本部分设计主要进行LPG球罐区防火间距、消防通道、防火堤等的设计，并绘制总平面布置图。2总平面布置及罐区安全设计需要进行安全设计的液化石油气球罐区，地理条件及气候条件适宜：该罐区交通较为发达，居民区离罐区较远，该地区常年风向为西南风。2.1功能分区功能分区如：储存区，公用工程区，办公区。这里主要考虑的是储罐区及其相应机构的布置。罐区周围尽管有大型居住区，但距离较远，对罐区外危险隐患小。因此，本设计重点考虑罐区本身及相关厂区的安全。一，由于常年风向为西南风的缘故，办公楼，主控室等较为关键的设施应该设置在全年主导风的上风向。三，装卸区的布置，因为装卸区意外的安全隐患较多，要制定相关的罐区运行规定并且强制执行。2.2合理划分储LPG罐区罐区内放置6个1000立方米石油气球罐，根据规范，采用两排放置，每排3个。罐区长73.8m，宽56.9m，中间采用隔堤分开。2.2.1球罐间和球罐与防火堤间的防火间距[5]L=D=12.3m0.5D=6.15m根据GB50016-2006《建筑设计防火规范》，本设计中球罐属于半冷冻式储罐且罐区总容积大于5000立方米，所以储罐间的防火间距为D，D L=D=12.3m0.5D=6.15m图2-12.3防火堤的选型与构造2.3.1选型[6]防火堤、防护墙的设计，应满足各项技术要求的基础上，因地制宜，合理选型，达到安全耐久、经济合理的效果。根据《储罐区防火堤设计规范》（GB50352-2005),防火堤的选择符合下列规定：土筑防火堤在占地、土质等条件能满足需要的地区选用。钢筋混凝土防火堤，一般地区均可采用。在用地紧张地区、大型油罐区及储存大宗化学品的罐区可优先选用。浆砌毛石防火堤在抗震设防烈度不大于6度且地质条件较好、不宜造成基础不均匀沉降的地区可优先选用。砖砌块防火堤和夹芯式中心填土砖、砖块防火堤，一般地区均可采用。防护墙宜采用砌体结构。防火堤（土堤除外）应该采取在堤内侧培土或喷涂隔热防火涂料等保护措施。综合考虑我们选择采用钢筋混凝土防火堤。在进行防火堤选型时除考虑承受静压力外，还应考虑当油罐瞬间破裂时，防火堤能否承受一定的罐内液体的冲击载荷。从防火堤上网形式来说，主要包括土堤、砖砌、毛石以及钢筋混凝土几种形式，这几种形式各有优缺点。从安全性来讲，砖砌和毛石不够好。从经济性来讲，钢筋混凝土不够好。综合来看，选择砖土混合堤比较合适。土堤经不起长久的风吹雨打，为了保证其实用性和长久性，可以这样设计：堤内外两面用砌筑240mm的砖墙，中间回填厚度500mm素土并夯实。堤外侧和堤顶的砖墙部分抹灰，堤顶设为素土层部分铺砌预制水泥板块。堤内侧先铺坡度为50的灰土坡（坡高H2/2m，节约占地面积），并在表面铺砌造价低廉的薄型预制水泥板块。如下图所示。0.0.5m0.24m0.438m0.6m堤内侧0.3m图2-22.3.2防火堤参数设计[6][4]根据《储罐区防火堤设计规范》（GB50351-2005），对防火堤参数进行如下设计：储罐罐组防火堤有效容积应按下式计算:（2-1）V—防火堤有效容积（)；A一由防火堤中心线围成的水平投影面积()；—设计液面高度(m)；—防火堤内设计液面高度内的一个最大储罐的基础体积()；—防火堤内除一个最大油储罐以外的其他储罐在防火堤设计液面高度内的液体体积和储罐基础体积之和()；—防火堤中心线以内设计液面高度内的防火堤体积和内培土体积之和()；—防火堤内设计液面高度内的隔堤、配管、设备及其他构筑物体积之和()。根据(2-1)式近似计算：由于球罐立于基座于拉杆之上，近视于悬空处理（即在防火堤内设计液面高度内所占容积忽略）。则(2-1)式简化为：（2-1）式中：V—防火堤有效容积（)；A一由防火堤中心线围成的水平投影面积()—设计液面高度(m)；本设计中防火堤高度设为H(其中L是储罐区的长，S是储罐区的宽)L=73.8m，S=56.9m（上文已提）解得根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2009），本设计中防火堤高度应加上0.2m，所以H=0.438m。2.4隔堤的设计由于隔堤的体积影响到防火堤高度的计算，所以先对隔堤进行设计。根据规范要求，可把隔堤分成两组，一组3个罐，一组3个罐。（1）隔堤的高度根据规范的要求，液化烃全压力式或半冷冻式储罐组宜设不高于0.6m的防火堤，防火堤内的隔堤不宜高于0.3m隔堤的选型与断面尺寸高度确定为0.3m。隔堤的选择，根据高宽比对隔堤稳定性的影响，选择隔堤的厚度要接近0.3m。再根据储罐区防火堤规范，选择不宜小于400mm的毛石隔堤。隔堤的方向大致与液流方向垂直，为了方便施工，把它的断面设计成长方形。隔堤双面水泥砂浆勾缝，堤顶设钢筋混凝土压顶，压顶构造应符合以下规定：压顶在变形缝处应断开，压顶厚度不宜小于100mm，混凝土强度等级不宜低于C20，压顶内纵向钢筋直径不宜小于，钢筋间距不宜大于200mm。2.5消防设计2.5.1消防车道[5]根据《建筑设计防火规范》（GB50016—2006），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。可燃材料露天堆场区，液化石油气储罐区，甲、乙、丙类液体储罐区和可燃气体储罐区，应设置消防车道。消防车道的设置应符合下列规定：储量大于表2-1规定的堆场、储罐区，宜设置环形消防车道。（2）面积大于30000m2的可燃材料堆场，应设置与环形消防车道相连的中间消防车道，消防车道的间距不宜大于150.0m。液化石油气储罐区，甲、乙、丙类液体储罐区，可燃气体储罐区，区内的环形消防车道之间宜设置连通的消防车道。（3）材料堆场堆垛的最小距离不应小于5.0m。（4）间消防车道与环形消防车道交接处应满足消防车转弯半径的要求。表2-1堆场、储罐区的储量名称棉、麻、毛、化纤(t)稻草、麦秸、芦苇(t)木材(m3)甲、乙、丙类液体储罐(m3)液化石油气储罐(m3)可燃气体储罐(m3)储量100050005000150050030000消防车道的净宽度和净空高度均不应小于4.0m。供消防车停留的空地，其坡度不宜大于3%。消防车道与厂房（仓库）、民用建筑之间不应设置妨碍消防车作业的障碍物。环形消防车道至少应有两处与其它车道连通。尽头式消防车道应设置回车道或回车场，回车场的面积不应小于12.0m×12.0m；供大型消防车使用时，不宜小于18.0m×18.0m。消防车道路面、扑救作业场地及其下面的管道和暗沟等应能承受大型消防车的压力。消防车道可利用交通道路，但应满足消防车通行与停靠的要求。消防车道不宜与铁路正线平交。如必须平交，应设置备用车道，且两车道之间的间距不应小于一列火车的长度。相邻罐组防火堤的外堤脚线之间应留有宽度不小于7m的消防空地。根据以上规范液化石油气储罐区的储量为6000m3大于500m3，应设置环形消防车道。储罐与消防车道的距离，应符合下列规定：1.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；2.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。该罐区选用20m作为消防车道和储罐中心的距离。消防车道宽度设置为4.5m。两组储罐之间的7m消防空地也设置4m宽的消防车道与环形消防通道贯通。R=20mR=20mR=14m图2-3罐区环形消防车道2.5.2消防水池[4][5]根据《石油化工企业设计防火规范》，工厂水源直接供给不能满足消防用水量、水压和火灾延续时间内消防用水总量要求时，应建消防水池（罐），并应符合下列规定：（1）水池（罐）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（罐）连续补水时，其容量可减去火灾延续时间内的补充水量；（2）水池（罐）的总容量大于1000m3时，应分隔成两个，并设带切断阀的连通管；（3）水池（罐）的补水时间，不宜超过48h；（4）当消防水池（罐）与生活或生产水池（罐）合建时，应有消防用水不作他用的措施；（5）寒冷地区应设防冻措施；（6）消防水池（罐）应设液位检测、高低液位报警及自动补水设施。再根据施洪昌的《可燃液体贮罐区消防设计见解》可燃液体贮罐区的消防冷却水泵的泡沫泵应采用自灌式进水。为了达到自灌式进水，同时为了施工方便，降低工程造价，通过对多个工程的技术经济比较，消防水池宜建成半地下式的钢筋混凝土水池，一般是地上一半左右，地下一半左右。根据《建筑设计防火规范》,消防水池的保护半径不应大于150m。选择冷却水的供水强度为0.17L/s.㎡=612L/h·㎡=w着火罐的保护面积为（2-2）邻近罐对保护面积为（2-3）总的保护面积为A=950m2由于计算得固定消防用水量为（2-4）所以计算得固定用水量为所以需设置两个消防水池，并设带切断阀的连通管。消防水池距储罐距离为11m，南北各一个，长30m，宽30m，地上1.0m，地下1.0m。30m30m1m1m1m图2-4消防水池2.5.3消防给水设计[4][5][9]众所周知，液化烃储罐火灾的根本灭火措施是切断气源。在气源无法及时切断时，只能维持其稳定燃烧，同时对储罐进行水冷却，确保罐壁温度不致过高，从而使罐壁强度不降低，罐内压力也不升高，可使事故不扩大。对液化石油气而言，所谓的“罐区消防”就是用水对储罐实施冷却保护。根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006，《建筑设计防火规范》GB50016—2006和《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2009等有关章节，液化石油气储罐区的消防用水量，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。其中固定式消防冷却水系统的用水量：着火罐冷却水供给强度按不小于9L/（min·m）计，邻近罐按不小于9L/（min·m）计，均按球罐全部表面积考虑。水枪用水量按80L/s；火灾延续时间6h计。（2-5）（1）消防栓设立环状管道，且进水管为两条，消防水池前面两米设置5个消防栓，切距离路面3m。（2）消防给水系统的选择与划分在液化石油储罐区设计中，工艺生产需要在夏季气温30℃时对储罐进行淋水降温。在本设计中，消防给水系统与夏季淋水系统各自独立，各配备水泵机组、给水管网和球罐淋水装置。其中消防给水系统的消防水泵选型、其流量以罐区消防用水量标注计、其扬程按当地消防所需水压计、共选用消防水泵四台、三开一备。为防止因压力过高引起球罐固定冷却给水系统部件易损坏漏水，造成维修工作量增加和维修困难，以及避免高压水流对罐体的不利影响，在管网与球罐固定冷却水系统引入管连接的管段上设置了减压阀，安装调试时即可将减压阀调整至适当的压力指示处。球罐固定消防冷却水系统液化石油气被液化后常温贮存在压力不高的储罐中，罐中同时存在着液相和气相，在贮存压力下二者达到平衡。在火灾中，储罐外壳在火焰的作用下会使金属丧失强度，并使液相上方的气相压力急剧上升，虽然储罐没有安全阀等排气机构，但一般不能迅速消除由于过量蒸汽造成的内部压力的急剧增长，进而形成爆炸。一旦发生爆炸，消防工作仅限于防止火灾的蔓延。如有可能，则应力争防止爆炸，其方法就是采用较强的水流冷却储罐。根据消防部门对湿罐壁、干罐壁受热状态的分析以及国内对液化烃储罐火灾受热喷水保护试验的结论，确认喷水强度取10较为稳定可靠。又因危险性大，故应采用非人工（即固定式）的遥控喷水冷却系统。（4）消防冷却水管道设置规定根据《石油化工企业设计防火规范》，全压力式、半冷冻式液化烃储罐固定式消防冷却水管道的设置应符合下列规定：1）供水竖管应采用两条，并对称布置。采用固定水喷雾系统，罐体管道设置分为上半球和下半球两个独立供水系统。2）消防冷却水系统遥控控制阀3）控制阀前设置带旁通阀的过滤器，控制阀后及储罐上设置的管道应采用镀锌管。（5）灭火器材的选择根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2009）和《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140）有关章节，液体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、或卤代烷灭火器，由于我们是属于液化石油气球罐，根据液化石油气性质可选用干粉，泡沫，高压水枪灭火器，但是高压水枪会导致液化石油气喷溅，所以这里不适合，因此只使用干粉和泡沫灭火器。可燃气体、液化烃和可燃液体的地上罐组宜按防火堤内面积每400m2配置一个手提式灭火器，但每个储罐配置的数量不宜超过3个。=4199.22/400=10.5取11个（2-6）我们在控制室，机柜室，计算机室，电信站，化验室里设置气体型灭火器。（6）火灾报警系统在消防泵房（消防站与其设置在一起）设置无线通信设备，且装备能同时受理三处火灾受警的录音电话在生产调度中心，中央控制中心，总变电站所，（均在发配电间/压缩机房内）消防水泵站均设置与消防站直通的专用电话在公用工程及全厂性重要设施和区域性重要设施等火灾危险性场所均设置区域性火灾自动报警系统。2.6厂区其余建筑设计[4]根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2009），对厂区其他建筑做如下设计：1.办公用房长20m，宽5m，距离储罐60m，设在工厂大门附近（在全年最小频率风的下风侧）2.门卫（25m2）长10m，宽5m，离大门5m。3.发配电间压缩机房（在全年最小频率风的下风侧）长5m，宽5m，距离储罐80m。4消防泵房（60m2）长10m，宽8m，距离储罐11m5事故收集池（500m2）长15m,宽5m,距储罐防火堤20m2.7LPG球罐区布置说明及平面图LPG球罐区主要分为球罐组区、消防水池区、事故存液池区、办公区等几个部分。由于厂区的全年主导风向是西南风，厂区大门设在靠近西南角的方向，其他区的布置均按照GB50160-2009《石油化工企业设计防火规范》有关规定布置，详细布置及数据参见附图1。设计背景：本设计设计项目包括6台1000m3球罐、6台冷冻机组，循环水站及相应配套的自控、电气、土建、消防等设备设施的布置及相关的安全技术设计及相关安全管理措施、制度。本部分设计主要内容包括LPG球罐区的危险性辨识、预防一些事故的安全技术措施以及罐区的安全管理制度和安全系统的自动化控制。着重罐区危险性分析及罐区预防事故的安全技术措施的设计。3LPG罐区重大危险源辨识及危险性分析3.1LPG罐区重大危险源辨[10]根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009)规定：液化石油气的临界量为50t。(3-1)式中：F——充装系数，V——气瓶容积，L；——罐区的球罐数，——充装气体密度，kg/L；——罐区所有球罐的储存量，kg。经公式（3-1）计算，根据《江苏省重大危险源监督管理暂行规定》规定，达到或高于标准所列临界值的15倍或以上；达到或高于标准所列临界值的10倍或以上、15倍以内；达到或高于标准所列临界值的5倍或以上、10倍以内；达到标准所列临界值或高于其5倍以下因此此罐区属于一级重大危险源。3.2LPG的危险特性分析本设计中的液化石油气主要成分为：丙烷、丁烷、丙烯、丁烯，为混合物，其理化性质如下表所示：表3-1液化石油气的理化性质性质说明性质说明溶解性不溶于水，可产生易燃的蒸气团。饱和蒸汽压kpa4053（16.8℃）性状无色气体或黄棕色油状液体，有特殊臭味。爆炸极限%1.5~9.5燃烧性易燃自燃温度℃450闪点℃-74稳定性不稳定熔点℃无具体值临界压力MPa无具体值沸点℃无具体值临界温度℃无具体值燃烧热Mj/kg45.217相对密度（空气=1）1.5~2.0本设计中液化石油气属于甲A类火灾危险性液体。参考文献[11]，对LPG危险特性进行如下分析：（1)易燃、易爆性液化石油气与空气棍合后，一旦遇到火源，甚至是石头与金属撞击或摩擦的静电火花，都能迅速引起燃烧。液化石油气的爆炸极限为1.5~9.5%，爆炸范围宽且爆炸下限低，泄漏扩散后很容易发生爆炸。液化石油气燃烧热值高，燃烧速度快。爆炸时燃烧速度为每秒数百米到数千米，火焰温度高2000℃，着火时热辐射很强，极易引燃引爆周围易燃易爆物质,使火势扩大。（2）挥发性液化石油气常压沸点低，一旦从容器或管道中泄漏出来，由于压力的降低，便可急剧气化，体积将会突然膨胀250倍左右，并能迅速扩散蔓延。液化石油气气态比重是空气的1.5一2.0倍，一旦泄漏,易在低洼或通风不良处窝存，在平地上能沿地面迅速扩散至远处，而不是扩散到空气中去，更易酿成爆炸事故。（3）受热易膨胀性液化石油气热膨胀系数高，温度越高，膨胀越大。容器在满液情况下，温度一旦升高，容器内压力会急剧升高。当液化石油气泄漏后发生燃烧爆炸时，周围其他储雄受到火焰烧烤，压力会迅速增高，从而发生物理爆炸，产生爆炸碎片，造成的燃烧爆炸，形成多米诺连锁反应。（4）易产生静电液化石油气的电阻率高达106一10l00Ω·m，当其从容器、设备、管道中喷出时，极易因摩擦产生静电，产生放电火花，引起可燃气体燃烧或爆炸。液化石油气中含有的液体或固体杂质越多，流速越快，产生的静电荷越多。（5）能引起中毒窒息高浓度的液化烃被大量吸入人体内，就会造成中毒，使人昏迷、呕吐或有不愉快的感觉，严重时可使人室息死亡。（6）溶解性此外，液化石油气泄漏后，会从周围环境中吸收大量的热量而气化，从而使温度急剧降低，致人冻伤。3.3LPG罐区的危险性分析化工生产现场包含着来自人、机和环境三方面的多种隐患，为确保安全生产，就必须分析和查找隐患，并及早消除，将事故消灭在发生之前，做到预防为主。因此，识别危险性是首要问题。3.3.1液化石油气球罐区的危险性分析[12]液化石油气球罐区主要包括球罐、管道、冷冻机组及循环水站等设备。罐区主要危险来自球罐内部的液化石油气。因此，球罐区最主要的危险性来自于泄漏引起的火灾、容器爆炸以及中毒窒息，还有一些其他次要危险性。根据GB6441--86《企业职工伤亡事故分类标准》，对LPG罐区危险性进行如下分析：火灾和爆炸液化石油气的爆炸速度为2000～3000m/s，火焰温度高达2000℃，沸点低于-50℃，自燃点为446～480℃。当一有火情，即便在远方的液化石油气也会起燃，形成长距离大范围的火区，灾害异常猛烈。液化石油气液体发热值为45.217MJ/kg，气体低发热值为92.1～108.9mj/m3，约为焦炉煤气的6倍多，由于其燃烧热值大，四周的其他可燃物也极易被引燃。不少液化石油气火灾案例中，都有建筑物被烧塌，混凝土构件被烧熔的情况。如此猛烈的火势，给现场扑救人员的作业和装备的使用也造成一定的困难。液化石油气罐区发生火灾或者爆炸主要是由于泄漏引起的，而泄漏的原因主要有以下三方面：液化石油气球罐质量低劣储存液化石油气的容器的质量不好，如设备选材不当、设计存在缺陷、生产制造过程中不符合要求，都可能会降低产品的质量，或缺乏必要的安全装置（液面计、安全阀、压力计、放空管等），就会很容易造成液化气泄漏。球罐安全附件失效如果液化石油气球罐的安全附件（压力表、液位计、温度计、安全阀、排污管等）失效，很容易造成储罐超装或超压，导致罐体开裂引起泄漏；另外，如果安全附件与罐体的连接部位结合不严，阀门法兰的密封垫片老化，旱缝质量差，耐压强度低而发生破裂，很容易引发液化石油气泄漏。人为失误生产、使用和储存液化石油气过程中，由于错误操作、违章操作、盲目指挥和设备检修保养不善很容易导致出现物料的跑、冒、滴、漏事故，以及在输送作业中，泵密封不严，开关、法兰连接不严，擅自提高本的输送压力，使管线破裂，或管子连接不牢，造成管线连接处脱落跑气。引起泄漏，继而导致火灾爆炸的恶性事故。同时由于运营者的安全意识差、运输过程中违章驾驶、交通部门管理存在漏洞或由于监视人员安全意识不够，通过铁路高架桥时，对桥的限高距离没有与槽车的高度仔细对照，盲目开进，导致槽车的安全阀被桥体撞断，引起泄漏。当泄漏的液化石油气遇到点火源就会发生火灾或者爆炸，由于液化石油气火灾和爆炸的危害大，因此需要对其进行事故树分析，以便在日常运作中避免火灾和爆炸事故的发生。3)LPG球罐事故树分析液化石油气是以丙烷、丁烷、丙烯、丁烯为主要成分的烃类混合物，由其危险特性可知，液化石油气极易发生火灾和爆炸，且火灾和爆炸的危害性大。下面分别作出液化石油气球罐区的火灾和爆炸的事故树分析以及其结构重要度计算。A.火灾事故树分析M5M5X4+M3+X1X7X8+M2T·X5X6M1M6+M4X3X2+·图3-1火灾事故树表3-2事故树中各字母意义TM1M2M3M4M5M6X1储罐发生火灾点火源液化气达到可燃浓度达到爆炸极限明火撞击火花雷电火花达到爆炸极限X2X3X4X5X6X7X8汽车发动危险区违章动火铁器相撞雷击避雷针失效罐内罐外结构重要度计算：事故树的最小割集｛X1，X2，X7｝，｛X1，X3，X7｝，｛X1，X4，X7｝，｛X1，X5，X6，X7｝｛X1，X2，X8｝，｛X1，X3，X8｝，｛X1，X4，X8｝，｛X1，X5，X6，X8｝结构重要度（3-2）式中，——最小割集总数；——第个最小割集；——为第个基本事件所在中个基本基本事件数总数减1；——第个基本事件的结构重要度系数。由公式（3-5）计算结构重要度顺序为：X1>X7=X8>X2=X3=X4>X5=X6事件名称是：达到爆炸极限>罐内=罐外>铁器相撞=汽车发动=危险区违章动火>雷击=避雷针失效。因此，当液化石油气浓度达到爆炸极限时事最危险的。所以要防止液化石油气气相浓度增大，是预防火灾的重要措施。B.爆炸的事故树分析X11X11X9﹢X4X3X1X2M3X5X6X7X8﹢﹢M1M2•TX10图3-2爆炸的事故树表3-2爆炸事故树中各字母含义TM1M2M3X1X2X3X4储罐发生爆炸点火源液化气泄漏静电明火撞击火花电火花射频电（如手机）X5X6X7X8X9X10X11惰性气体置换水置换水冲洗水蒸汽冲洗水冲洗水流失过快静电接地接地接触不良A、事故树的最小割集{X1，X5},{X2，X5},{X3，X5},{X4，X5},{X9，X5},{X10，X5},{X11，X5},{X1，X6},{X2，X6},{X3，X6},{X4，X6},{X9，X6},{X10，X6},{X11，X6},{X1，X7},{X2，X7},{X3，X7},{X4，X7},{X9，X7},{X10，X7},{X11，X7},{X1，X8},{X2，X8}，{X3，X8},{X4，X8},{X9，X8},{X10，X8}{X11，X8} 。B、结构重要度由公式（3-2）计算结构重要度顺序为：X5=X6=X7=X8>X1=X2=X3=X4=X9=X10=X11事件名称是：惰性气体置换=水置换=水冲洗=水蒸气冲洗>电火花=射频电(如手机等)=水冲洗过程水流太快=明火=撞击火花=静电积累=接地不良（2）容器爆炸本设计中的液化气储存方式为低温略高于常压方式，因此，液化气球罐可能存在容器爆炸的危险。下面介绍可能导致球罐爆炸的原因。储罐的设计、制造和安装存在缺陷如果球罐在设计、制造和安装的过程中存在缺陷，如应力分布不均，焊缝质量差等，可能导致球罐各部分受压能力不同，由于储存压力略高于常压，而且液化石油气本身具有易膨胀性，所以球罐质量存在问题时，就有可能导致球罐爆炸。运行超压本设计中液化石油气球罐的设计压力为1.6MPa，当球罐运行压力高于球罐设计压力时，就可能导致球罐发生脆性断裂，由于是在低温状态下的储存液化石油气，一旦球罐破裂，液化石油气会瞬间气化，体积迅速变大，大约为原液体时体积的250倍，从而导致球罐压力迅速变大，从而发生容器爆炸。安全附件失灵及超期服役安全附件失灵或者超期服役，如不及时检查及更换，就可能产生虚假信息，造成工作人员误操作，从而造成危险事故。特别是压力表，如果损坏而没有更换，在人员误操作下可能产生超压危险，进而导致容器爆炸。淹溺由于液化石油气罐区有两个消防水池，其规格为长、宽为30m，地上高度1m，地下深度1m。因此，罐区具有淹溺的危险，需要在消防水池傍边设置危险警示标志，且有一定的防护措施。（4）中毒与窒息根据GB11518-89标准规定，石油液化气卸装场所的允许浓度不得超过1000mg/m3,当液化石油蒸气浓度高于17990mg/m3时，人在其中将会引起眩晕、头痛、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、脉缓等症状，严重时表现为麻醉状态及意识丧失。（4）其他危险性1)冻结液化石油气球罐和管道多为露天设置，液化石油气的水分在冬天易结冰，造成管道和阀门堵塞,甚至冻裂，导致物料泄漏，引发危险。触电伤害压缩机和泵的运转动力由电动机提供，电动机及其电气控制装置的电源电压均为380V/220V,接地不良或失效导致的设备、管道及其零部件外壳带电或者绝缘破坏都可引发触电伤害。机械伤害在液化石油气罐区的日常运作中，有压缩机，烃泵来完成操作过程，其原转动部件、传动带、传动齿轮等转动部件可能对人体造成伤害。因此，在机械部分应该加装防护措施，以防止机械运作中可能给工作人员造成的机械伤害。4）高空坠落当作业高度大于2m时，都属于高空作业。由于储罐的安装高度基本上都在12m以上,在储罐的运行巡检、储罐安全附件的维修和储罐的定期检修中,如操作不当,可能会发生维(检)修人员的高处坠落事故。3.3.2泄漏引起的蒸汽云爆炸危害分析罐区泄漏是罐区主要危险之一，下面主要分析罐区泄漏引发的蒸汽云爆炸。喷喷射火灾扩散云团蒸汽云爆炸闪火延迟点燃不点燃立刻点燃蒸汽云爆炸闪火BLEVE火球浮性云团延迟点燃不点燃立刻点燃蒸汽云爆炸闪火浮性云团BLEVE火球BLEVE火球延迟点火不点燃立刻点火立刻点火冷失效热失效管路连续泄漏储罐持续泄漏储罐瞬间泄漏泄漏图3-3泄漏的后果分析液化石油气泄漏后果如上图3-3根据参考文献[10]中对LPG球罐区危险性的分析，对罐区蒸汽云爆炸作出如下分析：该LPG罐区有1000m3球罐6台，SH3007-1999规定，球罐的充装系数宜取0.90。假设罐区全部参与蒸汽云爆炸反应，液化石油气密度为580kg/m3。参与蒸汽云爆炸的质量为：TNT当量计算TNT当量法是将已知能量的可燃燃料等同于当量质量的TNT的一种简单方法。该方法建立在假设燃料爆炸的行为如同具有相等能量的TNT爆炸的基础之上。TNT的当量质量可使用下式进行估算：（3-3）式中,——地面爆炸系数；——蒸汽云爆炸的当量系数；——LPG的燃烧热值；MJ/kg；——蒸汽云爆炸质量，kg；——TNT的燃烧热值，MJ/kg。其公式中，取1.8、，取0.04、取45.217MJ/kg、取4.52MJ/kg。经计算得（2）分类伤害半径由于爆炸对人员的伤害情况与距爆炸中心距离而变化，因此将危险源周围依次分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。1)死亡区该区内的人员如缺少防护，则被认为无例外地蒙受严重伤害或死亡，死亡率取50%，其内径为零，外径为。表示该区域内人员内脏严重损伤或死亡的概率为0.5，它与爆炸量之间关系为：(3-4)式中，——TNT的燃烧热值，MJ/kg；——表示该区域内人员内脏严重损伤或死亡的概率为0.5，m。计算得：2）重伤区R1该区的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害，极少数人可能死亡或受重伤。其内径为，外径。取人员重伤超压，1000kgTNT爆炸产生的冲击波在距离爆心处的冲击波超压为。由下列公式求解：（3-5）式中，——1000kgTNT爆炸产生的冲击波在距离爆心处的冲击波超压为的距离，m；——爆炸产生的冲击波在距离爆心处的冲击波超压为的爆炸量，kg；——发生爆炸的量，kg；——该区的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害，极少数人可能死亡或受重伤，m。3）轻伤区该区的人员如缺少防护，则绝大多数人员将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或平安无事，死亡的可能性极小。该区的内径为重伤区半径，外径为。计算公式同重伤区。取取人员轻伤超压，1000kgTNT爆炸产生的冲击波在距离爆心处的冲击波超压为。计算得：4）财产损失半径由于罐区周边的建筑物多为钢筋混凝土结构，所以财产损失半径取钢筋混凝土遭受破坏的距离。其计算公式同上。取钢筋混凝土破坏超压，1000kgTNT爆炸产生的冲击波在距离爆心处的冲击波超压为。经计算得：3.2.4泄漏引起的其他危害分析[11]喷射火灾危害LPG管线泄漏时被立即点燃就可能发生喷射火灾，其危害性较小，主要危害是火焰范围及热辐射。当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。闪火危害闪火是可燃性气体或蒸气泄漏到空气中并与之混合后被点燃而发生的一种非爆炸性的蒸气云燃烧。其主要危害是热辐射和火焰直接灼烧。闪火的热辐射计算包括闪火动力特性及热通量计算。热辐射的大小由火焰的辐射能、视角系数和大气传输率所决定。沸腾液体扩展蒸气爆炸沸腾液体膨胀蒸气爆炸是温度高于常压沸点的加压液体突然释放并立即气化而产生的爆炸。加压液体的突然释放通常是因为容器的突然破裂引起的。它实质是一种物理性爆炸。破坏能量来源包括：(1)

容器本身是高压容器，它的突然破裂能够释放出巨大的能量，产生爆炸波并且将容器破片抛向远方；(2)

液化气剧烈燃烧能够释放出巨大的能量，产生巨大的火球和强烈的热辐射。

事故的危害包括：容器爆炸的爆炸波、容器碎片、热辐射及火球火焰的直接伤害。4LPG罐区安全措施及安全管理制度由于本LPG球罐区属一级重大危险源，因此，为防止罐区发生上述分析的危险事故，对罐区作出如下相应的安全措施和安全管理制度。4.1安全措施参考文献[13],LPG罐区应有如下安全措施：4.1.1防超压措施对罐体：为了防止在夏季由于气温升高和强烈的太阳光对球罐表面曝晒导致球罐内液化石油气气化带来的压力的急剧升高，造成球