化工安全設計

化工安全設計第三章化工安全設計一、概述化學工業(yè)與煉鋼、造船、機械、電氣設備制造等工業(yè)相比，由于大量使用可燃性或有毒性的物質，所以由這些物質引起的火災、爆炸或中毒的危急性很大。另外，隨著設備本身的大型化、處理量明顯增大，其操作也是在危急的反響和高溫、高壓等苛刻條件下進行的。由于裝置規(guī)模大，操作條件苛刻，一旦發(fā)生火災、爆炸等事故，其災難的涉及范圍也就大的多，而且增加消防滅火的困難，造成企業(yè)和社會的災難。所以，對化工裝置來說，安全設計比什么都重要。執(zhí)行嚴格的強制性安全生產(chǎn)法令、法規(guī)、標準、標準、規(guī)程，在化工裝置的設計中是不行少的，不符合規(guī)定技術標準的化工裝置不準投入使用。二、工藝的本質安全設計化工裝置的安全設計，以系統(tǒng)科學的分析為根底，定性、定量地考慮裝置的危急性，同時以過去的事故等所供給的教訓和資料來考慮安全措施，以防再次發(fā)生類似事故。化工裝置安全以設備和工藝設計為主，再要依靠工藝和設備的正確運轉和適當?shù)木S護治理，才能把事故降低到最低。安全設計根本的原則可以歸納如下三點：1、工藝的安全性、工藝必需實現(xiàn)以下三項可行性爭論：〔1〕設計條件和設計內(nèi)容確定是在系統(tǒng)危急分析，事故模型與機理爭論根底上進展的，在設計條件下能安全運轉?！?〕承受現(xiàn)代安全技術措施和掌握技術，實現(xiàn)過程的自適應性和調(diào)控作用，即使多少有些偏離設計條件也能將其安全處理并恢復到原來的條件?！?〕確定安全的啟動和停車系統(tǒng)。因此，必需評價化工工藝所具有的各種潛在危急性，爭論排解這些危急性或加以限制。化工裝置有很多工藝組成，還要考慮各操作的相互影響，以到達整個工藝過程的安全化。2、防止運轉中的事故、應盡力防止由運轉中所發(fā)生的事故而引起的次生災難。事故的對象有廢物的處理，停頓供給動力，混入雜質，誤操作，發(fā)生特別狀態(tài)，還有其他外因等。3、防止擴大受災范圍、萬一發(fā)生爆炸毒物泄漏災難，應防止災難擴大，把災難局限在某一范圍內(nèi)?？紤]到工廠廠址、化工裝置的特別性，企業(yè)內(nèi)組織的不同及其他狀況，必需具體問題具體分析，補充必要的事項。三、安全設計過程關于安全設計，需在這些設計的各個過程，事前充分審查與各個設計有關的安全性制定必要的安全措施。另外，通常在設計階段中，各技術專業(yè)也要同時進展爭論，對安全設計肯定要進展特別慎重的審查，完全去除考慮不到和缺陷之處。一般安全設計包括以下十三項內(nèi)容：1、裝置構造與材料的安全設計、裝置、設備的構造本身固然應具有能充分承受各種操作條件的材料，構造強度其要點如下：使用的材料應考慮工藝流體、流速、溫度、壓力以及流體反響特性和腐蝕特性等各種因素，選擇滿足耐腐蝕性，滿足強度要求以及可加工性〔特別是可焊性、機械加工性〕的材料。2、過程安全裝置設計、化學裝置中為了適應處理不同的各種物料及壓力和溫度對根本操作條件下的偏離，使裝置也可正常運行，所以在安全上需設置：〔1〕使特別狀態(tài)恢復成正常狀態(tài)而保持在最正確條件的壓力掌握裝置?！?〕其變化明顯偏離正常狀態(tài)有可能導致危急時為避開發(fā)生危急的穩(wěn)定裝置?！?〕特別狀態(tài)進一步進展時的緊急掌握裝置。壓力裝置有兩種：〔1〕快速將過壓排出系統(tǒng)外的泄壓裝置。種類有：安全閥、放泄閥、排泄閥、防爆板、通風管。〔2〕在超過肯定壓力時自動削減設備內(nèi)的氣體流入量的掌握壓力裝置。穩(wěn)壓裝置：能將某種程度的變化恢復到正常狀態(tài)，使工藝過程保持最正確條件的裝置。有兩種：〔1〕反響掌握劑注入裝置，應使用各個反響有抑制效果的反響掌握劑。〔2〕冷卻裝置。緊急掌握裝置：指用上述兩種都不能掌握，承受報警和連鎖并用自動或手動進展動作的掌握裝置組成?！?〕報警裝置：是快速顯示發(fā)生特別現(xiàn)象及狀態(tài)的裝置，安裝在要對工藝參數(shù)的特別變化進展報警裝置上，特別是需要對安全有關的工藝參數(shù)進展檢測報警裝置上?！?〕緊急掌握裝置有以下七種：A、緊急迫斷動力的裝置。B、緊急停頓流入流體的裝置。C、使流體旁通的緊急處理裝置〔三通閥〕。D、將流體緊急排放到系統(tǒng)外的裝置〔放空管線、燃燒油、排泄池〕。E、緊急冷卻裝置。F、緊急送入惰性氣體裝置。G、緊急送入反響掌握劑裝置等。3、引燃、引爆能量的安全設計、引燃、化工裝置區(qū)，存留易燃、易爆氣體、液體，萬一泄漏，有能量就極易發(fā)生事故。所以設計時，特別安全設計有可能產(chǎn)生引燃、引爆裝置。常見的引燃、引爆能量有以下幾種：〔1〕裝置內(nèi)火源〔加熱爐、鍋爐、煙囪、高溫的暴露配管等高溫物體、機械的撞擊、摩擦、絕熱壓縮能等〕?！?〕電氣能量?！?〕操作中所發(fā)生的靜電?！?〕雷電。雜散電流?！?〕施工用火〔焊接及切割、砂輪機的火花、內(nèi)燃機、焊槍等〕?！?〕吸煙等。針對以上的安全設計：〔1〕裝置內(nèi)的火源，最重要的是使其配置適當，應依據(jù)需要將設備本身制成易燃性氣體和蒸氣難以進入設備內(nèi)部構造，而且，作為關心手段應設置緊急送入惰性氣體的裝置?！?〕電氣設備：一般按技術標準，按各種場合分類為：耐壓防爆構造；油浸防爆構造；充氣防爆構造；增安防爆構造；本安防爆構造。防靜電措施：靜電產(chǎn)生：是在運轉、操作時產(chǎn)生的。液體在配管中流淌時，由于摩擦而產(chǎn)生靜電，由液體本身輸送電荷而產(chǎn)生流動電流。液體的固有電阻越大產(chǎn)生靜電越多，一般認為在1010-1015歐姆的液體中會產(chǎn)生危急的靜電，在1013歐姆時最危急。在1010歐姆以下，可視為無靜電荷積聚。產(chǎn)生電流大小與液體流速的1.75次方成正比。防止措施：接地，接地電阻通常為 10歐姆以下〔易導入大地〕；安全流速1m/s以下〔不會聚攏〕；環(huán)境濕度65-75%〔集中到大氣中〕。雷雨雷雨是大氣中產(chǎn)生的一種靜電，雷擊所產(chǎn)生的最高溫度瞬時可達10000℃，壓力最大可達100atm左右,具有極大破壞性。防止措施：用導體接地。高度超過20m構筑物應設置避雷針，但對良好導體塔、罐只接地即可。雜散電流產(chǎn)生緣由：電氣設備雖絕緣，但極微量電流流入構筑物或大地中，構筑物和大地接觸大時，產(chǎn)生較高電壓，產(chǎn)生電火花。防止措施：用導體接地。所以在化工廠整個廠區(qū)，無論構筑物、設備、貯罐、管線等連成一網(wǎng)，全接地。4、危急物處理安全設計、“三廢”也稱工業(yè)垃圾，也有毒害，必需在運轉時進展安全處理?！?〕排放設備是在運轉、停車或緊急停車時，為了安全并快速地排放裝置排出的廢氣或內(nèi)部溶液及其蒸氣而設置的的設備。具體有：A、廢氣處理設備，用于排放氣體和高揮發(fā)性液體的蒸氣。如火炬系統(tǒng)、排氣管道等。B、液體抽出設備，用于抽出可凝蒸氣和熱油進展冷卻后送往不合格石油產(chǎn)品罐?！?〕排水管和放空管將對反響有影響的水和蒸氣排出系統(tǒng)外，使系統(tǒng)不會引發(fā)突沸和爆炸。廢水、廢液處理設備的兩個系統(tǒng)：〔1〕含油污水處理系統(tǒng)用于收集排水時排出的含油污水，做成密封構造設置底下，有些地方設置截流井及防爆式疏水器，末端設置油水分別器和擋油池，將油份完全分離，回收后排放清水。為密封構造。2〕排水系統(tǒng)用于收集冷卻用水的排放，蒸氣疏水器產(chǎn)生的冷凝水以及雨水，為開式構造。5、電力及動力系統(tǒng)安全設計、防止運轉時，意外停頓供給電力、儀表風、蒸汽、惰性氣體、消防用水等動力源。安全的供電系統(tǒng)及自動切換系統(tǒng)。如市電雙回路、自備電、蓄電池等。6、防止誤操作的安全設計、削減人為失誤帶來災難。承受全自動和安全自鎖裝置最好，但實現(xiàn)困難，可以用以下方法：〔1〕程序掌握裝置，只能用正確指令才有效?！?〕聯(lián)鎖機構?！?〕聯(lián)動機構?！?〕配置閥門標志清楚，開閉狀態(tài)明確?！?〕設備的人機接口和四周的照明等環(huán)境條件應安全。7、防止意外事故破壞或擴展的安全設計、〔1〕防雷擊、地震、洪水等自然災難?！?〕防汽車、火車等沖撞的防護措施。8、平面布置的安全設計〔1〕廠區(qū)的安全布置各功能區(qū)的劃分。〔2〕廠外的設施安全布置安全距離。安全距離生產(chǎn)、儲存易燃易爆危急物品的化工企業(yè)必需設置在城市的邊緣或相對獨立的安全地帶，不得設置在人員密集的公共場所四周或居民區(qū)內(nèi)。化工企業(yè)選址應符合以下規(guī)定：(一)化工企業(yè)與廠外鐵路線(中心線)的防火間距不應小于30米，與廠內(nèi)鐵路線不應小于20米。(二)化工企業(yè)與廠外道路(路邊)的防火間距不應小于16米，與廠內(nèi)主要道105甲類化工企業(yè)的廠房，甲、乙類液體儲罐與電力架空線的最近水平距離不應小于電桿(塔)高度的1.5倍，丙類液體儲罐不應小于1.2倍。嚴禁在潛在危害食水衛(wèi)生或者防洪安全地帶設置化工企業(yè)?；て髽I(yè)應有進出廠區(qū)的消防車道，消防車道寬不應小于3．5米，凈空高度不4甲、乙類化工企業(yè)的廠房和倉庫的建筑構造應為一、二級耐火等級，不得來用鋼構造和星鐵蓋頂?；て髽I(yè)的廠房、倉庫的耐火等級、層數(shù)和占地面積，按《建筑設計防火標準》的有關規(guī)定執(zhí)行(見附件二)。企業(yè)內(nèi)防火間距化工企業(yè)的生產(chǎn)車間、原料倉庫、成品倉庫、可燃液體儲罐、配電間、明火加熱爐、生活區(qū)及辦公場所等要分開單獨設置；且應符合以下防火間距：(一)一、二級耐火等級甲類廠房之間及其與一、二級耐火等級的其他廠房之間的防火間距不應小于12米。與戊類廠房之間的8(二)相鄰兩座甲類廠房較高一面的外墻為防火墻時，其防火間距不應小于4米。(三)兩座一、二級耐火等級的甲、乙類廠房與相鄰較高一面外培的門窗等開口部位設有防火門窗或防火卷簾和水幕時，其防火間距不應小于6米。(四)兩座一、二級耐火等級的甲、乙類廠房與相鄰較低一面外培為防火墻，且較低一座廠房的屋頂耐火極限不低于 1小時，其防火間距不應小于6米。(五)甲、乙類廠房與民用建筑之間的防火間距不應小于25米，甲類廠房與明火或散發(fā)30甲、乙類化工企業(yè)的廠房、倉庫的地面應承受不產(chǎn)生火花的材料鋪成。甲、乙類液體儲罐宜承受地埋式設置，且儲罐之間的防火間距不應少于相鄰較大儲罐直徑的0.4倍。地上式甲、乙類液體儲罐之間的防火間距不應少于相鄰較大儲罐直徑的0.75倍，丙類液體儲罐不應少0.4甲、乙類化工企業(yè)廠房的安全出口數(shù)目不應少于兩個，其冷寬度不應少于0．9米，疏散走道的寬度不宜少于1.4米，安全疏散距離按《建筑設計防火標準》的有關規(guī)定執(zhí)行。甲、乙類化工企業(yè)的廠房應自然通風良好，或設置機械排氣裝置。甲、乙類化工企業(yè)的廠房應設置足夠的門、窗等作為泄壓面積，其泄壓面積的比值(平方米／立方米)0.05～0.22建筑物的耐火等級耐火等級是依據(jù)有關標準或標準的規(guī)定，建筑物或建筑構件、配件、材料所應到達的耐火性分級。它是衡量建筑物耐火程度的標準。依據(jù)我國國家標準《建筑設計防火標準》，建筑物的耐火等級分為四級。建筑物的耐火等級是由建筑構件〔梁、柱、樓板、墻等〕的燃燒性能和耐火極限打算的。一級耐火等級建筑是鋼筋混凝土構造或磚墻與鋼混凝土構造組成的混合構造；二級耐火等級建筑是鋼構造屋架、鋼筋混凝土柱或磚墻組成的混合構造；三級耐火等級建筑物是木屋頂和磚墻組成的磚木構造；四級耐火等級是木屋頂、難燃燒體墻壁組成的可燃構造。甲、乙類物品廠房的耐火等級只能為一、二級，制止設在地下室、半地下室。甲類物品生產(chǎn)廠房應承受單層，其最大允許建筑面積為4000平方米，超出了這個面積就要實行防火分隔措施；甲類物品倉庫的耐火等級只能為一、二級，最多允許一層。甲、乙類物品制止存放在地下室、半地下室內(nèi)。這些規(guī)定是設計部門要執(zhí)行的。經(jīng)營、存放和使用甲、乙類物品的商店、作坊和貯存間，嚴禁設置在民用建筑內(nèi)；《建規(guī)》5.1.13條規(guī)定，“地下商店不應經(jīng)營和儲存火災危急性為甲、乙類儲存物品屬性的商品”。因此，安監(jiān)部門在辦理危化品經(jīng)營許可證過程中，要把這兩點作為高壓線，嚴格把好審批關。9、耐火構造安全設計、鋼材〔SS41〕如到達550℃，其屈服點就會降低到常溫時一半左右，從而發(fā)生變形破壞。假設到達1400-1500℃就會熔化。一般水泥制成的混泥土構造在1000℃以下不熔化，其熱導率是鋼材的1/20—1/15，熱膨脹也少，其本身就是耐火構造。10、防止火災集中及爆炸擴展的安全設計、〔1〕防火門、防火墻為了防止火災集中而設計的?！?〕防爆墻及保護墻不僅能減輕爆炸沖擊波壓力，還有遮擋爆炸產(chǎn)生的飛散物或爆炸火焰而保護四周設施效果?！?〕爆炸抑制裝置防爆放空及泄漏構造。該裝置是抑制爆炸現(xiàn)象或泄放爆炸沖擊波的壓力，使其到達減弱爆炸力的裝置?！?〕阻爆裝置是防止爆炸通過配管轉播使受害面擴大的裝置。防火門、防火窗應劃分為甲、乙、丙三級，其耐火極限：甲級應為1.20h；乙級應為0.90h；丙級應為0.60h房間與中庭回廊相通的門、窗、應設自行關閉的乙級防火門、窗。防火門在隔離活情的根底上還可以應急逃命的作用,所謂的耐火極限只是保證門體的完整性，也就是可以保證正常開啟。防火門應為向疏散方向開啟的平開門，就是人是推開門面對安全通道方向，并在關閉后應能從任何一側手動開啟。用于疏散的走道、樓梯間和前室的防火門，應具有自行關閉的功能。雙扇和多扇防火門，還應具有按挨次關閉的功能。常開的防火門，當發(fā)生火災時，應具