【正文】 ................................. 50 罐區(qū)火災(zāi)事故樹分析 ......................................................................................... 53 安全管理 ..................................................................................................................... 57 參考文獻(xiàn)： .............................................................................................................................. 59 4 某化工儲運(yùn)公司安全設(shè)計(jì) 摘要 本文安全設(shè)計(jì)首先分析了儲罐區(qū)內(nèi)的儲存物質(zhì)的物化和危險(xiǎn)特性分析，確定儲罐的設(shè)計(jì)參數(shù)，以及材料和型號的選擇；其次對儲罐上的主要構(gòu)件、安全裝進(jìn)行了設(shè)計(jì)；然后對化工品儲罐區(qū)展開了總平面布置，確定了消防間距、消防通道、消防等級、消防設(shè)備等消防問題，并對貯罐區(qū)物質(zhì)危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，劃分火災(zāi)危險(xiǎn)等級，設(shè)計(jì)合理的安全設(shè)施來預(yù)防事故，設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全對策和職業(yè)危害控制措施，最后制定了安全管理制度和應(yīng)急救援預(yù)案。 關(guān)鍵詞： 儲罐設(shè)計(jì) 消防平面布置 安全措施 應(yīng)急 對策 儲罐的設(shè)計(jì)背景及設(shè)計(jì)要求： 本設(shè)計(jì)背景為：某化工企業(yè)需建 5000 3m 甲醇儲罐 4 只， 6 只 4000 3m 醋酸儲罐，建設(shè)地點(diǎn)位于貯運(yùn)碼頭罐區(qū)的預(yù)留地。另有一層辦公室 400 3m ，檢測分析室 50 3m ，配電房20 3m ，污水處理廠 200 3m ， 泵房 20 3m ，以及一汽車裝卸站。當(dāng)?shù)刈钚☆l率風(fēng)為西北方。 設(shè)計(jì)要求： 完成工程的平面布置設(shè)計(jì)：繪制總平面布置圖，書寫設(shè)計(jì)說明書。 完成工程的消防安全設(shè)計(jì)：著重消防通道、消防等級確定，滅火劑（及器材）的選型，防雷電、 靜電措施設(shè)計(jì)。 完成工程的安全技術(shù)及管理制度設(shè)計(jì)： a、著重于物質(zhì)危險(xiǎn)性分析及安全衛(wèi)生措施及管理制度設(shè)計(jì)； b、著重于儲罐、管道及其它相關(guān)設(shè)備危險(xiǎn)性分析及安全附件的選擇、安全技術(shù)措施及管理制度設(shè)計(jì)； c、工程相關(guān)的其它安全技術(shù)設(shè)計(jì)，如開停車、檢修維修及泄漏、火災(zāi)、爆炸事故的應(yīng)急處治技術(shù)和方案。 如需增加輔助設(shè)施，請自行添加設(shè)計(jì)內(nèi)容 平面布置按照遵循占地面積最小原則 5 第 1 章 儲罐的設(shè)計(jì) 甲醇儲罐的設(shè)計(jì) 甲醇儲罐的選型和選材 一、選型 甲醇的理化性質(zhì) ： 物質(zhì)名稱 甲醇 分子式 物化特 性 沸點(diǎn)（ ） 相對密度（水 ） 飽和蒸氣壓（ KPa） （ 熔點(diǎn) 蒸氣密度（空氣 =1） 1． 11 溶解性 溶于水、醇、醚等 外觀與性狀 無色澄清液體，有刺激性氣味， 易揮發(fā)，易流動。 主要用途 主要用于制甲醛、香精、染料、醫(yī)藥、防凍劑等。 火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性 易燃， 蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 %～%(體積 ) 閃點(diǎn)（ ） 11 引燃溫度（ ） 385 致死量 100～ 200ml 危險(xiǎn)特性 易燃， 蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物。 遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著起回燃。 健康危害 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻痹作用；對視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊選擇作用，引起病變；可致代謝性酸中毒。 2 、內(nèi)浮頂罐的 性質(zhì) 內(nèi)浮頂罐是在固定頂罐內(nèi)部再加上一個(gè)浮動頂蓋，主要由固定頂罐體、內(nèi)浮盤、密封裝置、通氣孔、高低液位報(bào)警器等組成。這種罐的浮動頂漂浮在儲液面上，浮頂與罐壁之間有一環(huán)形空間 ,環(huán)形空間中有密封元件。浮頂與密封元件一起構(gòu)成了儲液面上 的覆蓋層，隨著儲液上下浮動 ,使得罐內(nèi)的儲液與大氣完全隔開 ,不受風(fēng)雨等外界因素的影響，減少了儲液儲存過程中的蒸發(fā)損耗 ,減少了大氣污染，易于保證貯液的質(zhì)量 6 和安全。因此，內(nèi)浮頂罐是降低固定頂貯罐物料蒸發(fā)損失最安全、最經(jīng)濟(jì)、最簡便的結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)已廣泛用于儲存汽油、醛類、醇類、酮類、苯類等易燃易爆易揮發(fā)的液體化學(xué)品。 內(nèi)浮頂罐與固定頂罐比較有以下優(yōu)點(diǎn) : (1)大量減少蒸發(fā)損耗。 (2)由于液面上有浮動頂覆蓋 ,儲液與空氣隔絕 ,減少空氣污染和著火爆炸危險(xiǎn) ,易于保證儲液質(zhì)量 ,特別適用于儲存高級汽油和噴氣燃料以及有毒污 染的液體化學(xué)品。 (3)易于將己建成固定頂罐改選為內(nèi)浮頂罐 ,并取消呼吸閥 ,阻火器等附件 ,投資少 ,經(jīng)濟(jì)效益明顯。 (4)因有固定頂能有效防止風(fēng)砂、雨雪或灰塵污染儲液 ,在各種氣候條件下保證儲液的質(zhì)量 ,有 “全天候車儲罐 ”之稱。 (5)在密封效果相同的情況下，與浮頂罐相比，能進(jìn)一步降低蒸發(fā)損耗，這是由于固定頂蓋的遮擋以及固定頂與內(nèi)浮盤之間的氣相層甚至比雙盤式浮頂具有更顯著的隔熱效果。 因此基于以上優(yōu)點(diǎn)以甲醇的危險(xiǎn)性故選用內(nèi)浮頂罐為宜，從而增加其安全性。 二、 選材 儲罐用材的選擇根據(jù)儲罐的設(shè)計(jì)溫度、物料的 特性、鋼材的性能和使用限制，在保證儲罐各部分安全、可靠的基礎(chǔ)上節(jié)省投資的原則。 甲醇儲罐為常溫常壓下使用，甲醇在常溫下對金屬腐蝕性極小，甲醇在碳鋼中的腐蝕速度為 ，所以罐體采用 Q235A鋼制造，其含碳量適中，綜合性能最好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合。內(nèi)浮頂由專業(yè)廠家生產(chǎn)制造，一般采用 188不銹鋼和鋁及鋁合金材料制成，對比甲醇在兩種材料中的腐蝕情況，采用 188不銹鋼。 甲醇儲罐的經(jīng)濟(jì)尺寸選擇 貯罐在給定容積的情況下設(shè)計(jì)，直徑和高度尺寸可有不同的組合。只有其中 的一種尺寸的材料最省，相應(yīng)投資最省。按材料最省和按費(fèi)用最省兩種計(jì)算貯罐的經(jīng)濟(jì)尺寸，在不考慮基礎(chǔ)和土地費(fèi)用的情況下，對小型敞口貯罐和封閉貯罐是完全相同的。 計(jì)算貯罐經(jīng)濟(jì)尺寸見表 1。 7 表 11 貯罐經(jīng)濟(jì)尺寸 儲罐經(jīng)濟(jì)尺寸 罐壁情況 儲存形式 最省材料經(jīng)濟(jì)尺寸 最省費(fèi)用經(jīng)濟(jì)尺寸 等壁厚 小型敞口儲罐 RH? RH? 小型封閉儲罐 2 R2 不等壁厚 大型封閉儲罐 ???H R2CCCH 1 32 ?? 注： λ=S1 +S2,? ?g?????。其中。 H為貯罐高度； R為貯罐直徑； D為貯罐直徑 (內(nèi)徑 )； [σ]為材料許用應(yīng)力； ? 為焊接接頭系 數(shù)； S1為儲罐罐頂板厚度； S2為儲罐罐底板厚度； C1為貯罐罐壁單位面積平均費(fèi)用； C2為貯罐罐底單位面積平均費(fèi)用： C3為儲罐罐頂單位面積平均費(fèi)用。 從表 11 可以看出，對大型封閉貯罐，按材料最省的經(jīng)濟(jì)尺寸 H=。這實(shí)際上把罐頂和罐底都看作同等費(fèi)用來考慮，而在工程中往往罐頂比 罐底費(fèi)用多。若把罐壁和罐頂費(fèi)用看作相同的費(fèi)用，并且分別為罐底費(fèi)用兩倍時(shí)，其經(jīng)濟(jì)尺寸為 H= (11)較為合理。在確定貯罐的設(shè)計(jì)容積時(shí)，貯罐安全高度還應(yīng)考慮液位的極限波動及消防的要求（貯罐空氣泡沫接管到液面之間應(yīng)留有一定 高度，以保證儲液面上泡沫覆蓋層能有足夠厚度）。內(nèi)浮頂罐的體積公式為： VHD ??? 24? )21(? 在充裝化工原料和成品是充裝系數(shù)定位 。利用公式（ 11）（ 12）則： 1）甲醇儲罐高度與直徑計(jì)算結(jié)果為： 4?D 2H ＝4?D3＝ 5000 D=， H=10m 所以甲醇儲罐的直徑為 ，高為 。 甲醇儲罐的壁厚設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)： 表 12 8 儲罐內(nèi)徑： 罐壁高度： 10m 儲罐設(shè)計(jì)溫度： 55℃ ； 儲罐設(shè)計(jì)壓力：常壓 儲液密度：相對密度： 許用應(yīng)力： 157MPa 腐蝕裕量 2C ： 2mm 鋼板負(fù)偏差 1C ： 其他設(shè)計(jì)參數(shù) 1）設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)壓力是指 設(shè)定的容器頂部的最高壓力。由于甲醇和醋酸的飽和蒸汽壓 小于常壓，設(shè)計(jì)壓力為 。 2）設(shè)計(jì)溫度 設(shè)計(jì)溫度是指容器正常操作時(shí)，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，甲醇 貯罐工作溫度為常溫。南京地區(qū)氣溫一般在 0 到 40℃ 之間，設(shè)計(jì)溫度要大于其最高溫度，取 55℃ 。 3）設(shè)計(jì)壽命 壓力容器一般壽命為 10 到 20 年，設(shè)計(jì)為 15 年。 4）腐蝕速率 甲醇對碳鋼腐蝕性不大，約為 ，醋酸在 316L 中能形成鈍化膜，所以對合金的腐蝕性很小。 5）風(fēng)載荷 P====420Pa μ——為風(fēng)壓高度變化系數(shù) , 對于有密集建筑群的大城市，取 W ——為建罐地區(qū)基本風(fēng)壓，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，基本風(fēng)壓取值，南京 50 年一遇風(fēng)壓值為 。 設(shè)計(jì)考慮儲存液體靜壓力由上至下逐漸增加，且儲罐容積 1000 立方米，采用不等壁厚。由于甲醇罐直徑 ，可以采用定點(diǎn)法計(jì)算。 由 GB503412021《產(chǎn)式圓筒鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》，壁厚計(jì)算公式： ? ? ?? ?dd HD )( ?? （ 1—3） ? ??? tt HDt )( ?? （ 1—4） 9 式中 dt — 儲存介質(zhì)條件下罐壁板的計(jì)算厚度（ mm） t — 試水條件下罐壁板的計(jì)算厚度（ mm） D — 油罐內(nèi)徑（ m） H — 計(jì)算液位高度（ m），從所計(jì)算的那圈壁板底端到罐壁包邊角鋼頂部的高度，或到溢流口下沿（有溢流口時(shí)）的高度 ? — 儲液相對密度（取儲液與水密度之比） ??d? —設(shè)計(jì)溫度下鋼板的許用應(yīng)力（ aMP ） ??t? — 常溫下鋼板的許用應(yīng)力 ?— 焊接接頭系數(shù)，取 ? =。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低屈服強(qiáng) 度大于 390 aMP 時(shí)，底圈罐板取 ? = 表 13 鋼板許用應(yīng)力值 計(jì)算壁厚分別加至各自附加壁厚的較大值。設(shè)計(jì)每圈板寬 2米，共五塊板。 取 C1=， C2= 從底下開始計(jì)數(shù)，計(jì)算可得： 第一層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? 10 26 .][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第二層： m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第三層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第四層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第五層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 表 14罐壁最小公稱厚度 11 各層圈板厚度為： 表 15 圈板厚度 (mm) 第一層 10 第二層 9 第三層 8 第四層 6 第五層 6 罐底設(shè)計(jì) 罐底設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是：對罐底的結(jié)構(gòu)形式、排板、焊接、聯(lián)接方法和 板厚的要求 排 扳： 罐底的排版形式根據(jù)儲罐的大小、控制焊接變形等制造工藝因素決定。對于直徑大于或等于 ，罐底外緣受罐壁作用力及邊緣力較大，故底板的外周需比中部為厚，宜采用弓形邊緣板。如圖 11 所示： 圖 11 12 罐底扳的厚度 根據(jù) HG （化工鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂儲罐系列標(biāo)準(zhǔn)）查得，中幅板為 7mm，邊緣板為 9mm。 甲 醇儲罐的罐頂設(shè)計(jì) 內(nèi)浮頂罐浮盤的選擇 根據(jù)不同材料的性質(zhì)以 ，按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB503412021 171。立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范 187。的要求，在不考慮腐蝕余量的情況下，對其耗材和性能比較。 ① 鋼浮頂。按照標(biāo)準(zhǔn)要求下盤、上盤及周邊鋼板選用 ，中間隔板選用 厚，整體重量超過為 35t。 ② 不銹鋼浮頂。不銹鋼內(nèi)浮頂適