鹽酸廠的防火防爆設(shè)計

1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計專用紙摘 要在查閱資料熟悉鹽酸廠的生產(chǎn)工藝和相關(guān)原材料的理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過對防火防爆知識的學(xué)習(xí)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對建廠于沈陽市工業(yè)園區(qū)的百盛化工有限公司鹽酸廠進(jìn)行包括分區(qū)布置、火災(zāi)危險類別的確定、耐火等級的確定、防火間距的設(shè)計、防爆電氣的設(shè)計、泄爆方式的確定和泄爆面積的計算以及滅火器的配置等相關(guān)防火防爆的設(shè)計。關(guān)鍵詞：鹽酸；氫氣；耐火等級；防火防爆；泄爆；滅火器目錄摘 要I1 前言12 工程概況23 工程項目分析33.1 工藝流程介紹33.1.1 生產(chǎn)工藝簡述33.1.2 安全防火重點部位43.1.3 安全工作重點43.2 工藝環(huán)節(jié)的劃分53.2.1 生產(chǎn)區(qū)53.2.

2、2 倉儲設(shè)備63.2.3 其他設(shè)施64 總平面布置84.1 分區(qū)布置84.2 火災(zāi)危險類別的確定84.2.1 鹽酸及生產(chǎn)原料的理化性質(zhì)簡介84.2.2 生產(chǎn)工藝火災(zāi)危險分類94.2.3 儲存區(qū)火災(zāi)危險分類94.3 耐火等級的確定94.3.1 生產(chǎn)區(qū)94.3.2 儲存區(qū)104.3.3 生活區(qū)104.3.4 附屬設(shè)施區(qū)104.4 防火間距124.4.1 防火間距設(shè)計原則124.4.2 防火間距的確定135 防爆電氣的設(shè)計155.1 劃分爆炸危險區(qū)域155.2 防爆電氣選擇155.2.1 爆炸性混合物分級、分組155.2.2 防爆電氣選擇166 泄爆方式確定及泄爆面積計算186.1 泄爆方式186.

3、2 泄爆面積的計算187 滅火器的配置207.1 滅火器的選擇207.2 滅火器的設(shè)置218 總結(jié)25參考文獻(xiàn)26II1 前言鹽酸是氫氯酸的俗稱，是氯化氫氣體的水溶液，分子式為HCl，是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用于稀有金屬的濕法冶金、有機(jī)合成、漂染工業(yè)、金屬加工、食品工業(yè)、無機(jī)藥品及有機(jī)藥物的生產(chǎn)等。HCl為一元強(qiáng)酸，呈透明無色或黃色。由于鹽酸在工業(yè)上有多種用途，其相關(guān)生產(chǎn)加工的企業(yè)也較為多。鹽酸有刺激性氣味和強(qiáng)腐蝕性，且具有極強(qiáng)的揮發(fā)性，人或動物接觸其蒸汽或煙霧，可引起急性中毒，出現(xiàn)眼結(jié)膜炎，鼻及口腔粘膜有灼燒感，鼻出血，齒齦出血，氣管炎等。誤服可引起消化道灼傷、潰瘍形成。有可能引起胃穿

4、孔、腹膜炎等。眼和皮膚接觸可致灼傷。長期接觸可引起慢性鼻炎、慢性支氣管炎、牙齒酸蝕癥及皮膚損害。且鹽酸對環(huán)境有危害，對水體和土壤可造成污染。所以對于生產(chǎn)鹽酸的企業(yè)，需要一定水平的安全管理才能預(yù)防危險事故的發(fā)生。工業(yè)上制備鹽酸主要采用電解法，將飽和食鹽水進(jìn)行電解，得到的氫氣和氯氣在反應(yīng)器中混合點燃生成氯化氫氣體再經(jīng)過冷卻后被水吸收成為鹽酸。其工藝流程主要為進(jìn)氣、反應(yīng)、冷卻、吸收以及尾氣處理五個部分組成。由于在生產(chǎn)中，原料氯氣有毒，氫氣容易爆炸，生成品氯化氫具有腐蝕性，因此在實際生產(chǎn)中防火防爆的安全設(shè)計是必不可少的。2 工程概況本次課程設(shè)計針對建廠于沈陽市工業(yè)園區(qū)的百盛化工有限公司生產(chǎn)鹽酸為例，結(jié)

5、合建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014.GB50016-2014；石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范.GB50160-2008；房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).GB/T5001-2001；石油化工防火防爆手冊，以及查閱書籍資料，對該廠生產(chǎn)區(qū)，儲存區(qū)以及生活區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險性進(jìn)行科學(xué)分析，得出每個廠區(qū)以及設(shè)備的防火防爆要點和安全生產(chǎn)使用的安全綱要，并且最終給出了合理化工廠布置圖平面圖及防火間距布置圖。沈陽百盛化工廠情況概要：本次設(shè)計鹽酸廠選址在沈陽市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工園內(nèi)，該工業(yè)園區(qū)具有完善的、與化工生產(chǎn)配套的設(shè)施以及供水、供電、供氣、供暖系統(tǒng)，適合建設(shè)化工廠。該工業(yè)園區(qū)所處的地理位置屬于北溫帶，這個地區(qū)

6、一年中的主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，市內(nèi)區(qū)年最高氣溫年平均13.7，最低氣溫年平均為2.6，全年平均溫度為7.9。南側(cè)為同類工廠，西側(cè)和北側(cè)為城市道路，東側(cè)為居民區(qū)。百盛化工廠采取的是直接生產(chǎn)法，即通過氯氣與氫氣反應(yīng)生產(chǎn)工業(yè)鹽酸，通過分析發(fā)現(xiàn)整個化工廠主要存在以下安全問題：（1）物料存儲的安全問題工業(yè)生產(chǎn)鹽酸主要原材料是氯氣和氫氣。氯氣是一種有毒氣體，吸入氯氣可對人的上呼吸道粘膜造成嚴(yán)重的影響，發(fā)生中毒反應(yīng)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：1L空氣中最多可允許含有氯氣0.001毫克。所以氯氣的存儲要求嚴(yán)加密閉，儲存于陰涼通風(fēng)處，一旦氯氣泄漏將造成十分嚴(yán)重的后果。氫氣與空氣混合達(dá)到爆炸濃度，爆炸隨時發(fā)生，而且危害巨大。兩者

7、在存儲中都必須密閉保存。存儲容器不可與腐蝕性物品接觸，并且應(yīng)該與氧化劑、堿類以及其他化學(xué)品分開存放。（2）生產(chǎn)過程的安全問題在生產(chǎn)鹽酸的反應(yīng)過程中，氣體點燃之后劇烈反應(yīng)，反應(yīng)爐中安裝有防爆膜以及安全閥、阻火器等等。這些安全裝置應(yīng)該定期更換并且有專人勘察。生產(chǎn)過程應(yīng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格控制。（3）.生活辦公區(qū)的安全問題鹽酸生產(chǎn)化工廠配備了基礎(chǔ)的附屬設(shè)施，如：消防水池、鍋爐房、污水處理站、水泵等，使用過程中的溺水，燙傷問題尤為突出。3 工程項目分析3.1 工藝流程介紹3.1.1 生產(chǎn)工藝簡述合成鹽酸分兩步：氯氣與氫氣作用生成氯化氫，再用水吸收氯化氫生產(chǎn)鹽酸。合成氯化氫的反應(yīng)如下：Cl2+H22HCl （

8、條件：點燃）此反應(yīng)若在低溫、常壓和沒有光照的條件下進(jìn)行，其反應(yīng)速率非常緩慢，但在高溫和光照的條件下，反應(yīng)會非常迅速，放出大量熱。氯氣與氫氣的合成反應(yīng)，必須很好的控制，否則會發(fā)生爆炸。由于反應(yīng)后的氣體溫度很高，因此，在用水吸收之前必須冷卻。當(dāng)用水吸收氯化氫時，也有很多熱量放出，放出熱量使鹽酸溫度升高，不利于氯化氫氣體的吸收，因為溶液溫度越高，氯化氫氣體的溶解度就降低，因此，生產(chǎn)鹽酸必須具有冷卻措施。其工藝流程圖如圖3.1所示；氯氣氯氣緩沖罐氯氣阻火器二合一鹽酸反應(yīng)爐氫氣氫氣緩沖罐氯氣阻火器 雨淋管石墨冷卻器降膜吸收塔尾氣吸收塔排空槽噴射泵烯酸石墨冷卻器中轉(zhuǎn)槽排空地溝成品槽圖3.1 工業(yè)鹽酸生產(chǎn)流

9、程圖生產(chǎn)中，原料氯氣有毒，氫氣容易爆炸，生成品氯化氫具有腐蝕性，所以安全生產(chǎn)尤為重要。3.1.2 安全防火重點部位（1）二合一鹽酸反應(yīng)爐：鹽酸反應(yīng)過程中會放出大量的熱，壓力上升，即使在反應(yīng)爐上安裝了防爆膜，但是在嚴(yán)重超壓的時候會造成大量的熱釋放，伴隨著有毒氣體溢出危害巨大。反應(yīng)爐中氫氣的濃度是在其爆炸上限以上，一旦壓力上升造成反應(yīng)爐損毀，氫氣達(dá)到爆炸極限(4%75%)，由于反應(yīng)熱存在即可以引起氫氣爆炸。（2）存儲區(qū)氫氣、氯氣以及成品氯化氫的存儲中，極其容易受到溫度影響進(jìn)而引發(fā)事故，存儲區(qū)一旦發(fā)生意外，后果是無法承受并且無法挽回的。3.1.3 安全工作重點（1）設(shè)備、管線等設(shè)備、管線、閥門設(shè)備、

10、管線應(yīng)該嚴(yán)格進(jìn)行定時檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)該立即搶修或者更換新設(shè)備及零部件，避免堵塞、泄露等事故發(fā)生。（2）緩沖罐氣體緩沖罐的作用是使得原料氣體緩沖減壓，有效的調(diào)節(jié)原料氣壓力為合成爐安全生產(chǎn)，調(diào)節(jié)進(jìn)爐氯氫氣配比，比例為1.00：1.051.10。使用過程中有溫度和許用應(yīng)力等指標(biāo)，操作不當(dāng)容易引發(fā)緩沖罐損壞甚至爆炸。在使用過程中必須時刻關(guān)注溫度及壓力等常量指標(biāo)，并且定期由專業(yè)人員檢查和更換。（3）二合一鹽酸反應(yīng)爐二合一鹽酸反應(yīng)爐的工作過程中，需要先將氫氣在反應(yīng)爐中點燃，然后通入氯氣，使得有毒的氯氣被氫氣包圍從而充分反應(yīng)。由此我們可以看出反應(yīng)爐在整個工業(yè)制備中最重要的地位。氫氣的點燃時很重要也很危險

11、的步驟，需要溫度、壓力和氣體混合比例科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，如果一步出錯極其容易發(fā)生爆炸從而引發(fā)火災(zāi)。反應(yīng)爐的維護(hù)至關(guān)重要。反應(yīng)中的數(shù)據(jù)變化也需要重點關(guān)注。(4)其他部位1）氮氣吹掃系統(tǒng)負(fù)責(zé)在工業(yè)制備之前的廢氣清掃工作。制備工作前應(yīng)當(dāng)檢查氮氣吹掃系統(tǒng)是否正常工作。2）氣體分析系統(tǒng)負(fù)責(zé)氣體純度分析。一般氫氣純度（98.00%）、氯氣純度（80.0%）和氯含氫（1.0%），達(dá)到點火指標(biāo),如果系統(tǒng)在正常運行，要開其中一臺合成爐，不需要再分析總管氫氣、氯氣純度和氯含氫，但必須分析爐內(nèi)含氫和尾氣含氫。3）監(jiān)督系統(tǒng)監(jiān)測。特別是針對反應(yīng)爐的監(jiān)控和安全連鎖系統(tǒng)，必須有人負(fù)責(zé)記錄并且定期進(jìn)行檢查和調(diào)試，確保系統(tǒng)安全運行直到完

12、成任務(wù)。3.2 工藝環(huán)節(jié)的劃分3.2.1 生產(chǎn)區(qū)鹽酸的工藝流程共分為五個部分，分別為進(jìn)氣、反應(yīng)、冷卻、吸收以及尾氣處理。所以鹽酸的生產(chǎn)工藝過程分為五個部分，各個部分都獨立設(shè)立生產(chǎn)車間，各個生產(chǎn)車間的功能與規(guī)模見表3.1。表 3.1各個生產(chǎn)車間的功能與規(guī)模編號生產(chǎn)車間功能長(m)寬(m)高(m)建筑面積()1氯氣和氫氣按比例分配進(jìn)入緩沖罐6040824002氯氣與氫氣在反應(yīng)爐中合成氯化氫6040824003吸收氣體5040820004氯化氫氣體冷卻、制成成品5040820005廢氣處理6040824003.2.2 倉儲設(shè)備為了方便工廠的生產(chǎn)與成品的管理，所以在廠內(nèi)設(shè)計有儲存車間和成品車間?；S

13、合成化學(xué)品時，原料以及制成品一般儲存在專門功能的車間，即儲存車間。在本次化工生產(chǎn)中原料為氫氣、氯氣，制成品為工業(yè)鹽酸。由于氫氣與氯氣危害性巨大，顧需要單獨存儲，不可以和其他氣體混存。根據(jù)鹽酸生產(chǎn)工藝流程要求及原材料的儲存方式，將原料及成品劃為一個儲存區(qū)，根據(jù)它們的儲存要求，分成以下的原材料以及產(chǎn)成品庫，整個倉儲設(shè)施區(qū)共有3個庫房，編號分別為6號、7號、8號庫房，依次存放氯氣、氫氣、鹽酸成品。各個建筑物功能與規(guī)格如表3.2所示。表 3.2儲存車間的功能和規(guī)格編號車間名稱儲存車間的功能長(m)寬(m)高(m)建筑面積()6氯氣庫儲存氯氣302547507氫氣庫儲存氫氣302547508鹽酸庫儲存鹽

14、酸4040416003.2.3 其他設(shè)施為了使得工廠的生產(chǎn)設(shè)施趨于完善并且符合相關(guān)規(guī)定，同時為職工提供適宜的工作、生活環(huán)境，現(xiàn)設(shè)食堂（建筑物9）、辦公樓（建筑物10）、醫(yī)療站（建筑物11）、技術(shù)安全科（建筑物12）、消防水池（建筑物13）、職工公寓一（建筑物14）、職工公寓二（建筑物15）、浴池（建筑物16）、招待所（建筑物17）、變、配電站（建筑物18）、污水處理站（建筑物19）、鍋爐房（建筑物20）、門衛(wèi)一（建筑物21）、門衛(wèi)二（建筑物22）。各個建筑物的規(guī)格如下頁表3.3所示。表 3.3其他設(shè)施的名稱和規(guī)格編號名稱長(m)寬(m)層數(shù)建筑面積()9食堂40303120010辦公樓3020

15、560011醫(yī)療站3020460012職工公寓一3020660013職工公寓二3020660014浴池2020240015招待所2020440016門衛(wèi)一5412017門衛(wèi)二5412018技術(shù)安全科2020340019消防水池-31420鍋爐房2520150021變、配電站1520130022污水處理站25201500注：一層高度為4m，二層以上（包括兩層）每層高度為3m；消防水池為半徑10m，高2m的圓柱狀。4 總平面布置4.1 分區(qū)布置根據(jù)廠區(qū)生產(chǎn)和生活的要求，在充分考慮人身財產(chǎn)安全和火災(zāi)爆炸危險等諸多方面因素的基礎(chǔ)上，將整個廠區(qū)分為三部分：東側(cè)為生活區(qū)，設(shè)有宿舍樓、醫(yī)療站、食堂、浴室、辦

16、公樓、招待所、技術(shù)安全科和停車場等，東北側(cè)設(shè)有兩個出入口；廠區(qū)西南側(cè)（左下角）為生產(chǎn)區(qū)，設(shè)有各個生產(chǎn)車間；西北側(cè)（左上角）為原料和產(chǎn)品儲存區(qū)。儲存區(qū)及生產(chǎn)區(qū)周圍為消防水池、綠化隔離帶。4.2 火災(zāi)危險類別的確定4.2.1 鹽酸及生產(chǎn)原料的理化性質(zhì)簡介（1）鹽酸分子式為HCl，鹽酸是氫氯酸的俗稱，是氯化氫氣體的水溶液，呈透明無色或黃色，分子量是36.461，熔點：-114.2，沸點（101.325KPa）：-85.0，液體密度（-85.1，101.325KPa）：1191Kg/m3，氯化氫氣體相對密度（空氣=1，25，101.325Kpa）：1.267，蒸汽壓（-20）：1469Kpa （0）：

17、2584Kpa （20）：4215Kpa，臨界溫度：51.4，急性毒性：LD50:900mg/Kg(兔經(jīng)口)；LC50：3124ppm/小時（大鼠吸入），鹽酸不燃，具有強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)刺激性，可致人體灼傷，能與一些活性金屬粉末發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣，分解產(chǎn)物：氯化氫。（2）氯氣分子式為Cl2，黃綠色氣體，有毒，有刺激性氣味，分子量35.461，易液化，熔沸點較低（在101Kpa下，熔點-107.1，沸點-34.6，降溫加壓可將氯氣液化為液氯即Cl2），密度比空氣密度大，標(biāo)況是3.17g/L，可溶于水，且易溶于有機(jī)溶劑，難溶于飽和食鹽水，不燃燒，但可助燃，對金屬和非金屬都有腐蝕作用，對眼、呼吸道粘膜有刺

18、激作用。（3）氫氣分子式為H2，是一種無色、無味的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度為0.09kg/m3,與同體積的空氣相比，約為空氣質(zhì)量的1/14，在大氣壓為101.3Kpa，溫度為-252.8時，氫氣液化為無色液體，在-259.14為雪狀固體，難溶于水，氫氣為易燃壓縮氣體，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸，其燃燒反應(yīng)熱為241.0kJ/mol,閃點低于-50，引燃溫度400，體積爆炸極限4.1%74.1%，能與氟、氯等發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。4.2.2 生產(chǎn)工藝火災(zāi)危險分類氫氣與空氣混合物的爆炸下限是4.1%，閃點低于-50，根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范表3.1.1第1、2條

19、，爆炸下限4.1%<10%（體積），閃點-5028，得到與氫氣有關(guān)的生產(chǎn)為甲類。氯氣不可燃也不可爆，根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.1.1，乙類第五條，與氯氣有關(guān)的生產(chǎn)為乙類。鹽酸不可燃，不可爆，根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.1.1，應(yīng)參照戊類。綜上所述，再結(jié)合建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014第3.1.2條所述：同一座廠房或廠房的任一防火分區(qū)內(nèi)有不同火災(zāi)危險性生產(chǎn)時，該廠房或防火分區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)火災(zāi)危險性分類應(yīng)按照火災(zāi)危險性較大的部分確定，可得生產(chǎn)廠房為甲類。4.2.3 儲存區(qū)火災(zāi)危險分類根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.1.3，

20、氫氣的閃點-50，且爆炸下限是4.1%，參照甲類1和甲類2，氫氣儲存庫應(yīng)劃為甲類；氯氣不可燃燒，也不能爆炸，但其是助燃?xì)怏w，參照乙類第5條，氯氣應(yīng)劃分為乙類；氯化氫不可燃也不可爆炸，參照戊類，應(yīng)劃為戊類。4.3 耐火等級的確定4.3.1 生產(chǎn)區(qū)根據(jù)生產(chǎn)區(qū)廠房的火災(zāi)危險類別，依據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014第3.3.1條表3.3.1確定各廠房的耐火等級及廠房面積。甲類生產(chǎn)，一級耐火等級單層廠房面積不超過4000，二級耐火等級單層廠房面積不超過3000。此次設(shè)計的廠房均為單層廠房,1到5號生產(chǎn)車間按照之前所設(shè)計的都為甲類，選擇耐火等級為一級，在考慮工程整體大小和綜合布置的基礎(chǔ)上，設(shè)定1

21、、2、5號廠房面積為2400，3、4號廠房面積為2000。4.3.2 儲存區(qū)根據(jù)庫房的火災(zāi)危險類別，依據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014中表3.3.2庫房的耐火等級、層數(shù)和占地面積確定各庫房的耐火等級均為一級，甲類1、2項一、二級庫房最大允許占地面積不超過750，乙類5項一、二級庫房不超過2800，戊類一、二級庫房不限面積，綜合考慮各要求和整體布局以及管理上，將氯氣庫(6號)和氫氣庫(7號)面積均設(shè)計為為750，鹽酸庫(8號)的面積為1600。4.3.3 生活區(qū)根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014第5.1.3條第2小條：單、多層重要公共建筑物和二類高層建筑的耐火等級不應(yīng)低于二級

22、，食堂、辦公樓、職工公寓、招待所、浴池、醫(yī)療站、門衛(wèi)均為二級，具體面積根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表5.3.1不同耐火等級建筑的允許建筑高度或?qū)訑?shù)。防火分區(qū)最大允許建筑面積，具體設(shè)計面積為：食堂1200、辦公樓600、職工公寓600、招待所400 、浴池400、醫(yī)療站600、門衛(wèi)20。4.3.4 附屬設(shè)施區(qū)根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014鍋爐房應(yīng)為一、二級耐火等級的建筑，確定鍋爐房為二級。消防水池由于是露天的，不考慮其耐火等級。則鍋爐房的面積為500m2,變、配電站的面積為300，污水處理站的面積為500，技術(shù)安全科的面積為400。消防水池容積的計算，選擇體積空間最

23、大的1號（或者2、5號）廠房計算。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2005表8.2.2-2工廠，倉庫和民用建筑一次滅火的室外消火栓用水量，得室外消火栓用水量為25L/S；由建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表8.4.1室內(nèi)消火栓用水量得室內(nèi)消火栓用水量是10L/S，且同時使用水槍數(shù)量為2支；由建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表8.6.3不同場所火災(zāi)延續(xù)時間得甲類廠房火災(zāi)延續(xù)時間為3.0h。由以上數(shù)據(jù)計算消防水池容量。消防水池總?cè)萘康扔诮ㄖ氖彝庀鹚ㄓ盟考由鲜覂?nèi)消火栓用水量之和再乘以火災(zāi)延續(xù)時間。則消防水池總?cè)萘?25L/S+10L/S×2×3h=468

24、m³將消防水池設(shè)計成半徑為10m，高2m的圓筒狀消防水池，底面積為314。綜上所述，工廠內(nèi)各個建筑物的火災(zāi)危險類別、耐火等級、層數(shù)、面積如下表4.1所示表 4.1工廠內(nèi)各個建筑物的火災(zāi)危險類別、耐火等級、層數(shù)、面積項目類別編號建筑物名稱火災(zāi)危險類別耐火等級層數(shù)建筑面積(m2)生產(chǎn)區(qū)1車間1甲類一級124002車間2甲類一級124003車間3甲類一級120004車間4甲類一級120005車間5甲類一級12400儲存區(qū)6氯氣庫甲類一級17507氫氣庫甲類一級17508鹽酸庫甲類一級11600生活區(qū)9食堂二級3120010辦公樓二級560011醫(yī)療站二級460012職工公寓一二級66001

25、3職工公寓二二級660014浴池二級240015招待所二級440016門衛(wèi)一二級12017門衛(wèi)二二級120續(xù)表 4.1工廠內(nèi)各個建筑物的火災(zāi)危險類別、耐火等級、層數(shù)、面積項目類別編號建筑物名稱火災(zāi)危險類別耐火等級層數(shù)建筑面積(m2)附屬設(shè)備區(qū)18技術(shù)安全科二級340019消防水池二級-31420鍋爐房二級150021變、配電站二級130022污水處理站二級15004.4 防火間距4.4.1 防火間距設(shè)計原則本次設(shè)計的建筑物之間的防火間距的設(shè)計主要是根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.4.1廠房之間及與乙、丙、丁、戊類倉庫、民用建筑等的防火間距的要求作為最低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。并且只考慮

26、鄰近建筑物的防火間距。生產(chǎn)區(qū)和儲存區(qū)主要考慮廠房和庫房的火災(zāi)危險類別，該工廠的生產(chǎn)區(qū)只有甲類廠房，儲存區(qū)有甲類庫房和戊類庫房。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.4.1可知，一二級耐火等級的甲類廠房和甲類廠房之間的防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)是12m；一二級耐火等級的甲類廠房和乙類倉庫之間的防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)是12m；一二級耐火等級的甲類廠房和戊類倉庫之間的防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)是12m；甲類廠房和民用建筑之間的防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)為25m；根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.5.1甲類倉庫之間及與其他建筑物、明火或散發(fā)火花地點、鐵路、道路等的防火間距可得，氫氣儲存庫（甲類）在氫氣儲量小于

27、10t的時候，其和甲類民用建筑之間的防火間距的最低標(biāo)準(zhǔn)為25m，和耐火等級為一二級的乙、戊類倉庫的防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)為12m，和配電站的防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)為25m；由表3.5.2乙、丙、丁、戊類倉庫之間及與民用建筑的防火間距得，氯氣庫（乙類）和戊類倉庫防火間距最低標(biāo)準(zhǔn)為10m，和民用建筑最低防火間距為25m；鹽酸庫（戊類）和民用建筑之間最低防火間距為10m。辦公生活區(qū)各建筑物之間的防火距離的確定根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表5.2.2民用建筑之間的防火間距及個建筑物的耐火等級確定。生活辦公區(qū)耐火等級為二級，各個建筑物之間的最小距離為6m。附屬設(shè)施區(qū)各建筑物之間的防火間距的設(shè)計主要是

28、依據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范表4.2.12石油化工廠總平面布置的防火間距進(jìn)行確定。鍋爐房、配電站、水泵等全廠性重要設(shè)施之間距離至少為30m，和甲類廠房之間間距至少為35m，污水池和水泵之間距離至少為35m。每個分區(qū)內(nèi)各建筑物之間的防火間距確定以后，要對分區(qū)之間的各建筑物之間的防火間距進(jìn)行確定。在此設(shè)計中主要考慮全場重要性設(shè)施與甲類廠房、庫房之間的防火間距要求，根據(jù)規(guī)范至少應(yīng)為35m。4.4.2 防火間距的確定根據(jù)以上原則，再加上考慮廠區(qū)內(nèi)整體布局的整體美觀，部分建筑物之間的防火間距如表4.2表示。表4.2 部分建筑物之間的防火間距建筑名稱防火間距建筑名稱防火間距1-230/127-2260/5

29、01-2060/358-2160/504-1077/259-1320/66-730/1211-2175/256-2060/5019-20307-830/1019-2235注：1.“1-2”表示1號和2號建筑物之間的防火間距； 2.“30/30”表示“實際距離/最低標(biāo)準(zhǔn)距離”； 3.單位：m由以上設(shè)計得到廠房總平面布置圖如下頁圖4.1所示：圖4.1 廠房平面布置圖5 防爆電氣的設(shè)計5.1 劃分爆炸危險區(qū)域根據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB50058-2014第3.2.1條所述，爆炸性氣體環(huán)境應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)，分區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）0區(qū)應(yīng)為連

30、續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；（2）1區(qū)應(yīng)為在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；（3）2區(qū)應(yīng)為在正常運行時不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或技術(shù)出現(xiàn)也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。根據(jù)儲存庫7的儲存物質(zhì)氫氣屬于易燃易爆物質(zhì)，依據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范3.2.3條規(guī)定，對該區(qū)域存在的釋放源符合第二級釋放源的情況：1）正常運行時，不能出現(xiàn)釋放可燃物質(zhì)的泵、壓縮機(jī)和閥門的密封處2）正常運行時，不能釋放可燃物質(zhì)的法蘭、連接件和管道接頭3）正常運行時，不能向空間釋放可燃物質(zhì)的安全閥、排氣孔和其他孔口處4）正常運行時，不能向空間釋放可燃物質(zhì)的取樣點根據(jù)規(guī)范3.2.5條，

31、爆炸危險區(qū)域的劃分應(yīng)按釋放源級別和通風(fēng)條件確定，當(dāng)通風(fēng)良好時，可降低爆炸危險區(qū)域的等級。根據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范附錄B第五條，對于可燃物質(zhì)輕于空氣，通風(fēng)良好且為第二季釋放源的主要生產(chǎn)裝置區(qū)，當(dāng)釋放源距地坪的高度不超過4.5m時，以釋放源為中心，半徑為4.5m，頂部與釋放源的距離為4.5m，及釋放源至地坪以上的范圍內(nèi)可劃分為2區(qū)。5.2 防爆電氣選擇5.2.1 爆炸性混合物分級、分組根據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范附錄C可燃性氣體或蒸汽爆炸性混合物分級、分組，得到氫氣的分級分組為C級，T1組（最大實驗安全間隙不大于0.5mm，最小點燃電流比小于0.45，引燃溫度為500）。5.2.2 防

32、爆電氣選擇根據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB 50058-2014第5.1.1條規(guī)定，爆炸性環(huán)境的電力裝置設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：1 爆炸性環(huán)境的電力裝置設(shè)計宜將設(shè)備和線路，特別是正常運行時能發(fā)生火花的設(shè)備布置在爆炸性環(huán)境以外。當(dāng)需要設(shè)在爆炸性環(huán)境內(nèi)時，應(yīng)布置在爆炸危險性較小的地點。2 在滿足工藝生產(chǎn)及安全的前提下，應(yīng)減少防爆電氣設(shè)備的數(shù)量。3 爆炸性環(huán)境內(nèi)的電氣設(shè)備和線路應(yīng)符合周圍環(huán)境內(nèi)化學(xué)、機(jī)械、熱、霉菌以及風(fēng)沙等不同環(huán)境條件對電氣設(shè)備的要求。 根據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范第5.2.1條，在爆炸性環(huán)境內(nèi)，電氣設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)下列因素進(jìn)行選擇：1 爆炸危險區(qū)域的分區(qū)；2 可燃性物質(zhì)和可燃性

33、粉塵的分級；3 可燃性物質(zhì)的引燃溫度；4 可燃性粉塵云、可燃性粉塵層的最低引燃溫度。同時也應(yīng)符合規(guī)范中第5.2.3條：防爆電氣設(shè)備的界別和最憋不應(yīng)地域該爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)爆炸性氣體混合物的級別和組別。由爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB 50058-2014第5.2.2條規(guī)定：1.爆炸性環(huán)境內(nèi)電氣設(shè)備保護(hù)級別的選擇應(yīng)符合表5.2.2-1的規(guī)定表5.2.2-1 爆炸性環(huán)境內(nèi)電氣設(shè)備保護(hù)級別的選擇危險區(qū)域設(shè)備保護(hù)級別（EPL）0區(qū)Ga1區(qū)Ga或Gb2區(qū)Ga、Gb或Gc20區(qū)Da21區(qū)Da或Db22區(qū)Da、Db或Dc由于將爆炸危險區(qū)域劃分為2區(qū)，則設(shè)備保護(hù)級別（EPL）選擇Ga、Gb或Gc。2.電氣設(shè)備

34、保護(hù)級別（EPL）與電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)的關(guān)系應(yīng)符合爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB 50058-2014表5.2.2-2的規(guī)定,電氣設(shè)備保護(hù)級別（EPL）為Ga、Gb和Gc時，相對應(yīng)電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)見下表表5.2.2-2 Ga、Gb、Gc相對應(yīng)電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)設(shè)備保護(hù)級別（EPL）電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)防爆形式Ga本質(zhì)安全型“ia”澆封型“ma”有兩種獨立的防爆類型組成的設(shè)備，每一種類型達(dá)到保護(hù)級別“Gb”的要求-光輻射形式設(shè)備和傳輸系統(tǒng)的保護(hù)“op is”Gb隔爆型“d”增安型“e”本質(zhì)安全型“ib”澆封型“mb”油浸型“o”正壓型“px”、“py”充砂型“q”本質(zhì)安全現(xiàn)場總線概念（FISCO）-光

35、輻射式設(shè)備和傳輸系統(tǒng)的保護(hù)“op pr”Gc本質(zhì)安全型“ic”澆封型“mc”無火花“n”、“nA”限制呼吸“nR”限能“nL”火花保護(hù)“nC”正壓型“pz”非可燃現(xiàn)場總線概念（FNICO）-光輻射式設(shè)備和傳輸系統(tǒng)的保護(hù)“op sh”6 泄爆方式確定及泄爆面積計算6.1 泄爆方式泄爆作為減少爆炸損失的一種重要手段在有爆炸危險性的廠房，車間中被廣泛地應(yīng)用，這里采用屋頂泄爆的方式進(jìn)行泄爆，另外需要注意防火材料的應(yīng)用，即與相鄰廠房聯(lián)通處或隔板應(yīng)采用防火材料。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014中，3.6.2條，有爆炸危險的甲、乙類廠房應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施；3.6.3條，泄壓設(shè)施宜采用輕質(zhì)屋面板、輕質(zhì)

36、墻體和易于泄壓的門、窗等，不應(yīng)采用普通玻璃。泄壓設(shè)施的設(shè)置應(yīng)避開人員密集場所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危險的部位。作為泄壓設(shè)施的輕質(zhì)屋面板和輕質(zhì)墻體的單位質(zhì)量不宜超過 60kg/m2。屋頂上的泄壓設(shè)施應(yīng)采取防冰雪積聚措施；3.6.5條，散發(fā)較空氣輕的可燃?xì)怏w、可燃蒸氣的甲類廠房，宜采用輕質(zhì)屋面板的全部或局部作為泄壓面積。頂棚應(yīng)盡量平整、避免死角，廠房上部空間應(yīng)通風(fēng)良好。按照上述要求進(jìn)行泄爆設(shè)施的計算和確定。6.2 泄爆面積的計算由于氫氣具有較大的爆炸危險性，2號車間即二合一鹽酸反應(yīng)爐中，氫氣的濃度是在其爆炸極限以上，一旦壓力上升造成反應(yīng)爐損毀，氫氣達(dá)到爆炸極限（4%-75%），由于反應(yīng)熱存

37、在即可以引起氫氣爆炸，所以選擇2號車間進(jìn)行泄爆面積的計算。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014第3.6.1條有爆炸危險的甲、乙類廠房宜獨立設(shè)置，并宜采用敞開或半敞開式。其承重結(jié)構(gòu)宜采用鋼筋混凝土或鋼框架、排架結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014第3.6.4條，有爆炸危險的甲、乙類廠房，其泄壓面積宜按下式計算：A = 10CV2/3 （6.1）式中 A泄壓面積， m2； V廠房的容積， m3； C泄壓比值，m2 /m3但當(dāng)廠房的長徑比大于3時。宜將該建筑物劃分為長徑比小于等于3的多個計算段，各計算段中的公共截面不得作為泄壓面積。由于2號車間的長徑比為1.253，則直接用公式

38、計算。注：長徑比為建筑平面幾何外形尺寸中的最長尺寸與其橫截面周長的積和4.0倍的該建筑橫截面積之比。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014表3.6.4，查得氫氣 C值0.25，其中，C廠房容積為1000m3時的泄壓比。m2 /m3在這里選取C=0.25，2號車間面積V=60×40×8=19200m³，帶入公式得A=10×0.25×19200231793可見廠房的泄爆面積為1793，小于廠房面積2400。因此可以采用頂棚泄爆。對于儲存區(qū)的氫氣庫，A=10×0.25×30×25×423=520A=0.2

39、5*10*（30*25*4）2/3=520可見庫房的泄爆面積為520，小于庫房面積750。因此也可以采用頂棚泄爆。7 滅火器的配置7.1 滅火器的選擇進(jìn)行滅火器配置的設(shè)計計算時候，主要根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范7.3.5條所述的程序來：（1）確定各滅火器配置場所的火災(zāi)種類和危險等級；（2）劃分計算單元，計算各計算單元的保護(hù)面積；（3）計算各單元的最小需配滅火級別；（4）確定各計算單元中的滅火器設(shè)置點的位置和數(shù)量；（5）計算每個滅火器設(shè)置點的最小需配滅火級別；（6）確定每個設(shè)置點滅火器的類型、規(guī)格與數(shù)量；（7）確定每具滅火器的設(shè)置方式和要求；（8）在工程設(shè)計圖上用滅火器圖例和文字標(biāo)明滅火器的型號

40、、數(shù)量與設(shè)置位置。根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范3.2.1條7號儲存庫存放的是氫氣，是甲類火災(zāi)爆炸物質(zhì)，因此7號倉庫滅火器配置的危險等級為嚴(yán)重危險級。由于廠房中儲存的是氣態(tài)的氫氣，根據(jù)3.1.3條，其火災(zāi)類別為C類火災(zāi)。根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范4.1.1條規(guī)定，滅火器的選擇應(yīng)該考慮(1) 滅火器配置場所的火災(zāi)種類; (2) 滅火器配置場所的危險等級; (3) 滅火器的滅火效能和通用性; (4) 滅火劑對保護(hù)物品的污損程度; (5) 滅火器設(shè)置點的環(huán)境溫度; (6)使用滅火器人員的體能。根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范4.2.3 條規(guī)定：C 類火災(zāi)場所應(yīng)選擇磷酸銨鹽干粉滅火器、 碳酸氫鈉干粉滅火器、二氧

41、化碳滅火器或鹵代烷滅火器。由于鹽酸主要生產(chǎn)原料中的氫氣火災(zāi)危險類別是C類的，根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范可知， C 類火災(zāi)場所應(yīng)選擇磷酸銨鹽干粉滅火器、碳酸氫鈉干粉滅火器、二氧化碳滅火器或鹵代烷滅火器。根據(jù) 4.1.3 條規(guī)定：在同一滅火器配置場所，當(dāng)選用兩種或兩種以上類型滅火器時，應(yīng)采用滅火劑相容的滅火器。以建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范附錄E所示，該鹽酸廠選用碳酸氫鈉干粉滅火器。7.2 滅火器的設(shè)置滅火器設(shè)置原則主要根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范第5.1.1-5.1.5條相關(guān)規(guī)定：（1）滅火器應(yīng)設(shè)置在位置明顯和便于取用的地點，且不得影響安全疏散。（2）對有視線障礙的滅火器設(shè)置點，應(yīng)設(shè)置指示其位置的發(fā)光標(biāo)

42、志。（3）滅火器的擺放應(yīng)穩(wěn)固，其銘牌應(yīng)朝外。手提式滅火器宜設(shè)置在滅火器箱內(nèi)或掛鉤、托架上，其頂部離地面高度不應(yīng)大于1.50m；底部離地面高度不宜小于0.08m。滅火器箱不得上鎖。（4）滅火器不宜設(shè)置在潮濕或強(qiáng)腐蝕性的地點。當(dāng)必須設(shè)置時，應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)措施。滅火器設(shè)置在室外時，應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)措施。（5）滅火器不得不設(shè)置在超出其使用溫度范圍的地點。單元最小需配滅火級別計算公式：Q=K×SU (7.1)式中 Q計算單元的最小需配滅火級別（A或B）；S計算單元的保護(hù)面積（）；UA類或B類火災(zāi)場所單位滅火級別最大保護(hù)面積（/A或/B）；K修正系數(shù)。根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范第6.2.2條的表6

43、.2.2 B、C類火災(zāi)場所滅火器的最低配置基準(zhǔn)危險等級嚴(yán)重危險級中危險級輕危險級單具滅火器最小配置滅火級別89B55B21B單位滅火級別最大保護(hù)面積（/B）0.51.01.5從表中可得U=0.5。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014第8.2.1條，下列建筑或場所應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)：1，建筑占地面積大于300的廠房和倉庫；3，體積大于5000m³的車站、碼頭、機(jī)場的候車（船、機(jī)）建筑、展覽建筑、商店建筑、旅館建筑、醫(yī)療建筑和圖書館等單、多層建筑；5，建筑高度大于15m或體積大于10000m³的辦公建筑、教學(xué)建筑和其他單、多層民用建筑。另外根據(jù)規(guī)范第8.2.2條，本規(guī)

44、范第8.2.1條未規(guī)定的建筑或場所和符合本規(guī)范第8.2.1條規(guī)定的下列建筑或場所，可不設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，但宜設(shè)置消防軟管卷盤或輕便消防水龍：1，耐火等級為一、二級且可燃物較少的單、多層丁、戊類廠房（倉庫）；5，室內(nèi)無生產(chǎn)、生活給水管道，室外消防用水取自儲水池且建筑體積不大于5000m³的其他建筑。由以上規(guī)定結(jié)合廠區(qū)內(nèi)的各建筑物的數(shù)據(jù)，得到應(yīng)該設(shè)立室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的建筑物為：15號廠房，6、7號倉庫，10號辦公樓，11號醫(yī)療站，12、13號職工公寓。再結(jié)合建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范中表7.3.2得到修正系數(shù)K， 表7.3.2 修正系數(shù)K計算單元K未設(shè)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)1.0設(shè)有室內(nèi)消

45、火栓系統(tǒng)0.9設(shè)有滅火系統(tǒng)0.7設(shè)有室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)0.5可燃物露天堆場甲、乙、丙類液體儲存罐區(qū)可燃?xì)怏w儲存罐區(qū)0.3所選擇的是7號氫氣庫，儲存區(qū)內(nèi)設(shè)有室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)，所以K=0.5將上述數(shù)據(jù)帶入公式得：Q=K×SU=0.5×7500.5=750B 在每個設(shè)置點都設(shè)置有推車式滅火器，由規(guī)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范中表 5.2.2 B、C類火災(zāi)場所的滅火器最大保護(hù)距離（m）,表 5.2.2 B、C類火災(zāi)場所的滅火器最大保護(hù)距離（m）滅火器型式危險等級手提式滅火器推車式滅火器嚴(yán)重危險級918中危險級1224輕危險級1530從表中可得最大保護(hù)距離是18m。根據(jù)庫房的面積可以確定庫房的設(shè)置點數(shù)為：N=30÷18×25÷183則 Qe=Q&#