《煤制天然氣裝置設(shè)計安全規(guī)范》編制說明

第14頁煤制天然氣裝置設(shè)計安全規(guī)范編制說明1、標準編制的必要性煤制天然氣裝置設(shè)計安全規(guī)范作為行業(yè)設(shè)計的重要技術(shù)標準，在為企業(yè)安全生產(chǎn)提供科學依據(jù)的同時，也為政府部門安全生產(chǎn)監(jiān)督管理提供決策依據(jù)。設(shè)計安全直接或間接地影響到企業(yè)安全生產(chǎn)。編制《煤制天然氣裝置設(shè)計安全規(guī)范》是本著煤制天然氣裝置安全設(shè)計標準化原則，堅持在設(shè)計中貫徹“堅持以人為本、推進安全發(fā)展“以及”安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，目的是提高新建煤制天然氣裝置的安全設(shè)計水平、提高煤制天然氣裝置的本質(zhì)安全化程度、保障裝置建成后能安全穩(wěn)定的運行，同時發(fā)揮標準在安全生產(chǎn)和建設(shè)中的支撐作用。2、工作簡況2.1任務(wù)來源根據(jù)全國安全生產(chǎn)標準化技術(shù)委員會化學品安全分技術(shù)委員會制修訂化學品安全生產(chǎn)技術(shù)標準項目的安排，賽鼎工程有限公司為《煤制天然氣裝置安全設(shè)計規(guī)范》的主編單位，中國天辰工程有限公司為協(xié)作單位。2.2主要工作過程2012年8月~2012年10月：接受標準編制任務(wù)，組建編制機構(gòu)，確定主要起草人和各專業(yè)負責人，制定標準框架及章節(jié)目錄。2012年10月~2014年3月：收集煤制天然氣的相關(guān)資料，調(diào)研實際運行的煤制天然氣裝置，與參編單位溝通交流，明確標準的初步內(nèi)容；2014年3月~2014年12月：按專業(yè)分工進行標準起草、編制，完成標準的初稿，進行標準的內(nèi)部征求意見、修改，形成標準的第一次征求意見稿。2015年1月~2015年10月：收集河南義馬氣化廠、大唐克旗煤制氣有限公司、天辰工程有限公司等相關(guān)生產(chǎn)廠家和設(shè)計單位對規(guī)范的意見，收集安標委對標準的修改意見和要求。2015年10月~2016年4月：就收集到的意見與相關(guān)人員進行溝通協(xié)商，并對標準進行修改，形成第二次的征求意見稿。3、標準編制的原則和主要內(nèi)容3.1標準編制原則本標準結(jié)構(gòu)和文字依據(jù)GB/T1.1-2009《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》、GB/T20000.1-2002《標準化工作指南第1部分：標準化和相關(guān)活動的通用詞匯》、GB/T20000.3-2003《標準化工作指南第3部分：引用文件》、GB/T20001.1～4-2003《標準編寫規(guī)則》等規(guī)定的要求進行編寫。3.2標準主要內(nèi)容3.2.1“1范圍”范圍中主要明確了煤制天然氣裝置安全設(shè)計規(guī)范的適用范圍為以煤為原料生產(chǎn)天然氣的新建、改建和擴建項目，不適用于固定床的間歇氣化。3.2.2“2規(guī)范性引用文件”《危險化學品重大危險源辨識》GB18218，主要引用重大危險源的辯識和監(jiān)控的相關(guān)內(nèi)容《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011，主要引用抗震設(shè)防的分類和設(shè)防要求；《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016，主要引用生產(chǎn)類別、安全疏散、防火防爆的相關(guān)內(nèi)容；《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052，主要引用供電負荷的分類，《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057，主要引用了建筑物的防雷設(shè)計要求；《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058，引用了爆炸危險區(qū)域的劃分和防爆電氣設(shè)備的要求等。此外，也引用了《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》GB50140、《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160、《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》GB50187等規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容。3.2.3“3術(shù)語和定義根據(jù)標準的內(nèi)容，在本章節(jié)中定義了煤制天然氣裝置、甲烷合成、固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化、兩重點一重大、本質(zhì)安全設(shè)計、安全儀表系統(tǒng)。甲烷合成通用的名稱為甲烷化，在化肥生產(chǎn)裝置中，甲烷化裝置用于少量的CO、CO2氣體的凈化裝置，為避免引起歧議，定義了甲烷合成裝置即一氧化碳、二氧化碳在一定的溫度和催化劑的作用下，與氫氣反應(yīng)甲烷的過程。為與安全監(jiān)管部門的規(guī)定更好地接軌，煤制天然氣裝置中涉及到了重點監(jiān)管的危險化學品、重點監(jiān)管的危險化工工藝和重大危險源，因此，定義了兩重點一重大。3.2.4“3安全設(shè)計管理”安全設(shè)計的管理是一個裝置設(shè)計安全的保障，本章明確了安全設(shè)計管理的一般要求，如危險源分析、安全對策措施的設(shè)計、安全審查等，分別明確了前期工程、基礎(chǔ)工程設(shè)計、詳細工程設(shè)計階段的安全設(shè)計的重點，并著重提出了對兩重點一重大的相關(guān)設(shè)計要求。3.2.5“5廠址選擇和總平面布置”煤制天然氣裝置的廠址選擇應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標準《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》GB50187和《化工企業(yè)總圖運輸設(shè)計規(guī)范》GB50489的有關(guān)規(guī)定，除外，根據(jù)煤制天然氣裝置規(guī)模化、大型化的特性，規(guī)定了煤制天然氣的廠址距離大型城市規(guī)劃區(qū)邊緣不宜小于20公里，距離中型城市規(guī)劃區(qū)邊緣不宜小于10公里，距離小城市規(guī)劃區(qū)邊緣不宜小于5公里。調(diào)查了下列煤制天然氣裝置的選址情況：序號項目名稱周邊城鎮(zhèn)至廠區(qū)邊界距離1內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣克什克騰旗經(jīng)棚鎮(zhèn)80㎞浩來呼熱（鄉(xiāng)）鎮(zhèn)10㎞2大唐阜新煤制天然氣新邱區(qū)4㎞阜新市市中心15㎞阜新市城市邊緣10㎞阜新蒙古族自治縣縣城5.5㎞3新疆慶華煤制天然氣伊寧縣12㎞曲魯海鄉(xiāng)政府駐地2㎞4匯能煤制天然氣鄂爾多斯市東勝區(qū)60㎞伊金霍洛旗阿勒騰席熱鎮(zhèn)60㎞納林陶亥鎮(zhèn)政府駐地16㎞考慮到現(xiàn)有煤制天然氣裝置均為分期建設(shè)，每期裝置均可單獨運行，為防止各期生產(chǎn)裝置在發(fā)生事故時的相互影響，規(guī)定了不同生產(chǎn)序列之間甲乙類生產(chǎn)裝置之間應(yīng)有30米的防火間距，主要是參考《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》中的間距進行確定的。3.2.6“6工藝和布置工藝和布置章節(jié)分為氣化、變換、氣體凈化、甲烷合成、氣化工藝水處理、硫回收、布置和備煤幾部分的內(nèi)容。煤氣化是在高溫高壓下進行反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，如氧氣超標則會形成爆炸性混合物、氣化爐超溫超壓可能引起爆炸事故、余熱回收系統(tǒng)可能會引發(fā)超壓事故，因此，氣化的安全設(shè)計中明確了氣化裝置安全設(shè)計的通用要求，并針對不同的氣化爐型如固定床氣化、氣流床氣化提出有針對性的安全設(shè)計，要求設(shè)置氧含量的分析報警、氣化爐出口設(shè)置安全閥、設(shè)置不間斷的冷卻水等安全設(shè)施。變換為強放熱的化學反應(yīng)，主要是對變換反應(yīng)過程中的溫度控制、防止高壓竄低壓、超壓泄放等方面進行要求。氣體凈化為物理吸收的過程，操作工況極為復(fù)雜，高溫、高壓、低溫等工況并存，危險物料較多，因此，規(guī)定了凈化裝置中應(yīng)設(shè)置必要的氮氣保護、液位調(diào)節(jié)保護、安全放空系統(tǒng)等。甲烷合成裝置是煤制天然氣裝置的核心，在合成的過程中會放出大量的反應(yīng)熱，若控制不當，則會發(fā)生超溫超壓的事故，因此，在設(shè)計中對甲烷合成反應(yīng)器溫度的控制以及在超溫時的緊急處理措施均作了相應(yīng)的規(guī)定，以確保甲烷合成裝置的安全運行。硫回收裝置為氣體凈化裝置的配套設(shè)施，氣體凈化的酸性氣經(jīng)硫回收裝置生產(chǎn)硫磺或硫酸，根據(jù)不同的產(chǎn)品的工藝特點，主要從硫化氫的燃燒轉(zhuǎn)化、制硫磺和制硫酸方面作了相應(yīng)的安全設(shè)計要求，尤其是酸性氣的燃燒系統(tǒng)，存在硫化氫、燃料氣、氧氣等危險介質(zhì)，硫化氫、燃料氣與氧氣、空氣混合均能形成爆炸性混合物，因此，對燃燒系統(tǒng)的溫度、壓力、比值等重要的工藝參數(shù)的控制均作了明確規(guī)定。裝置布置主要是依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，再結(jié)合煤制天然氣裝置的特性進行了具體的規(guī)定。固定床碎煤加壓氣化裝置的常規(guī)布置中，氣化廠房中設(shè)置有煤鎖控制室、灰鎖控制室和辦公室等房間，在本次標準編制中，明確規(guī)定了氣化廠房中不允許設(shè)置控制室、辦公室等場所。氣體凈化、工藝水處理等在開停工、檢修過程中，可能有可燃液體泄漏、漫流，因此，規(guī)定這類區(qū)域的地坪應(yīng)做防滲周圍應(yīng)設(shè)置不低于150mm的圍堰。宜設(shè)置不少于1個的車輛通行坡道。既防止物料的無組織漫流，又根據(jù)實際操作檢修時的需要，增設(shè)了車輛通行坡道，方便了車輛的出入。備煤是為煤氣化配套的裝置，主要危險存在于褐煤和高揮發(fā)性煤種的貯存和煤粉的制備，高揮發(fā)性煤種在貯存的過程中，會散發(fā)甲烷、一氧化碳等可燃氣體，容易自燃。因此，要求高揮分性煤種的筒倉應(yīng)設(shè)置溫度、可燃氣體的檢測報警裝置，設(shè)置處理煤自燃的滅火措施，并設(shè)置充氮保護，防止煤系統(tǒng)發(fā)生事故。煤粉制備過程中產(chǎn)生的細小粉塵與空氣混合可能形成爆炸性混合物，因此，防止制粉過程中煤粉塵的泄漏是至關(guān)重要的，對于褐煤和高揮分煤種的煤粉制備系統(tǒng)，要求必須設(shè)置負壓吸塵清掃設(shè)施，而且處理煤粉的機械設(shè)備選用氣密性好的設(shè)備，機身還應(yīng)設(shè)置氮氣保護措施，防止粉塵的外泄。參考類似裝置的安全設(shè)計規(guī)范，還規(guī)定了煤粉制備系統(tǒng)防爆門的設(shè)計要求等。3.2.7“7設(shè)備”設(shè)備主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備選材等方面的安全性進行規(guī)定。所有非標容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循相應(yīng)的規(guī)范要求，對于符合《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR004監(jiān)督檢查的所有壓力容器，應(yīng)當按照國家相關(guān)規(guī)定，對設(shè)計、制造、安裝、使用等接受國家的全過程監(jiān)督管理。在設(shè)備選材方面，對主要裝置的操作介質(zhì)和操作工況進行了具體的劃分，對存在氫腐蝕、濕硫化氫腐蝕、低溫環(huán)境的選材作了詳細的規(guī)定，裝置的操作工況如下：序號裝置名稱介質(zhì)操作工況備注1氣化氫氣、一氧化碳、甲烷、氧氣、水蒸汽、煤、油高溫、高壓、疲勞破壞、磨蝕、氫腐蝕、鹵族腐蝕、堿金屬腐蝕2變換氫氣、一氧化碳、水蒸汽高溫、高壓、氫腐蝕、高溫硫腐蝕3氣體凈化氫氣、一氧化碳、硫化氫高壓、低溫、濕硫化氫腐蝕4甲烷合成氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸汽高溫、高壓、氫腐蝕5工藝水處理酸性氣、氨、酚、固體顆粒磨蝕、酸性氣腐蝕、氯離子腐蝕、氰根腐蝕、氨腐蝕、酚腐蝕6硫回收硫化氫、二氧化硫、硫酸、硫磺、硫銨、氫氧化鈉高溫、濕硫化氫、高溫硫腐蝕、硫露點腐蝕、硫酸腐蝕、硫銨腐蝕、堿腐蝕針對已運行的氣化爐在運行過程中出現(xiàn)腐蝕的情況，規(guī)定了氣化爐材料的使用，應(yīng)當在取得詳細煤質(zhì)分析報告基礎(chǔ)上，對煤質(zhì)進行充分研究，并根據(jù)氣化爐的氣化特點，對材料進行充分研究，確定使用材料，必要時進行試驗論證。3.2.8“8土建”依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，對煤制天然氣的各裝置的火災(zāi)危險性分類進行了明確，其耐火等級、燃燒性能和耐火極限滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求。在廠房的防火防爆設(shè)計中，結(jié)合現(xiàn)有所有爐型氣化爐的高度和實際布置，并經(jīng)過詳細的論證，明確了煤氣化廠房的層數(shù)和高度可按工藝及設(shè)備布置的要求確定。這個規(guī)定突破了建規(guī)的要求，但與將出臺的煤化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范相吻合。對于密閉的氣化廠房，依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，結(jié)合煤氣化廠房的工作介質(zhì)為氫氣與一氧化碳的混合物，氫氣含量為40%左右，一氧化碳含量18%左右，甲烷10%左右，并含有二氧化碳、氮氣等惰性氣體，計算其爆炸極限低于乙炔和氫的爆炸極限，因此，規(guī)定了煤氣化廠房的泄壓比為0.16。建構(gòu)筑物的抗爆設(shè)計中，明確了煤制天然氣裝置的中心控制室應(yīng)獨立設(shè)置，并采取抗爆結(jié)構(gòu)形式，當取得了安全分析允許，且控制室距離爆炸危險區(qū)域大于200米時，控制室允許采用非抗爆結(jié)構(gòu)。200米主要是根據(jù)爆炸危險性裝置的爆炸沖擊力的計算得出的?？拐鹪O(shè)防中對各建構(gòu)物進行了抗震設(shè)防的分類，氣化廠房或框架、變換冷卻、氣體凈化、甲烷合成、煤氣水分離、黑水處理/灰水處理、酚氨回收、制冷站、硫回收等易燃易爆的生產(chǎn)裝置抗震設(shè)防類別為乙類，備煤、排渣等裝置抗震設(shè)防類別為丙類，并依據(jù)規(guī)范進行抗震設(shè)防的設(shè)計。3.2.9“電氣”煤制天然氣裝置的供電連續(xù)性要求較高，規(guī)定了應(yīng)采用雙重電源供電，但結(jié)合供電電網(wǎng)的實際情況，從一座220KV區(qū)域變電站引出的雙回路電源也可視為雙重電源，220kV區(qū)域變電站本身的供電可靠性較高。煤制天然氣裝置爆炸危險區(qū)域的劃分，主要是依據(jù)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的要求，按主導(dǎo)專業(yè)提供具體工程的危險場所釋放源資料，電氣專業(yè)進行劃分，并應(yīng)滿足下面的要求：序號裝置區(qū)域危險源區(qū)域備注1備煤貯煤單元煤塵非爆炸危險區(qū)域宜提高電氣設(shè)備安全等級，選擇防爆型煤轉(zhuǎn)運通廊煤塵非爆炸危險區(qū)域破碎廠房、篩分煤塵非爆炸危險區(qū)域水煤漿制備非爆炸危險區(qū)域磨煤單元爆炸危險區(qū)域2氣化氣化廠房煤塵、煤氣爆炸危險區(qū)域加煤處視氣體或粉塵的危險特性進行具體的劃分氣柜煤氣爆炸危險區(qū)域3變換變換爐煤氣爆炸危險區(qū)域4凈化脫硫塔、脫碳塔煤氣、甲醇爆炸危險區(qū)域裝置泵房甲醇爆炸危險區(qū)域燃料氣壓縮廠房煤氣爆炸危險區(qū)域二氧化碳壓縮廠房非爆炸危險區(qū)域制冷氨/丙烯爆炸危險區(qū)域5合成反應(yīng)器CO、H2、甲烷爆炸危險區(qū)域壓縮廠房CO、H2、甲烷爆炸危險區(qū)域6工藝水處理膨脹閃蒸氣提CO、H2、甲烷、氨、硫化氫爆炸危險區(qū)域7硫回收酸性氣燃燒硫化氫、燃料氣爆炸危險區(qū)域工藝氣轉(zhuǎn)化硫化氫爆炸危險區(qū)域尾氣焚燒燃料氣爆炸危險區(qū)域液硫貯存硫化氫爆炸危險區(qū)域造粒包裝貯存硫磺粉塵爆炸危險區(qū)域主要著重于備煤單元的爆炸區(qū)域的劃分，只有煤粉制備生產(chǎn)過程中存在微米級的煤粉塵，可能形成爆炸性混合物，劃分為爆炸危險區(qū)域，其余貯煤、煤轉(zhuǎn)運輸送煤的粒度較大，不會形成爆炸性混合物，因此，可劃分為非爆炸危險區(qū)域，但為提高安全性等級，建議電氣設(shè)備可按粉塵防爆型選擇。3.2.10“10自動控制”自動控制中規(guī)定了煤制天然氣應(yīng)采用DCS控制系統(tǒng)，由于煤氣化、甲烷合成、硫回收屬重點監(jiān)管的危險化工工藝，因此，規(guī)定其停車保護應(yīng)采用安全儀表系統(tǒng)。設(shè)置安全儀表系統(tǒng)應(yīng)進行安全完整性等級的評估，但如果已成熟應(yīng)用的裝置如碎煤加壓氣化等，也可不進行安全完整性等級的評估，而是根據(jù)經(jīng)驗使用原則，設(shè)置相應(yīng)的檢測儀表和最終元件。對于煤氣化、凈化、合成等可能散發(fā)有害氣體的場所應(yīng)設(shè)置可燃氣體和有毒氣體檢測報警儀，氣體檢測報警的設(shè)置應(yīng)符合《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》GB50493的要求。3.2.11“11消防”消防包括水消防、泡沫消防、移動式滅火器材和消防站的配置。消防用水量應(yīng)按同一時間內(nèi)的火災(zāi)處數(shù)和相應(yīng)處的一次滅火用水量確定。對于占地面積大于100000m3廠區(qū)占地面積（m2）同一時間火災(zāi)處數(shù)（石化規(guī)）同一時間火災(zāi)處數(shù)（水規(guī)）小于等于10000001處：廠區(qū)消防水量最大處1處：廠區(qū)消防水量最大處大于10000002處：一處為廠區(qū)消防用水量最大處，另一處為廠區(qū)輔助生產(chǎn)設(shè)施2處：工廠、堆場、儲罐區(qū)應(yīng)按需水量最大的二座建筑（或堆場、儲罐）各計一起考慮到規(guī)范的先后性，煤制天然氣裝置的消防用水量按新出版的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》進行計算。3.2.12“12安全和職業(yè)衛(wèi)生”主要包括個體防護設(shè)施、應(yīng)急救援設(shè)施、氣體防護站的設(shè)置要求。根據(jù)煤制天然氣裝置可能接觸的危險有害因素，為操作工、巡檢工配備相應(yīng)的個體防護器材和應(yīng)急救援設(shè)施，個體防護器材包括防塵口罩、防毒面具、便攜式有毒氣體檢測儀、防噴濺面罩等，應(yīng)急救援設(shè)施包括空氣呼吸器、氣密防化服、防輻射服、急救箱、洗眼淋浴器、堵漏工具等，應(yīng)按操作人數(shù)或最大班操作人數(shù)進行配置。煤制天然氣裝置在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一氧化碳、硫化氫等有毒氣體，因此，要求設(shè)置氣體防護站，同時考慮到煤制天然氣裝置的廠址周邊協(xié)作環(huán)境較差，而一氧化碳中毒的救護又有其特殊性，因此，有條件時在氣防站內(nèi)設(shè)置高壓氧倉治療室。根據(jù)裝置的危險特性，對安全標識