气柜项目安全设施设计专篇.docx
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气柜项目安全设施设计专篇
非常用的术语、符号和代号说明
一、CAS号
ChemicalAbstractService的缩写，是美国化学文摘对化学物质登录的检索服务号，是检索化学物质有关信息资料最常用的编号。
二、UN编号
UnitedNation的缩写，是联合国《关于危险货物运输的建议书》对危险货物制订的编号。
三、危规号
是国标GB12268—2005制订的危险货物编号（简称危规号）。
四、危险特性
简要概述化学危险物品燃烧爆炸的性能和一些简单的化学性质。
主要包括遇明火、高温、氧化剂等可能产生的危害，遇水、酸、碱和一些活性物质的反应性，以及氧化性、腐蚀性等。
五、侵入途经
指化学毒物侵入机体引起伤害的途径。
主要分为三种途径：
吸入、食入和经皮吸收。
六、健康危害
简要描述化学毒物对人体毒害作用的机理和中毒表现。
职业中毒的表现是多种多样的，本系统收录的内容主要是以有关专著中叙述的毒物中毒典型临床表现为主，很少涉及化验和特殊检查所见，对一些无人体中毒资料或人体中毒资料较少的毒物，以动物毒性资料补充之。
七、特种设备
指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。
八、压力容器
指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工表作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·Ｌ的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·Ｌ的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于６０℃液体的气瓶；氧舱等。
九、压力管道
指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。
十、起重机械
指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5ｔ的升降机；额定起重量大于或者等于1吨，且提升高度大于或者等于２ｍ的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。
1建设项目概况
1.1设计任务及范围
1.1.1设计任务
本设计承担的设计任务是河北方正钢板集团有限公司30000m³干式煤气柜安全设施设计。
1.1.2设计范围及内容
本次设计所承担的设计范围包括：
1）项目选址的符合性设计；
2）总图运输的安全设施设计；
3）生产工艺及装置设备设施的安全设施设计；
4）公用工程及辅助设施的安全设施设计；
5）安全管理与措施设计；
6）安全设施投资概算。
1.2建设项目基本情况
1.2.1企业概况
河北方正钢板集团有限公司始建于2000年6月，是一家热轧薄板连轧生产企业。
该公司位于巨鹿县西郭城镇工业聚集区，西距京广铁路、京深高速40公里，东至京九铁路50公里，北有邢德公路相邻，南与邢清公路相通，交通条件十分便利。
公司现有总资产4.2亿元，占地126亩，建筑面积3.5万平方米。
现有职工350人，各种专业技术人员56人。
建有四条连轧薄板生产线，并配有板坯剪切机、加热步行链条炉、剪切机组、冷平机组、退火炉、矫直机、煤气发生炉、空气压缩机、起重机等设备126台（套），年可生产0.5—2.0热轧薄板20万吨。
产品广泛应用于建筑工程、车辆制造、家用电器、集装箱、变压器等多种工业生产领域，质量稳定可靠，产品供不应求。
公司现有3.5万KVA变电站一座，电力供应有保障。
1.2.2建设项目简介
1）项目名称：
河北方正钢板集团有限公司新建3万m³干式煤气柜项目
2）项目建设性质：
新建
3）建设单位名称：
河北方正钢板集团有限公司
4）项目建设地址：
巨鹿县西郭城镇工业聚集区，河北方正钢板集团有限公司院内的东南部。
5）法人代表：
郭占勋
6）建设项目设计生产能力：
30000m³/a煤气
7）建设项目建设总投资：
1950万元人民币，其中安全设施投资为万元。
8）建设项目主要内容：
30000m³煤气柜、加压站、电气室、仪表操作室及鼓风机房等设施。
9）劳动定员：
该项目劳动定员人，定员表如下：
表1.2-1劳动定员表
序号
岗位
班制
每班人数
小计
备注
1
经理
1
1
1
2
副总经理
1
1
1
3
办公室（含财务）
1
3
3
4
化验室
1
2
2
5
生产车间
3
12
36
6
维修电工
1
2
2
7
司炉工
3
1
3
8
仓库
2
1
2
9
合计
50
1.2.3建设项目的主要技术、工艺和国内外同类建设项目水平对比情况
1、建设项目采用工艺技术
转炉炼钢过程，产生大量副产品转炉煤气，这些煤气回收后作燃料使用。
由于转炉煤气的产生和使用在时间上存在极大不平衡，设置转炉煤气储配站，以调节煤气供需平衡及升压需要。
转炉炼钢所产煤气经烟气净化系统净化后含尘浓度100mg/Nm3左右，经管道进入煤气柜储存，为使煤气并入管网需经电除尘器进一步除尘，使煤气含尘浓度降至10mg/Nm3，然后经煤气加压机升压后，送往用户使用。
2、目前国内外同类项目主要工艺技术现状
目前国内转炉煤气回收方法有：
干式气柜和湿式气柜。
（1）湿式气柜
分无外导架直升式气柜、有外导架直升式气柜及螺旋气柜三种结构型式。
湿式柜是60年代的成熟技术，由于钟罩采用钢板制作，而贮存的燃气中又存在硫化氢、二氧化碳等酸性气体，对钟罩内壁会产生缓慢腐蚀，特别是在气液接触部分、顶板焊缝热影响区及除锈、防腐不合格的部位最易受到腐蚀，通常经过2～3年需进行一次防腐处理，寿命一般为10～15年，最好的防腐可达30年。
另外，湿式柜在寒冷地区过冬必须解决防冻问题。
（2）干式气柜
分为稀油密封、垫圈密封及柔膜密封三种。
干式柜地基处理较易，其防腐性能优于湿式柜，冬季没有防冻等问题。
特别是柔膜干式柜更适合贮存含有粉尘及颗粒的燃气，一般15年需更换一次密封橡胶柔膜，使用条件好的可达30年。
干式柔膜密封帘是气柜的心脏，它应具备以下条件：
（1）耐腐蚀及抗老化应具有耐久性，为增强其抗焦油能力，应改进柔膜内层胶的配方；
（2）对储存的燃气应具有不透性；
（3）对动作中所引起的应力应具有充分的强度及耐压缩性；
（4）应具有很好的弹性，在伸长后有回复原状的性能，防止由于动作中变形所引起的损伤；
（5）应具有广泛的使用温度范围，特别应注意高温时柔膜的配方，否则易造成柔膜自身剥离的情况
3、采用的主要技术、工艺与目前国内外同类技术、工艺的水平对比
工艺方法的比较见表1.2-2。
表1.2-2工艺特点对比表
序号
工艺方案
工艺特点
1
湿式气柜
钟罩内壁焊缝易受到腐蚀，经常有较多的污水排出，用在寒冷地区须解决防冻，使用寿命短
2
干式气柜
耐腐蚀强，冬季没有防冻，适用范围广泛占地面积小，使用寿命长。
因此，本项目选用30000m3干式转炉煤气柜。
1.2.4建设项目所在的地理位置、用地面积和生产（储存）规模
1、地理位置及周边环境
本项目位于巨鹿县河北方正钢板集团有限公司厂区内。
巨鹿位于河北省南部、邢台市东部，地处太行山前冲积平原，属黑龙港流域。
西北距省会石家庄110公里，东北距首都北京395公里。
县境内公路总里程694公里，乡村公路总长606公里。
有邢德线、南郝线、定魏线和杨官线四条省级交通动脉，青银高速、京珠高速、京广铁路、京九铁路夹道而行，筹建中的邯黄铁路、邢德高速横穿境内，是“西联东出”的交通枢纽。
该项目厂区与周边村镇的相对方位距离以及村镇的常住人口等基本情况见下表：
表1.2-3 周边基本情况表
相对方位
名称
实际距离（米）
要求间距
（米）
依据
常住人口
2、用地面积
建设项目厂区呈长方形，用地面积3000m2。
3、生产规模
建设项目年产：
煤气30000m3
1.2.5建设项目涉及的主要原辅材料、产品名称、数量
主要原料、辅料及产品情况见下表
表1.2-4主要原料、辅料及产品储存情况一览表
序号
名称
规格
年生产或使用量（t）
最大存储量（t）
生产装置最大存量（t）
储存位置
火灾危险类别
危险货物编号
备注
一
原辅料
1
转炉煤气
二
产品
1
1.2.6建设项目的工艺流程和主要装置（设备）和设施的布局及其上下游生产装置的关系
1、工艺流程简介
转炉煤气首先经过一次净化系统，转炉煤气含尘量≦100mg/m3，压力为6500Pa,热值为6～7MJ/Nm3,再被送人缓冲转炉煤气柜，从转炉煤气柜出来的煤气经过电除尘器，使煤气的含尘量由100mg/m3降至10mg/m3，被进一步净化的煤气经煤气加压机加压至12kPa后送往用户使用。
2、干式煤气柜的工作原理
该30000m3橡胶膜密封型干式煤气柜采用两段式密封结构，在气柜内未储存煤气时，活塞坐落在底板上，T形挡板坐落在T形挡板台架上，当气柜逐步进气时，且达到一定的压力，活塞便开始上升，内侧密封橡胶膜开始被向上拉动，这时，T形挡板及外侧密封橡胶膜都不动作，随着气体的不断进入，活塞上升至桁架顶部碰到T形挡板上部桁架顶板时，内侧密封橡胶膜被向上拉直，活塞已不能单独上升，当煤气继续进入，达到第二段压力时，活塞将与T形挡板同时上升，这时，外侧密封橡胶膜开始向上卷动，最后活塞及T形挡板上升到最高位置，外侧密封橡胶膜也被向上拉直，气柜便达到了最大储气量。
当气柜向外送气时，其过程与上述过程相反。
3）煤气柜各个部件的功能
气柜活塞
气柜活塞，通过在柜内上下移动来调节柜内的贮气量，柜内的贮气压力是通过活塞自重及混凝土配重来调节的，活塞设有多个支架及人孔，用于柜底的检修与清扫，借助支架吊上装置有人工安装好支架，使活塞下部形成检修空间。
密封机构
密封机构是煤气柜的核心，是防止煤气外泄的装置。
密封橡胶膜主要由三层橡胶内夹一层尼龙布构成，与空气接触的一面是氯丁橡胶。
与煤气接触的一面是腈基丁二烯。
二段式橡胶膜随着活塞及挡板的升降作卷上卷下运动。
另外因橡胶膜环绕在活塞及挡板的周围，通过压力均衡可以自动调芯，以防止活塞、挡板发生偏移。
当柜内气体排空时，橡胶膜会自动堵住排气孔，以防抽成真空。
活塞调平装置
由活塞径向对准两点引出的钢丝绳，经滑轮连至同一配重块上。
当两点发生倾斜时，与高点连接的钢丝绳松弛，与低点连接的钢丝绳拉紧，通过配重块的重力把低点向上拉，使活塞自动保持水平。
这种装置柜体周壁上共设六套，以保证活塞在各个方向上的水平度。
煤气自动放散装置
主要作用是保护气柜，防止活塞冲顶，可对煤气柜吹扫和置换。
装置具有自动和手动两种放散功能。
容量指示器
可靠了解气柜内部的贮气量及活塞位置，具有现场、就地和远传指示功能。
柜底排水装置：
可通过密封排水设施将柜内冷凝水排出。
活塞水平测量装置：
观测了解活塞的水平度
人孔
为满足操作与检修方便，在活塞板、侧板、柜顶板上设置若干个人孔。
另外，在气柜侧板上设有三个进出气柜的门。
其他设施
活塞上部空间的侧板上设置多个通风孔，可对气柜活塞上部空间自然换气，此外在柜顶和回廊上设置若干个防爆灯供巡视检修照明用。
柜体设置可靠的静电防雷接地装置，柜顶还设有CO检测器的接管。
（3）电除尘器
电除尘器由本体及附属设备、高压直流电源供电系统、PLC低压控制柜、给排水系统和充氮排气管路等部分组成。
含尘气体从电除尘器入口喇叭进入后，经气流分布板均流后均匀地进入电场，配置在进口喇叭和电场上方的喷嘴将雾化后的水滴喷入流经电场的煤气中，当含有灰尘的悬浮液体粒子进入电场后，在电场力的作用下，被集尘极捕集并沿集尘极流入灰斗中，而使被净化煤气的温度、压力、湿度达到净化要求。
电除尘器设有连续冲洗沉淀极的装置，并设有定期冲洗放电极的装置。
每台电除尘器系统配1台可控硅整流变压器（规格300mA，60kV）、1台高压控制柜和1台PLC控制柜，用计算机进行控制。
电除尘器系统设有整流器室、主控室，在主控室可对气柜、电除尘器和加压站的运行进行监控。
为了使电除尘器安全运行，采用了三项安全措施：
1）进电除尘器前的煤气管道上设有微氧分析仪，当煤气中的含氧量达到1%时报警，并自动切断电除尘器电源。
2）在电除尘器上安装了自闭式煤气安全泄爆阀，当内部压力大于或等于设定值时，自动泄压、泄爆，当内部压力小于设定值时，自动回复。
爆炸压力越大，泄爆阀开启高度越高，即能泄出大量的爆炸性气体。
采用它作为电除尘器安全运行的重要措施，是可行的。
3）把电除尘器的排水管插进水池子内形成一个水封。
当有爆炸发生时水封也是一个泄爆的通路，泄爆后水封又封死了，以保安全。
（3）煤气加压站
为了把经电除尘器净化后的转炉煤气送到用户，拟选用转炉煤气加压机2台，1用1备。
1）转炉煤气加压系统特点
为了安全，在进口主管上设低压报警，当主管压力达750Pa时，声光报警，当主管压力达500Pa时，加压机自动停机。
在加压机出口总管设置转炉煤气回流自动调节阀，当用户用量减少时，煤气可自动回流至煤气柜。
2）转炉煤气加压站工艺布置
该转炉煤气加压站与30000m3转炉煤气柜、电除尘器布置在同一区域。
煤气加压站厂房为单层单跨布置，长×宽＝28×6.5m，砖砌体维护，现浇钢筋混凝土屋面。
内设煤气加压机2台（1用1备，预留一台位置）。
并设5t防爆型电动单梁起重机一台，轨顶标高6.0m。
厂房内还设有检修用场地。
转炉煤气加压机进、出口管道上的电动阀门均设在窒外，并设计有操作与维修用的钢平台。
依据GB50058-92之规定，加压站的所有电机、电器开关、照明灯具均应选用防爆型。
该转炉煤气加压站与30000m3转炉煤气柜、电除尘器系统合用一个主控室，便于相互间的协调、方便管理。
2、建设项目主要设备、设施
本项目主要设备、设施见表1.2-5：
表1.2-5主要设备、设施一览表
序号
设备位号
设备名称
数量
规格型号
介质
主要技术参数
材质
是否特种设备
操作温度℃
操作压力MPa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
表1.2-6特种设备一览表
序号
设备位号
设备名称
数量
规格型号
介质
主要技术参数
材质
所在位置
操作温度℃
操作压力MPa
1
2
3
3、主要装置设备的布局及其上下游生产装置的关系
本项目转炉煤气来自巨鹿县亨瑞机械轧辊有限公司1×50t转炉回收转炉煤气，回收的煤气供河北方正集团有限公司使用。
4、总平面布置及建筑物
（一）总平面布置
该项目煤气柜、加压站、电气室、仪表操作室、鼓风机房及浊环水池位于该建设项目区域的西北部。
本工程占地面积1288.32m2。
由北向南依次为电除尘及煤气柜。
该区域设围墙，在厂区南侧设一个出入口与厂区内道路连通。
详细布置见后附总平面布置图。
（二）主要建（构）筑物
建设项目主要建（构）筑物见表1.2-7：
表1.2-7主要建（构）筑物一览表
序号
名称
占地面积（m2）
层数
建筑面积（m2）
结构形式
火灾危险类别
耐火等级
1
煤气柜
927.32
927.32
钢结构
甲类
2
加压站
182
1
182
砖混
甲类
二级
3
电气室、仪表操作室
120
1
120
砖混
甲类
二级
4
鼓风机房
50
1
50
砖混
甲类
二级
5
浊环水池
9
9
1.2.7建设项目配套和辅助工程名称、能力、介质来源
1、给排水
1）给水
生活用水由厂区生活给水管网供给。
2）排水
排水系统采取分流制。
转炉煤气回收工程排水量为1m3/h，生产排水排入厂区排水管网。
雨水通过道路雨水箅子收集后排入雨水排水管网。
3）消防供水系统
根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）,煤气柜区域消防用水量20L/s，火灾延续时间为3小时．
该区域室外消防采用低压消防给水系统,供水压力≥0.25Mpa.给水管网环状布置,进水管2条,接自站区外生产消防给水管网．
每个室外消火栓用水量15L/s.消火栓沿消防通道布置,每个室外消火栓包括100mm和65mm直径栓口各一个,并设明显标志．
在室外消火栓两根进水总管线上,均安装供检修阀门井,内配检修蝶阀,当其中一条发生故障时,另一条仍能满足消防用水总量供给要求．
区域内设置4套消火栓,消火栓间距约50～65m．室外地下式消火栓：
进水管径：
ＤＮ1００
出水管径：
２个出口 ＤＮ１００，ＤＮ６５
结构型式：
地下式，ＳＡ１００／６５－１.０
消火栓的型号为SS100/65-1.0。
2、供配电
1）用电负荷及装机容量
本项目生产用电中尾气吸收装置用的引风机及消防用电为二级负荷，装机容量为40kW，其它用电负荷为三级，装机容量为260kw，正常运行功率为210kw。
2）供电电源
该项目用电自赵县新寨店工业园区内35kV变电站1路架空接入，厂内东北角设315kVA变压器一台，变压器等级为380/220V，设100kw柴油发电机一台，满足项目正常运行三级负荷和事故状况下尾气引风机和消防供电二级负荷的要求。
3）配电方式、线路敷设及保护
该项目低压配电采用TN—C系统。
生产用电电力电缆自变压器埋地敷设至车间配电室，再由车间配电室向用电设备采用放射式配电。
车间线路穿管敷设。
车间内电机等电气设备采用保护接地。
生产装置区及其它重要场所设事故照明装置，事故照明为自带蓄电池的应急灯具，厂区道路设道路照明。
3、供热
该项目生产用蒸汽最大用量3t/h，本项目设置蒸发量为4t/h，额定压力为0.8Mpa的燃煤蒸汽锅炉2台，一开一备。
4、采暖、通风
1）采暖
车间和办公楼取暖，来自由锅炉蒸汽经换热提供热水。
2）通风
各车间、库房采取门窗自然通风和机械通风相结合的措施。
5、仪表控制
针对该项目古龙酸草酸生产采用单批次间歇式生产的特点，生产系统的仪表均为就地显示仪表。
1.3建设项目外部基本情况
1.3.1建设项目所在地的气象、水文、地质、地震等自然情况
1、水文地质
该项目所在地赵县地处太行山山前滹沱河冲洪积扇平原，地势平坦，西北部较高，东南部较低。
海拔高程在46.6-33.9m，相对高差12.7m，地面坡降约1/1500-1/2500。
按照成因、形态和地面物质特征，全县大致可分为三种地貌：
滹沱河冲洪积扇：
分布于县境东部，位于滹沱河冲洪积扇东部边缘。
滹沱河系摆动性河流，历史上由于洪水泛滥，多次改道，逐渐形成了一系列河床高地、沙丘缓岗等微观地貌。
在境内的孙家庄、曹庄、疙瘩头、常信营、解家寨之间有两条南北走向的古河床高低，两条古河之间为河间洼地。
主要分布在大东平-杨户、大马-高庄一带，表现为河水漫溢堆积而形成的倾斜地形。
洨河冲洪积扇：
分布于县境西部及中部，洨河在该县多支流、多排水沟，由于多次改道、整治、修复以及古河道平整种田，其古河道痕迹在地表土层已不明显。
沙河冲洪积扇：
分布于县境南部，历史上由于沙河洪水泛滥且含沙量大，洪水过处留下一系列沙丘缓岗，沙荒地貌处处可见。
古河床高低呈东西走向，西从东大里寺，东至东诰，河间洼地分布于封斯、南南冯等。
以太行山山前定兴-石家庄-磁县大断裂带为界，断裂以西太行山山区为新华夏构造隆起带，以东河北平原为新华夏构造沉降带。
赵县即位于新华夏沉降带的冀中凹陷。
2、气候、气象条件
赵县属暧温带大陆性季风气候，为半湿润半干旱地区，四季分明，春秋两季短，冬夏两季长。
春季受蒙古大陆变性气团影响，将水稀少，蒸发量大，升温快，形成干旱天气；夏季受海洋性气团及太行山地形影响，初夏气候干燥，气温较高，盛夏天气闷热、潮湿多雨，7-8月为汛期，有时出现大暴雨天气；秋季多高压控制，天高气爽，晴朗少云，温、湿度适中，但降温快，气候凉爽短促，将水偏少；冬季受西伯利亚大陆性气团控制，寒冷干燥少雨雪。
年平均气温12.4℃
年最高气温42℃
年最低气温-22.8℃
年平均日照2572.7小时
日照率58%
年辐射总量127.8千卡/平方厘米
年蒸发量1575.2毫米
多年平均无霜期202天
多年平均降雨量508毫米
平均相对湿度64%
多年最大风速26m/s
平均风速2.5m/s
年主导风向夏季东南风，冬季西北风
最大冻土深度50cm
最大积雪厚度60cm
风频率19.51%
雷暴日30.5天
3、地震烈度
当地抗震设防烈度为7度，地震烈度按7度设计，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。
1.3.2建设项目投入生产或者使用后可能出现的最严重事故波及的范围，以及在此范围内的24小时生产、经营活动和居民生活的情况
本项目投产后出现的最严重事故为中度事故，这是企业应重点防范的对象。
一旦发生安全事故，将可能对周围一定的区域产生影响。
建设项目涉及到的有毒气体主要是一氧化氮和二氧化氮。
根据《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》中规定，一氧化氮在工作场所的8小时工作日内最高允许浓度为15mg/m3，但是一氧化氮不稳定，在空气中很快转变为二氧化氮。
二氧化氮在工作场所的短时间平均浓度即15分钟内最高允许浓度为10mg/m3，8小时内最高允许浓度为5mg/m3。
经模拟计算，空气中二氧化氮浓度达到0.05%及以上，人员吸入5～10min可致死；浓度达0.032%～0.053%，人员吸入0.5～1h可致死；浓度达0.011～0.021%，人员吸入0.5～1h可致重病。
该项目二氧化氮主要存在于碱液吸收塔、水吸收塔，数量很小，且设备为常压和微负压，一般不会泄漏，即使最严重泄漏，由于设备为露天设备，气体很快能够扩散，造成的人员伤亡一般仅现岗位操作人员。
不会对周边单位生产、经营活动和居民区产生影响。
1.3.3建设项目中危险化学品生产装置和储存数量构成重大危险源的储存设施与厂外敏感点的距离
一、依据《危险化学品重大危险源辨识》辨识：
根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218－2009）：
1）辨识依据
重大危险源辨识依据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）来进行。
重大危险源是指长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。
单元内存在危险物质的数量等于或超过规定的临界量，即被定为重大危险源。
单
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